膜污染及清洁分析

2021-06-26 08:33:18 8

污染情况分析

(1)碳酸钙垢:

碳酸钙垢是一种矿物结垢。当阻垢剂/分散剂添加系统出现故障时,或是加酸pH调节系统出故障而引起给水pH增高时,碳酸钙垢有可能沉积出来。尽早地检测碳酸钙垢,对于防止膜层表面沉积的晶体损伤膜元件是极为必要的。早期检测出的碳酸钙垢可由降低给水的pH值至3~5,运行1~2小时的方法去除。对于沉积时间长的碳酸钙垢,可用低pH值的柠檬酸溶液清洗去除。


(2)硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶垢:

硫酸盐垢是比碳酸钙垢硬很多的矿物质垢,且不易去除。硫酸盐垢可在阻垢剂/分散剂添加系统出现故障或加硫酸调节pH时沉积出来。尽早地检测硫酸盐垢对于防止膜层表面沉积的晶体损伤膜元件是极为必要的。硫酸钡和硫酸锶垢较难去除,因为它们几乎在所有的清洗溶液中难以溶解,所以,应加以特别的注意以防止此类结垢的生成。


(3)金属氧化物/氢氧化物污染:

典型的金属氧化物和金属氢氧化物污染为铁、锌、锰、铜、铝等。这种垢的形成导因可能是装置管路、容器(罐/槽)的腐蚀产物,或是空气中氧化的金属离子、氯、臭氧、钾、高锰酸盐,或是由在预处理过滤系统中使用铁或铝助凝剂所致。


(4)聚合硅垢:

硅凝胶层垢由溶解性硅的过饱和态及聚合物所致,且非常难以去除。需要注意的是,这种硅的污染不同于硅胶体物的污染。硅胶体物污染可能是由与金属氢氧化物缔合或是与有机物缔合而造成的。硅垢的去除很艰难,可采用传统的化学清洗方法。现有的化学清洗药剂,如氟化氢铵,已在一些项目上得到了成功的使用,但使用时须考虑此方法的操作危害和对设备的损坏,加以防护措施。


(5)胶体污染:

胶体是悬浮在水中的无机物或是有机与无机混合物的颗粒,它不会由于自身重力而沉淀。胶体物通常含有以下一个或多个主要组份,如:铁、铝、硅、硫或有机物。


(6)非溶性的天然有机物污染(NOM):

非溶性天然有机物污染(NOM——Natural Organic Matter)通常是由地表水或深井水中的营养物的分解而导致的。有机污染的化学机理很复杂,主要的有机组份或是腐植酸,或是灰黄霉酸。非溶性NOM被吸附到膜表面可造成RO膜元件的快速污染,一旦吸收作用产生,渐渐地结成凝胶或块状的污染过程就会开始。


(7)微生物沉积:

有机沉积物是由细菌粘泥、真菌、霉菌等生成的,这种污染物较难去除,尤其是在给水通路被完全堵塞的情况下。给水通路堵塞会使清洁的进水难以充分均匀的进入膜元件内。为抑制这种沉积物的进一步生长,重要的是不仅要清洁和维护RO系统,同时还要清洁预处理、管道及端头等。对膜元件采用氧化性杀菌时,请使用认可的杀菌剂。

实验室污水处理设备


清洗液的选择和使用

选择适宜的化学清洗药剂及合理的清洗方案涉及许多因素。首先要确定主要的污染物,选择合适的化学清洗药剂。有时针对某种特殊的污染物或污染状况,要使用RO药剂制造商的专用化学清洗药剂,并且在应用时要遵循药剂供应商提供的产品性能及使用说明。有的时候可针对具体情况,从反渗透装置取出已发生污染的单支膜元件进行测试和清洗试验,以确定合适的化学药剂和清洗方案。

为达到最佳的清洗效果,有时会使用一些不同的化学清洗药剂进行组合清洗。

典型的程序是先在低pH值范围的情况下进行清洗,去除矿物质垢污染物,然后再进行高pH值清洗,去除有机物。有些清洗溶液中加入了洗涤剂以帮助去除严重的生物和有机碎片垢物,同时,可用其它药剂如EDTA螯合物来辅助去除胶体、有机物、微生物及硫酸盐垢。

需要慎重考虑的是如果选择了不适当的化学清洗方法和药剂,污染情况会更加恶化。


RO膜元件的清洁和冲洗程序

RO膜元件可置于压力容器中,在高流速的情况下,用循环的清洁水(RO产品水或不含游离氯的洁净水)流过膜元件的方式进行清洗。RO的清洗程序完全取决于具体情况,必要时更换用于循环的清洁水。


RO膜元件的常规清洗程序如下:

在60psi(4bar)或更低压力条件下进行低压冲洗,即从清洗罐中(或相当的水源)向压力容器中泵入清洁水然后排放掉,运行几分钟。冲洗水必须是洁净的、去除硬度、不含过渡金属和余氯的RO产品水或去离子水。

在清洗罐中配制特定的清洗溶液。配制用水必须是去除硬度、不含过渡金属和余氯的RO产品水或去离子水。温度和pH应调到所要求的值。


启动清洗泵将清洗液泵入膜组件内,循环清洗约一小时或是要求的时间。在起始阶段,清洗液返回至RO清洗罐之前,将最初的回流液排放掉,以免系统内滞留的水对清洗溶液造成稀释。在最初的5分钟内,慢慢地将流速调节到最大设计流速的1/3。这可以减少由污物的大量沉积而造成的潜在污堵。在第二个5分钟内,增加流速至最大设计流速的2/3,然后,再增加流速至设计的最大流速值。如果需要,当pH的变化大于1,就要重新调回到原数值。


根据需要,可交替采用循环清洗和浸泡程序。浸泡时间建议选择1至8小时。要谨慎地保持合适的温度和pH。


化学清洗结束之后,要用清洁水(去除硬度、不含金属离子如铁和氯的RO产品水或去离子水)进行低压冲洗,从清洗装置/部件中去除化学药剂的残留部分,排放并冲洗清洗罐,然后再用清洁水完全注满清洗罐以作冲洗之用。从清洗罐中泵入所有的冲洗水冲洗压力容器至排放。如果需要,可进行第二次清洗。


一旦RO系统已用贮水罐中的清洁水完全冲洗后,就可用预处理给水进行最终的低压冲洗。给水压力应低于60psi(4bar),最终冲洗持续进行直至冲洗水干净,且不含任何泡沫和清洗剂残余物。通常这需要15~60分钟。操作人员可用干净的烧瓶取样,摇匀,监测排放口处冲洗水中洗涤剂和泡沫的残留情况。洗液的去除情况可用测试电导的方法进行,如冲洗水至排放出水的电导在给水电导的10~20%以内,可认为冲洗已接近终点;pH表也可用于测定,来比较冲洗水至排放出水与给水的pH值是否接近。


一旦所有级段已清洗干净,且化学药剂也已冲洗掉,RO可重新开始置于运行程序中,但初始的产品水要进行排放并监测,直至RO产水可满足工艺要求(电导、pH值等)。为得到稳定的RO产水水质,这一段恢复时间有时需要从几小时到几天,尤其是在经过高pH清洗后。

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