一、反滲透膜污染
1、反滲透膜膜性能的損壞,而造成膜污染
(1)聚酯材料增強無(wú)紡布,約120μm厚;
(2)聚砜材料多孔中間支撐層,約40μm厚;
(3)聚酰胺材料超薄分離層,約0.2μm厚。
根據其性能結構,如滲透膜膜性能損壞有可能有以下幾點(diǎn)原因:
(1)新反滲透膜的保養不規范;
(2)保養符合要求下,貯存時(shí)間超出1年;
(3)停運狀態(tài)下,反滲透膜保養不規范;
(4)環(huán)境溫度在5℃以下;
(5)系統在高壓狀態(tài)下運行;
(6)關(guān)機時(shí)的操作不當。
2、水質(zhì)變化頻繁而造成膜污染
原水水質(zhì)同設計時(shí)的水質(zhì)有變化,使預處理負荷加大,由于進(jìn)水中含無(wú)機物、有機物、微生物、粒狀物和膠體等雜質(zhì)增多,因此膜污染機率增大。
3、清洗不及時(shí)與清洗方法不正確而造成膜污染
在使用過(guò)程中,膜除了性能的正常衰減外,清洗不及時(shí)與清洗方法不正確也是導致膜污染嚴重的一個(gè)重要因素。
4、沒(méi)有正確投加藥劑
復合聚酰胺膜在使用中,因為聚酰胺膜耐余氯性差,在使用中沒(méi)有正確投加氯等消毒劑,加上用戶(hù)對微生物的預防重視不夠,容易導致微生物的污染。
5、膜表面磨損
膜元件被異物堵塞或膜表面受到磨損(如沙粒等),此種情況要用探測法探測系統內元件,找到已經(jīng)損壞元件,改造預處理,更換膜元件。
二、反滲透膜污染的現象
在反滲透操作過(guò)程中,由于膜的選擇透過(guò)性,使得某些溶質(zhì)在膜面附近發(fā)生積聚,從而發(fā)生膜污堵現象。常見(jiàn)的污堵征兆有以下幾種:一種是生物污堵(癥狀逐漸出現)有機沉積物主要是活的或死的微生物、碳氫化合物衍生物、天然有機聚合體以及所有含碳物質(zhì)。最初表現為脫鹽率上升、壓降升高和產(chǎn)水降低。再有就是膠體污堵(癥狀逐漸出現)膜分離過(guò)程中,金屬離子的濃縮及溶液PH值的變化,都有可能是金屬氫氧化物(主要以Fe(OH)3為代表)沉積,造成污堵。最初表現為脫鹽率的輕微降低,并逐步增大,最后壓降升高和產(chǎn)水降低。還有是顆粒物污堵反滲透系統在運行過(guò)程中,如果保安過(guò)濾器出現問(wèn)題,會(huì )導致顆粒物進(jìn)入系統,造成膜的顆粒物污堵。
最初表現為濃水流速增加,脫鹽率在初期變化不大,產(chǎn)水量逐漸降低,系統壓降升高很快。最后常見(jiàn)的還有化學(xué)結垢(癥狀很快出現)當給水含有較高的Ca2+、Mg2+、HCO3-、CO32-、SO42-等離子時(shí),會(huì )產(chǎn)生CaCO3、CaSO4、MgCO3等垢沉積在膜表面上。其表現為脫鹽率下降,特別在最后一段十分明顯,以及產(chǎn)水量下降。膜污染是導致膜滲透流量下降的主要原因。包括膜的孔道和大分子溶質(zhì)堵塞引起膜過(guò)濾阻力增加;溶質(zhì)在孔內壁吸附;膜面形成凝膠層增加傳質(zhì)阻力。組分在膜孔中沉積,將造成膜孔減小甚至堵塞,實(shí)際上減小了膜的有效面積。組分在膜表面沉積形成的污染層所產(chǎn)生的額外阻力可能遠大于膜本身的阻力,而使滲透流量與膜本身的滲透性無(wú)關(guān)。這種影響是不可逆的,污染程度同膜材料、保留液中溶劑以及大分子溶質(zhì)的濃度、性質(zhì)、溶液的pH值、離子強度、電荷組成、溫度和操作壓力等有關(guān),污染嚴重時(shí)能使膜通量下降80%以上。
