反渗透系统的结垢污染与清洗维护 4页

'第21卷第4期膜科学与技术Vo1.21No.42001年8月MEMBRANESCIENCEANDTECHNOLOGYAgu.2001===============================================================文章编号：1007-8924（2001）04-0061-04反渗透系统的结垢污染与清洗维护杨昆王宇彤（蓝星-MEMTEC水处理技术公司，兰州730060）摘要：系统阐述了反渗透膜组件发生结垢和膜污染的成因及其特征，对浓差极化、胶体污染、微生物污染等膜结垢污染形式，以及减轻污染的手段作了说明，并提出相应的解决方法.对膜组件清洗维护的频率、药剂、时间等参数，以及对其它反渗透预处理系统的设备的清洗维护，也提出了较详细的建议.关键词：反渗透；结垢污染；膜清洗；预处理中图分类号：TQ028.8文献标识码：A反渗透（RO）水处理技术在我国发展很快，目前虑结垢问题；当水的利用率>30%，一定要考虑结垢已较广泛地应用在医药生产、电子工业高纯水、饮料问题.用水、化工生产等工业领域，由于国内许多的RO系统大多是由海德能、陶氏等公司提供的设备组件及设计依据，制造商与用户对设备的使用情况认识不足，在使用中存在许多问题，维护清洗工作有待提高.本文将着重阐述RO系统的影响结垢污染的因素，以及系统的清洗维护操作.1膜结垢污染的成因与特征RO系统日常清洗维护工作具有重要的意义，它与设备的运转寿命、使用质量有着直接的关系，特别对膜组件如何选择清洗药剂的剂型、频率、时间等参数需要一定的经验和理论知识，首先需要了解影响成垢与污染的因素.图1卷式反渗透膜组件结垢形成因素RO系统要求有一套完善的预处理系统，以确保进膜条件，其包括：杀菌灭藻处理（加次氯酸钠）、1.1化学结垢（CheLicalscaling）的成因与特征混凝处理、加酸处理、多介质过滤、加还原剂、活性炭产生结垢的主要原因是浓差极化现象造成的.过滤、加膜阻垢剂或软化处理、保安过滤等.对于不1.1.1浓差极化现象同水质（如地表水、地下水、自来水等），考虑其经济在一定压力下，膜表面与水接触而产生一层边技术成本，预处理配置有所取舍，以脱除悬浮物、微界层，由于边界层中的水通过膜进入另一侧，而盐离生物、活性氧化物、铁、锰等，即使如此，膜结垢污染子不能通过，导致膜表面盐浓度升高的现象，叫浓差仍然是在所难免的，预处理只是将其降低至可控制极化.当成垢盐的浓度超过其饱和浓度时就会发生的范围内.结垢与水的利用率有着密切的关系，对于结垢，实际上渗透过程发生在含盐浓度很高的边界自来水而言，当水的利用率<30%左右时，可以不考层和膜表面之间，这就要用更高的压力才使得反渗收稿日期：2001-01-17作者简介：杨昆（1968~），男，甘肃兰州人，工学学士，从事反渗透水处理设备应用开发. ·62·膜科学与技术第21卷透过程继续进行，浓差极化程度越严重，要达到相同表1微生物在反渗透系统的分布情况流量，所消耗的能量就越多.单位：cmu／mL在系统软件设计中，浓差极化趋向程度大小，是样品来源细菌真菌／酵母由Beta值表示的，一般要求Beta值在1.0~1.8.井水（35࠷）00原水罐9.6*10401.1.2如何降低浓差极化影响混凝处理前480通常在预处理中采用加酸（H2SO4）处理、进膜混凝处理后00前加软化器或加入阻垢剂.分别降低碱度、硬度达到加酸处理后00降低结垢发生的目的.冷却水塔后001.2胶体污染（Colloidalfouling）的成因与特征砂滤后00RO处理后5.0*1020在RO膜表面常会形成一层凝胶层，粘附在膜表面上，就是胶体污染物，SiO是天然水体的一种21.3.1微生物污染的去除主要杂质，胶体物主要是其水解的硅酸H2SiO3，硅一般采用甲醛溶液冲洗15min，杀死100%的酸呈溶解状态和胶体硅酸，由于硅酸在水中的溶解细菌.