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反滲透的清洗和維護(hù)

發(fā)表時(shí)間:2014-02-03 19:40

反滲透膜.jpg

一、反滲透膜的清洗

反滲透裝置在長(zhǎng)期運(yùn)行中,膜表面會(huì)逐漸積累各種污染物,如膠體、微生物、無(wú)機(jī)物垢、金屬氧化物等。這些物質(zhì)沉積在膜表面上,會(huì)引起反滲透裝置性能的下降。為了恢復(fù)膜的性能,需對(duì)膜進(jìn)行化學(xué)清洗和消毒。

1.清洗的判斷標(biāo)準(zhǔn)

反滲透系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中,必須密切注意系統(tǒng)的脫鹽率、濃水量、透過(guò)水量以及膜組件給水側(cè)進(jìn)出口壓差的變化,盡早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,并根據(jù)原水分析報(bào)告預(yù)測(cè)可能發(fā)生的污染,調(diào)整預(yù)處理方法和變更操作條件。當(dāng)出現(xiàn)下列情形之一時(shí)需對(duì)膜元件進(jìn)行化學(xué)清洗:標(biāo)準(zhǔn)化后鹽的透過(guò)率增加10%~15%;標(biāo)準(zhǔn)化后透過(guò)液流量降低10%~15%;進(jìn)水和濃水的壓差△p較基準(zhǔn)狀況上升了15(基準(zhǔn)狀況為反滲透設(shè)備最初2448h的操作參數(shù)或上次清洗后的操作參數(shù)),各段壓力差增加15%;作為日常維護(hù),一般在正常運(yùn)行36個(gè)月后;需長(zhǎng)期停用,在用保護(hù)液進(jìn)行保護(hù)前。

2.膜污染特征和清洗藥劑

(1)膜污染特征

反滲透膜面上常見的污染物有金屬氧化物、碳酸鹽、硫酸鹽、膠體、微生物、有機(jī)物等,不同的膜污染物表現(xiàn)出不同的特征,如表4—5所示。

(2)膜清洗劑

不同的膜生產(chǎn)廠商對(duì)上述污染物采用的清洗藥劑不完全相同。具體的清洗方式或?qū)S们逑磩﹨⒄漳S商的技術(shù)手冊(cè)。但一般來(lái)說(shuō),酸清洗除去無(wú)機(jī)沉淀物如金屬氧化物、碳酸鹽,pH值調(diào)至24;堿清洗除去有機(jī)物、微生物,一般pH值調(diào)至1012。常用化學(xué)清洗試劑如下。

   HCl、H2S04、H3P04、檸檬酸、草酸等。其中檸檬酸較常用,其缺點(diǎn)是與

Fe2+形成難溶化合物,需要用氨水調(diào)節(jié)pH4,使Fe2+形成易溶的鐵銨檸檬酸鹽來(lái)解決。

   P03-4、C02-3OH-等,對(duì)污染物有松弛、乳化和分散作用,與表面活性

劑一起對(duì)油、脂、污物和生物物質(zhì)有去除作用;另外對(duì)Si02—也有一定的效果。

螯合劑   最常用的為EDTA,與Ca2+Mg2-、Ba2+、Fe2+等形成易溶的絡(luò)合物,故對(duì)堿土金屬的硫酸鹽很有效,其他螯合劑有磷羧酸、葡萄糖酸等。

表面活性劑   可降低膜的表面張力,起濕潤(rùn)、增溶、分散和去污作用,最常用的為非離子表面活性劑,如TritonX-100,但應(yīng)注意目前復(fù)合膜與TritonX-100不相溶。

   主要有蛋白酶等,有利于有機(jī)物的分解。

4—6列舉了一些常用的清洗劑配方。表4—7為建議使用的常見清洗劑。

4—8列出了常見污染物對(duì)膜性能的影響及處理方法。

美國(guó)軍隊(duì)用反滲透化學(xué)藥品見表4—9

3.清洗裝置

一般的清洗裝置由清洗箱、清洗泵、5l0μm保安過(guò)濾器、管道、閥門和控制儀表(壓力表、流量表、溫度計(jì))等組成。特殊要求時(shí),清洗箱可裝上加熱或冷卻裝置,清洗流程如圖4—8所示。

(1)清洗箱

清洗箱應(yīng)用耐腐蝕材料,如聚丙烯、玻璃鋼等制作。清洗箱的容積根據(jù)一次清洗的壓力容器的體積、清洗回路的管件和濾器等的容積來(lái)確定。

【例4-1   反滲透裝置有8個(gè)¢8”壓力容器,每個(gè)壓力容器內(nèi)裝6個(gè)40”長(zhǎng)的膜元件,試計(jì)算清洗箱的體積。

解:每個(gè)壓力容器的體積

8個(gè)壓力容器的容積   V80194×81552m3。

假設(shè)使用DN80mm管徑30m清洗管道,管道內(nèi)儲(chǔ)水的體積

總體積   VV8+Vp1.552+0.1511703m3

考慮到未預(yù)見因素,總體積乘以系數(shù)12,即總體積V1.703×12204m3

(2)清洗泵

    清洗泵通常是316不銹鋼離心泵或玻璃鋼泵。清洗泵的揚(yáng)程應(yīng)考慮保安過(guò)濾器的壓降、管道的阻力損失等,一般選用壓力為03—05MPa。

