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反渗透膜污堵原因的分析及处理措施
编辑:东莞市力原净水设备有限公司   时间:2018-11-27

反渗透是最精密的膜法液体分离技术。反渗透装置,在脱盐工艺中已成功运行十二年。东莞市力原净水设备有限公司总结出以下污染的几点原因,并提出几点主要的解决办法。


1、反渗透除盐工作原理

  反渗透亦称逆渗透(RO)。是用一定的压力使溶液中的溶剂通过反渗透膜(或称半透膜)分离出来(见图1)。因为它和自然渗透的方向相反,故称反渗透。根据各种物料的不同渗透压,就可以使大于渗透压的反渗透法达到分离、提取、纯化和浓缩的目的。

  反渗透膜是由具有高度有序矩阵结构的聚合纤维素组成的。它的孔径为0.1纳米-1纳米,即一百亿分之一米(相当于大肠杆菌大小的千分之一,病毒的百分之一)。


2、反渗透膜污堵的原理

  原水中均含有一定浓度的悬浮物和溶解性物质。悬浮物主要是无机盐、胶体和微生物、藻类等生物性颗粒。溶解性物质主要是易溶盐(如氯化物)和难溶盐(如碳酸盐、硫酸盐和硅酸盐)金属氧化物,酸碱等。在反渗透过程中,进水的体积在减少,悬浮颗粒和溶解性物质的浓度在增加。悬浮颗粒会沉积在膜上,堵塞进水流道、增加摩擦阻力(压力降)。难溶盐在超过其饱和极限时,会从浓水中沉淀出来,在膜面上形成结垢,降低RO膜的通量,增加运行压力和压力降,并导致产品水质下降。这种在膜面上形成沉积层的现象叫做膜污染,膜污染的结果是系统性能的劣化。需要在原水进入反渗透膜系统之前进行预处理,去除可能对反渗透膜造成污染的悬浮物、溶解性有机物和过量难溶盐组分,降低膜污染倾向。对进水进行预处理的目的是改善进水水质,使RO膜获得可靠的运行保证。

  目前脱盐水岗位反渗透膜污堵速度快,几乎每周清洗一次清洗完后产水量很快恢复,但运行一周后产水量从120m3/h降到80m3/h,必须清洗否则影响制水,如此反复清洗对反渗透膜造成很大的损害,而且还影响正常制水,如果不找出污堵的原因会对系统的正常运行造成很大的威胁。 

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3、多介质过滤器影响

  生水中加入的絮凝剂与水中胶体颗粒和水中悬浮物发生碰撞吸附长大,经升压后以一定的流速通过上层滤料被表面薄膜拦截过滤,由于上层无烟煤粒径比较均匀水中胶体颗粒与悬浮物得以深层过滤,漏过和脱落的悬浮物在通过石英砂滤料时被二次拦截,杂质与滤料接触吸附被阻留,薄膜和渗透过滤使多介质过滤器运行周期长,出水质量好。

  车间脱盐水岗位多介质过滤器出水装置采用球形孔板(孔径16mm),上部铺设粒径为32-64mm石英石为衬托层,衬托层上部从大到小依次共铺设7层石英砂,最上一层粒径为0.4-1.0mm、高度为200mm的石英砂为过滤层。上部铺设500mm无烟煤,由于衬托层在铺设中级配配比不好,缝隙较大在运行中有漏砂现象,投加絮凝剂后絮凝的物质不能被有效的截留,漏入精密过滤器造成滤芯污堵速度加快


4、反渗透装置问题

  反渗透装置的污染主要是超滤没有截留的一些物质所造成的,还有一个主要原因就是还原剂的大量投加,我车间用的还原剂是亚硫酸氢钠,目的是还原水中的余氯,1ppm的余氯需要1.47ppm的还原剂还原。因反渗透高压泵出口慢开阀内漏,2#反渗透膜被氧化后,氧化剂(次氯酸钠)一直没有投加,为了控制ORP值还原剂没有中断,而超滤出水余氯只有0.01ppm,显然不需要投加还原剂,ORP计(氧化还原电位)在投运以来一直不稳定,漂移现象严重,水中在没有余氯的情况下ORP值显示400-600之间,(工艺指标应控制在200mv左右)为了控制ORP值操作人员大量投加还原剂,这样富余的还原剂就造成了反渗透膜污堵。还原剂又是还原菌的营养源,造成还原菌大量繁殖,反渗透膜污堵加快。

