水处理系统反渗透膜的污染及清洗方法.doc

水处理系统反渗透膜的污染及清洗方法    随着全球性的水污染及水匮乏,水处理的高科技设备反渗透除盐装置()自80年代中期起在我国火力发电厂得到越来越广泛的应用。它的使用极大地延长了传统离子交换设备的再生周期,减少了酸碱的排放量,有利于节约水资源及改善环境保护。但是由于反渗透与传统的过滤完全不同,后者水全部通过滤层,依靠反洗将截流的污物从滤层中除掉,而则是一部分水以与膜垂直的方向通过膜,此时盐类和胶体物质则在膜表面浓缩,依靠给水沿与膜平行的方向将浓缩物质带走。膜元件的水通量越大,回收率越高,则其膜表面越易受污染。在正常运行条件下,反渗透膜可能被无机污垢、胶体、微生物、金属氧化物等污染,这些物质沉积在膜表面上,将会引起反渗透装置出力下降或出盐率下降。如何防止或减缓反渗透膜污染,延长膜的使用寿命,提高膜的清洗效果已成为当前反渗透技术中的研究课题之一。    郑州热电厂1992年扩建4台200机组时引进美国公司生产的卷式醋酸纤维素膜(简称膜)6套,每套出力59/;1995年扩建1台200机组,又引进美国公司生产的复合膜(简称膜)4套,每套出力56/。由于目前黄河水质变化较大,含盐量、悬浮物、化学含氧量()均比1992年上涨1倍(1992年<500/,悬浮物<50/,<2 4/,1998年全溶解固形物()为1000/,悬浮物为100/,<4 8/),因此反渗透的污染速度加大,清洗周期缩短,但是由于采取了必要的预防污染及清洗措施,目前反渗透运行状况良好。1预处理的必要性    对各种形式的膜和各种组件系统,为了充分发挥其优越性,保持良好的设计性能和长时间的经济运行,特别是保证膜的使用寿命,必须对原水进行适当的预处理。预处理是反渗透系统中不可缺少的一个组成部分,通常包括凝聚、沉降、杀菌、化学处理及过滤,主要目的是去除悬浮固体颗粒、微生物、胶体物质、硬度及其它对膜有损害的物质。对于预处理和设备运行中的各种参数必须加以高度重视,不合格的水坚决不能进入反渗透,尤其是污染指数()值。如果只把反渗透装置当作过滤设备,那么膜会很快受到污染而无法运行。2反渗透膜元件的污染及其防止方法    在正常运行一段时间后,反渗透膜元件会很快受到在给水中可能存在的悬浮物或难溶物质的污染,这些物质中最常见的为碳酸钙垢、金属氧化物垢、硅沉积物及有机或无机沉积物。污染物的性质及污染速度与给水条件有关,污染是慢慢发展的,如果不在早期采取措施,污染将会在相对较短的时间内损害膜元件的性能,定期检测系统整体性能是确定膜元件发生污染的一个好方法,不同的污染物会对膜元件性能造成不同程度的损害。表1列出了膜污染原因及其防止方法。3清洗条件    污染物的去除可通过化学清洗和物理冲洗来实现,有时亦可通过改变运行条件来实现。作为一般的原则,当下列情形发生时进行清洗:(1)在正常压力下如产品水流量降至正常值的10%15%;(2)为了维持正常的产品水流量,经温度校正后的给水压力增加了10%15%;(3)产品水质降低10%15%,盐透过率增加10%15%;(4)使用压力增加10%15%;(5)各段间压差比运行初期增加了15%。    常用清洗液见表2所列。4常见污染物及其去除方法4.1碳酸钙垢    在阻垢剂添加系统出现故障时或出现故障而导致给水值升高,碳酸钙就有可能沉积下来,应尽早发现碳酸钙垢沉淀的发生,以防止生长后的晶体对膜表面产生损伤。