    膜廠商對(duì)不同規(guī)格的膜組件的清洗流速有一規(guī)定的范圍。如¢8”膜元件的清洗流量為6.891m3/h,壓力容器并聯(lián)4根,清洗泵流量為(6.89.1)×427.236.4m3h

(3)保安過(guò)濾器

該過(guò)濾器用以除去清洗下來(lái)的沉淀物。大小由清洗流量而定。

4.一般清洗步驟

    ①用反滲透產(chǎn)水配置清洗液,檢查溶液的pH值,在清洗之前,要確定所有的藥劑都溶解并攪拌均勻。

    ②溶液混合完畢后,以合適的流量和壓力開始清洗,清洗液在最初的幾分鐘排入地溝,然后再循環(huán)。    ,

    ③清洗過(guò)程中要注意清洗液的升溫情況,觀察清洗液顏色的變化,如清洗液變色或變得較渾濁,則需重新配置清洗液。在酸清洗時(shí)要注意pH值,如pH值升高o5個(gè)單位,則必須再加酸。

    ④停泵,使元件浸泡在溶液中1h左右。

    ⑤再循環(huán),時(shí)間為3040min。

    ⑥清洗完畢后,以反滲透產(chǎn)水或預(yù)處理出水沖洗出殘余的清洗液。

沖洗結(jié)束,按規(guī)定的運(yùn)行方式運(yùn)行,最初產(chǎn)水排放至少10min。

5.反滲透設(shè)備的清洗范例

參考下述的清洗條件、清洗順序、清洗藥劑量及藥液濃度后進(jìn)行實(shí)施。

(1)清洗條件

酸洗

a.檸檬酸洗凈   2%水溶液;pH24(用氨水溶液調(diào)整pH);低壓,希望2kg/cm2以下;水溫常溫;時(shí)間1h/段,希望浸泡1夜。

b.草酸洗凈   2%水溶液;pH24(用氨水溶液調(diào)整pH);低壓,希望2kg/cm2

以下;水溫常溫;時(shí)間1h/段,希望浸泡1夜。

洗滌劑洗凈   JS-200洗滌劑洗凈。5%水溶液(原液為100);pH710(用氨水溶液調(diào)整pH);低壓,希望2kg/cm2以下;水溫常溫,希望為3040℃;時(shí)間,1h/段,希望浸泡1夜。

(2)清洗順序

1

a.酸洗   酸洗液為檸檬酸2%水溶液,pH2—4(用氨水溶液調(diào)整pH);草酸0.2%水溶液,pH24(用氨水溶液調(diào)整)。清洗順序?yàn)檠h(huán)60min,浸泡30—60min,再循環(huán)3060min,最后水洗。   

b.洗滌劑洗凈   JS-200洗滌劑洗凈,5%水溶液,pH7—10。清洗順序?yàn)檠h(huán)60min,浸泡30—60min,再循環(huán)3060min,浸泡1夜。

2   繼續(xù)用JS-200洗滌劑清洗,循環(huán)水洗60min。

注:可能的話希望能在清洗前進(jìn)行事前浸泡。酸洗時(shí)也希望1夜浸泡。

(3)清洗液量計(jì)算(8”膜元件18支為例)

每支膜元件酸洗液用量為40L,18支用量為720L。其中假定管道內(nèi)液量80L;每支膜元件壓力容器液量(包含膜元件內(nèi)的水量)12L,18支為220L;洗凈水槽內(nèi)液量為420L。

注:關(guān)于管道內(nèi)液量要考慮實(shí)際設(shè)備的管線以及支管分布情況后實(shí)測(cè)計(jì)算。   

(4)藥液使用量(8”膜元件18支為例)

   ①檸檬酸用量=720×2%=144kg,25kg/袋,需1袋。

   草酸用量=720×02%=144kg,25kg/袋,需1袋。

   ②氨水溶液,用于酸洗凈時(shí)調(diào)整pH值,25%水溶液,20kg/罐。

   ③S-200''洗滌劑用量=720X5%=36L(將原液稀釋20)。

   ④NaOH水溶液,用于洗滌劑洗凈時(shí)調(diào)整pH25%水溶液,20kg/罐。

   ⑤浸泡用藥液量5—10L/(4”),20—40L/(8”)。

注:酸洗凈所使用的氨液量可按01kg氨/lkg(100%濃度換算)進(jìn)行估算。

(5)冬季停機(jī)時(shí)的措施(包括防凍結(jié)措施)

   ①停機(jī)時(shí)將甘油10%水溶液及福爾馬林1%水溶液進(jìn)行置換后再停機(jī)。

   ②對(duì)于野外露天裝置要將壓力容器用薄膜油布蓋住。

   ③藥液使用量   假定水槽容積為500L、管道容積為80L、壓力容器(含膜元件)容積為220L

   甘油需要量=800X10%=80kg,如果每罐22kg,需要4罐。

   福爾馬林800X1%/037216kg。如水溶液濃度為37%,每罐20kg,需要1罐。

6.清洗效果

成功的清洗應(yīng)能使膜組件進(jìn)出口壓差明顯減小(接近初期水平或上次清洗后的水平),脫鹽率、透水量均有所恢復(fù)。如果清洗后沒有達(dá)到預(yù)期的效果,應(yīng)及時(shí)與膜生產(chǎn)商和有關(guān)清洗公司聯(lián)系,對(duì)膜元件進(jìn)行取樣分析,重新確定清洗方案。應(yīng)該注意的是,反復(fù)進(jìn)行沒有效果的清洗是有害的。


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