在系統運行中,膜的污染是一個(gè)十分棘手的問(wèn)題,它的出現造成了反滲透裝置去除率和透水量、膜通量的大幅度下降,同時(shí)增加了各段的操作壓力,促使運行和操作成本升高,嚴重影響著(zhù)膜的使用壽命及反滲透技術(shù)的開(kāi)發(fā)與利用。
三、解決辦法
1、完善預處理
對于每一套膜裝置,人們都希望它最大限度的發(fā)揮作用,希望有最高的脫鹽率,最大的透水量和盡可能長(cháng)的壽命,要達到上述三點(diǎn),供水水質(zhì)是至關(guān)重要的,因此進(jìn)入 膜裝置的原水必須有良好的預處理。合理的預處理對反滲透裝置長(cháng)期安全運行是十分重要的。有了滿(mǎn)足反滲透進(jìn)水水質(zhì)要求的預處理,就可以確保產(chǎn)水流量維持穩 定;脫鹽率維持在某一值上的時(shí)間長(cháng);產(chǎn)品水回收率可以不變;運行費用達到最低;膜使用壽命較長(cháng)等。
具體來(lái)說(shuō),反滲透預處理是為了做到:
(1)防止膜表面上污染,即防止懸浮雜質(zhì)、微生物、膠體物質(zhì)等附著(zhù)在膜表面上或污堵膜元件水流通道。
(2)防止膜表面上結垢。反滲透裝置運行中,由于水的濃縮,有一些難溶鹽 沉積在膜表面上,因此要防止這些難溶鹽的生成。
(3)確保膜免受機械和化學(xué)損傷,以使膜有良好的性能和足夠長(cháng)的使用時(shí)間。
2、對膜進(jìn)行清洗
盡管料液經(jīng)過(guò)各種預處理措施,長(cháng)期使用后膜表面還可能產(chǎn)生沉積和結垢,使膜孔堵塞,產(chǎn)水量下降,因此對污染膜進(jìn)行定期的清洗是必要的。但反滲透膜系統不能等 到污染很?chē)乐睾蟛艁?lái)清洗,這樣將會(huì )增加清洗難度,也使清洗步驟增多和清洗時(shí)間延長(cháng)。要正確地把握清洗時(shí)機,及時(shí)清除污垢。
清洗原則:
了解當地水質(zhì)特征,對污染物進(jìn)行化學(xué)分析,通過(guò)結果分析,來(lái)選擇最佳的清洗劑和清洗方法,為特定的給水條件下找出最佳方法提供依據;
清洗條件:
a. 產(chǎn)品水量比正常時(shí)下降5%-10%。
b.為保正產(chǎn)品水量,修正溫度后的供水壓力增加10%-15%。
c.透過(guò)水質(zhì)電導率(含鹽量增加)增加5%-10%。
d.多段RO系統,通過(guò)不同段的壓降明顯增加。
清洗方法:
先進(jìn)行系統反沖;再進(jìn)行負壓清洗;有必要的情況下進(jìn)行機械清洗;再進(jìn)行化學(xué)清洗;有條件的可以超聲清洗;在線(xiàn)電場(chǎng)清洗是一種很好的方法,便價(jià)格昂貴;由于化 學(xué)清洗效果比較好,其余方法有些不容易實(shí)現,而各供應商提供的藥劑雖名稱(chēng)及使用方法不盡相同,但其原理大致相同。如我公司現使用膜清洗劑MC2、MA10。
清洗步驟如下:
清洗單段系統:
(1)配置清洗液;
(2)低流量輸入清洗液;
(3)循環(huán);
(4)浸泡;
(5)高流量水泵循環(huán);
(6)沖洗;
(7)重啟系統。
針對特殊污染物清洗有:清洗硫酸鹽垢、清洗碳酸鹽垢、清洗鐵錳污染、清洗有機物污染等。
3、對膜進(jìn)行適宜保養
新反滲透膜的保養新的反滲透膜元件通常浸潤1%NaHSO3和18%的甘油水溶液后貯存在密封的塑料袋中。在塑料袋不破的情況下,貯存1年左右,也不會(huì )影響 其壽命和性能。當塑料袋開(kāi)口后,應盡快使用,以免因NaHSO3在空氣中氧化,對元件產(chǎn)生不良影響。因此膜應盡量在使用前開(kāi)封。在非生產(chǎn)期內,反滲透系統 的保養就是一個(gè)比較重要的問(wèn)題。可按以下方法進(jìn)行。