如早期发现碳酸钙垢,可用降低给水值至3.05.0间运行12的方法去除。对沉淀时间更长的碳酸钙垢,则应采用2%的柠檬酸清洗液(控制值不小于2)进行清洗,应确保任何清洗液的值不要低于2.0,否则可能会对膜元件造成损害,特别是在温度较高时应特别注意,最高值不应高于12。可使用来提高值,使用24或来降低值。4.2硫酸钙垢清洗液2是将硫酸钙垢从反渗透表面去除掉的最佳方案。4.3金属氧化物垢可用上面所述的去除碳酸钙垢的方法去除沉积下来的氢氧化物(氢氧化铁)。4.4有机沉积物有机沉积物可以使用清洗液3去除,为了防止再繁殖,可使用杀菌溶液在系统中循环、浸泡,一般需较长时间浸泡才能有效。4.5无机物沉淀和有机物沉淀同时发生对于这种现象,单独采用一种清洗液解决不了什么问题,采用多级清洗是有利的,即用酸来清洗金属氧化物,然后用碱来清除有机物。郑州热电厂采用此法,清洗后产水量增加,压差减少,效果不错。5清洗程序5.1安全预防措施    (1)清洗所用的任何化学药品均应遵照安全准则并接受安全训练,应与药品制造厂联系,取得详细的安全、使用及排放的知识。(2)准备清洗液时,应保证所有化学药品均是可溶的,在进入膜元件循环前,应混合均匀。(3)清洗后最好用除盐水或产品水冲洗,当保证管道不会腐蚀时,也可使用经预处理的冷水,清洗后在恢复正常运行压力和流量前,应先在低流量、低压力下将膜元件内的药液冲净。尽管如此,刚清洗后仍有化学药品出现有淡水侧,所以清洗完毕启动后应将渗透水排放10以上,直至出水洁净。(4)在清洗药液循环时,温度一般不应超过40。(5)对于直径大于15.24的膜元件,清洗液流动方向必须和正常运行水流方向相同,以防膜卷冲出,对于小尺寸膜元件最好也用同样程序。5.2清洗步骤    对多段装置,原则上应分段清洗,清洗水流方向与运行方向相同,当污染比较轻微时,可以多段一起进行清洗。    单段清洗时清洗膜元件分6个步骤:(1)混合清洗液。(2)低流量清洗泵,用泵混合,将预热的清洗液以低流速、低压力打至容器中置换掉原有溶液,该压力只为抵消掉从给水至浓水的压降,基本上无渗透水产生,低压力水流可减少赃物在膜上的再沉淀,如有必要,应弃去浓水以防清洗液被稀释。(3)循环,当原有水已被置换,清洗液在浓水中出现时,即可将浓水回收至清洗器中打循环,并维持恒定温度。(4)浸泡,停泵浸泡膜元件,通常1即可,对于污染严重的膜延长浸泡时间是有益的,可浸泡1015,在延长的浸泡时间内,为保持较高的温度,可低速循环。(5)大流量运行泵,大流量打清洗液3060,高流速水流可冲走清洗时从膜表面上去除的污染物。(6)冲洗,预处理后的原水可用来冲去清洗液,当然这应无阀腐蚀问题。另外,用酸清洗时,应测定值,故值上升0 5以上时,应增加酸量。    对于多段系统,冲洗和浸泡操作常常同时在所有段依法进行;大流量循环,则应分别多段进行,故流速在一段不能太低,在最后一段则不能太高,可采用1台清洗泵每次只清一段。6结束语    反渗透技术作为80年代后期引进的高科技水处理技术,与离子交换设备联合使用,具有特殊优越性,可以大幅度降低再生剂用量90%;延长离子交换树脂的使用寿命;排放的废液减少有利于环境保护;降低人员的劳动强度。虽然在使用中会出现一些污染问题,只要发现及时,对污染物进行正确的化学分析,选择最佳的清洗剂及清洗方法,还是可以解决问题的。应强调指出,对于设计合理、运行操作正确的系统是无需频繁清洗的