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5、处理措施

完善预处理

 对于每一套膜装置,人们都希望它最大限度的发挥作用,希望有最高的脱盐率,最大的透水量和尽可能长的寿命,要达到上述三点,供水水质是至关重要的,因此进入膜装置的原水必须有良好的预处理。合理的预处理对反渗透装置长期安全运行是十分重要的。有了满足反渗透进水水质要求的预处理,就可以确保产水流量维持稳定;脱盐率维持在某一值上的时间长;产品水回收率可以不变;运行费用达到最低;膜使用寿命较长等。具体来说,反渗透预处理是为了做到:

(1)防止膜表面上污染,即防止悬浮杂质、微生物、胶体物质等附着在膜表面上或污堵膜元件水流通道。

(2)防止膜表面上结垢。反渗透装置运行中,由于水的浓缩,有一些难溶盐沉积在膜表面上,因此要防止这些难溶盐的生成。

(3)确保膜免受机械和化学损伤,以使膜有良好的性能和足够长的使用时间。

反渗透膜的清洗

 当反渗透系统(或装置)出现以下症状时,需要进行化学清洗或物理冲洗:

1)在正常给水压力下,产水量较正常值下降10~15%;

2)为维持正常的产水量,经温度校正后的给水压力增加10~15%;

3)产水水质降低10~15%,透盐率增加10~15%;

4)给水压力增加10~15%;

5)系统各段之间压差明显增加。

清洗液的选择和使用

1) 2.0%(W)柠檬酸(C6H8O7)的低pH(pH值为3~4)清洗液。以于去除无机盐垢(如碳酸钙垢、硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶垢等)、金属氧化物/氢氧化物(铁、锰、铜、镍、铝等)及无机胶体十分有效。

2) 0.5%(W)盐酸低pH清洗液(pH为2.5),主要用于去除无机物垢(如碳酸钙垢、硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶垢等),金属氧化物/氢氧化物(铁、锰、铜、镍、铝等),及无机胶体。这种清洗液比柠檬酸溶液要强烈些,因为盐酸(HCl)是强酸。盐酸的下述浓度值是有效的:(18°波美=27.9%,20°波美=31.4%,22°波美=36.0%)。

3) 0.1%(W)氢氧化钠高pH清洗液(pH为11.5)。用于去除聚合硅垢。这一洗液是一种较为强烈的碱性清洗液。


6、对膜进行适宜保养

新反渗透膜的保养新的反渗透膜元件通常浸润1% NaHSO3和18%的甘油水溶液后贮存在密封的塑料袋中。在塑料袋不破的情况下,贮存1年左右,也不会影响其寿命和性能。当塑料袋开口后,应尽快使用,以免因NaHSO3在空气中氧化,对元件产生不良影响。因此膜应尽量在使用前开封。在非生产期内,反渗透系统的保养就是一个比较重要的问题。可按以下方法进行。

1、系统短期内停运(1-3)

 停运前,先对系统进行低压(0.2-0.4MPa),大流量(约等于系统的产水量)冲洗,时间为14~16分钟;保持平常的自然水流,让水流入浓水道。

2、系统停运一周以上(环境温度在5℃以上)

 停运前,先对系统进行低压(0.2-0.4MPa),大流量(约等于系统的产水量)冲洗,时间为14~16分钟;按照反渗透系统操作说明书中有关系统化学清洗的方法进行化学清洗;化学清洗完毕后,冲洗干净反渗透膜;配制0.5%的福尔马林溶液,低压输入系统内,循环10分钟;关闭所有系统的阀门,进行封存;

 如系统停运10天以上,则每10天须更换一次福尔马林溶液。

3、环境温度在5℃以下

 停运前,先对系统进行低压(0.2-0.4MPa),大流量(约等于系统的产水量)冲洗,时间为14~16分钟;在有条件的地方,可将环境温度升高到5℃以上,然后按照1的方法,进行系统保养;若无条件对环境温度进行升高,则:低压(0.1MPa),流量为系统产水量的1/3的水进行长流,以防止反渗透膜被冻坏,并且保证每天使系统运行2小时;按照12)3)的方法,对反渗透膜进行清洗后,将反渗透膜取出,移至环境温度大于5℃的地方,浸泡在配制好的0.5%的福尔马林溶液中,每两天翻转一次,系统管道中的水应排放干净,以防止因结冰而造成系统的损坏。


7、注意关机时的操作

1、关机时快速降压没有进行彻底冲洗。由于膜浓水侧的无机盐的浓度高于原水,易结垢而污染膜。准备关机时,逐步降压至3bar左右用预处理好的水冲洗1416分钟。

2、在准备关机时,投加化学试剂,会使药剂滞留在膜及膜壳中,引起膜污染,影响膜的使用寿命。应停止投加。

如有其他问题请联系我们!

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