(1)系統短期內停運(1-3天):停運前,先對系統進(jìn)行低壓(0.2-0.4MPa),大流量(約等于系統的產(chǎn)水量)沖洗,時(shí)間為14~16分鐘;保持平常的自然水流,讓水流入濃水道。
(2)系統停運一周以上(環(huán)境溫度在5℃以上):停運前,先對系統進(jìn)行低壓(0.2-0.4MPa),大流量(約等于系統的產(chǎn)水量(沖洗,時(shí)間為14~16分 鐘;按照反滲透系統操作說(shuō)明書(shū)中有關(guān)系統化學(xué)清洗的方法進(jìn)行化學(xué)清洗;化學(xué)清洗完畢后,沖洗干凈反滲透膜;配制0.5%的福爾馬林溶液,低壓輸入系統內, 循環(huán)10分鐘;關(guān)閉所有系統的閥門(mén),進(jìn)行封存;如系統停運10天以上,則每10天須更換一次福爾馬林溶液。
(3)環(huán)境溫度在5℃以下:停運前,先對系統進(jìn)行低壓(0.2-0.4MPa),大流量(約等于系統的產(chǎn)水量)沖洗,時(shí)間為14~16分鐘;在有條件的地方,可 將環(huán)境溫度升高到5℃以上,然后按照1的方法,進(jìn)行系統保養;若無(wú)條件對環(huán)境溫度進(jìn)行升高,則:低壓(0.1MPa),流量為系統產(chǎn)水量的1/3的水進(jìn)行 長(cháng)流,以防止反滲透膜被凍壞,并且保證每天使系統運行2小時(shí);按照1中(2)、(3)的方法,對反滲透膜進(jìn)行清洗后,將反滲透膜取出,移至環(huán)境溫度大于5℃的 地方,浸泡在配制好的0.5%的福爾馬林溶液中,每?jì)商旆D一次,系統管道中的水應排放干凈,以防止因結冰而造成系統的損壞。
4、避免膜在高壓下運行
系統在啟停時(shí)有殘余氣體存留,使系統在高壓狀態(tài)下運行。系統中過(guò)濾器前后的壓力表用于監視濾芯的壓降,初級及終級壓力表則用于監視RO膜組件壓降。調節進(jìn)水 閥及濃水閥以保證運行壓力及回收率。若運行中產(chǎn)水流量或總流量下降,或初級與中級有壓差比運行初期的壓差增加較大時(shí)(以初始運行新反滲透膜組件數據為標 準),則需對系統進(jìn)行沖洗或清洗,以保證膜組件的性能安全全。
(1)設備排空后,重新運行時(shí),氣體沒(méi)有排盡就快速升壓運行。應在系統的壓力下將余下的空氣排盡后,再逐步升壓運行。
(2)在預處理設備與高壓泵之間的接頭密封不好或漏水時(shí)(尤其是微米過(guò)濾器及其后的管路漏水)當預處理供水不很足時(shí),如微米過(guò)濾器發(fā)生堵塞,在密封不好的地方由于真空會(huì )吸進(jìn)部分空氣。應清洗或更換微米過(guò)濾器,保證管路不漏。
(3)各運行泵的運轉是否正常,流量是否與規定的值相同,并與泵運行曲線(xiàn)比較,以確定運行壓力。
5、注意關(guān)機時(shí)的操作
(1)關(guān)機時(shí)快速降壓沒(méi)有進(jìn)行徹底沖洗。由于膜濃水側的無(wú)機鹽的濃度高于原水,易結垢而污染膜。準備關(guān)機時(shí),逐步降壓至3bar左右用預處理好的水沖洗14~16分鐘。
(2)在準備關(guān)機時(shí),投加化學(xué)試劑,會(huì )使藥劑滯留在膜及膜殼中,引起膜污染,影響膜的使用壽命。應停止投加。