在RO系统停用期间，要求用甲醛，每2天洗1度很小（25࠷溶度积1*10-11），随着在边界层中浓次，可以保证RO系统不会发生微生物污染现象.水相胶体硅酸的浓缩，硅酸胶体在水中会水解而生成Si（OH）4，并在一定条件下发生聚合反应：2膜清洗与系统其它设备的维护mSi（OH）4→（SiO2）m+2mH2O膜清洗操作应当依照设备维护手册，定期进行，生成的若干SiO结合成胶核，其表面的分子未2当出现膜通量持续下降时才考虑膜清洗时，往往清完全脱水而以H2SiO4形态存在，并分级电离，放出洗效果不是太好，膜特性的恢复有一定困难.H+后形成胶体，其结构式为：［m（SiO）·nSiO-2·2232.1膜清洗的条件及清洗效果评价（n-x）H+］-2x2xH+胶核带负电，吸附层带正电，清洗时机主要依据如下参数的变化来选择：扩散层负电大于正电，因而整个胶体呈负电性，胶体1）产品水量（膜通量）比正常时下降5%~物质难于处理是由于它带有同性电荷不易沉降，而10%.处于稳定状态.2）为保证产品水量，修正温度后的供水压力增由于进水（特别是地下水）中，常含有大量的硅加10%~15%.酸胶体，前端的过滤处理无法脱除.胶体的存在一方3）透过水质电导率（含盐量增加）增加5%~面增加了溶质的传质阻力；另一方面又有可能形成10%.硅酸盐垢，是不利因素，应及时通过膜清洗去除.4）多段RO系统，通过不同段的压降明显增1.2.1胶体污染的去除加.混凝处理可以有效脱除水中SiO含量，对膜组另一方面也可将上述指标作为对清洗效果的评2件已存在的胶体污染可以通过化学清洗（酸性清洗价的重要参数，如采用检测进出水水质的脱盐率（电剂）去除，合理地安排低压冲洗操作，对胶体的去除导率变化），膜通量，进出水的压差等指标的恢复程效果也很好.度.膜清洗效果评价时，应考虑到正常情况下膜物化1.3微生物污染（Microbiolfouling）的成因与特征性质的自然下降趋势，通常要求膜通量的下降"由于在供水中（如海水、地表水等）含有大量的3%，脱盐率下降"7%，否则就应该考虑换膜.微生物，预处理系统未正常有效工作，微生物就会进2.2膜清洗操作步骤入RO组件，在有机膜表面及死角处生存，分析表2.2.1低压冲洗（45min）明：在RO系统中，主要存在的是好氧性细菌，一般将RO组件和清洗水箱构成回路，每周或更短未见真菌和霉菌，好氧菌在系统不同阶段分布不同，时间，冲洗1次，每次45min.注意多段RO应分段如表1可以看出原水罐是滋生细菌的主要场所，其冲洗，另外应注意调压阀开大时注意水箱的水位，也次，RO处理器内部也有细菌的生长（由于膜的有机要防止过大拉坏离心泵.由于低压冲洗时，流速大，材料给细菌的生长提供了一定的条件）.水流动能较大，膜表面的边界层较薄，水流对表面的 第4期杨昆等：反渗透系统的结垢污染与清洗维护·63·冲刷强烈，能将膜上的细菌及污染剥离、携带，而且500mm（最好在700~800mm），滤速在4~可能溶解表面的化学结垢.5.5m／h，当压差>0.1MPa，开始反冲洗.2.2.2化学药剂清洗2.4.2活性炭系统的杀菌1）按照操作手册，将系统置于清洗状态；在停机时，用80࠷的热水循环清洗活性炭302）在清洗水箱中心加入定量的MA10清洗剂；min，可以阻止细菌的生长，恢复活性炭的吸附性3）连续清洗30min~1h，检查清洗效果；能，并延长其使用寿命.4）恢复正常运行，12h后检查；2.4.3保安过滤器5）如效果不佳，继续用MC-2，重复以上操在使用一段时间后，如压降>100kPa，应采取作；措施，更换滤芯，或化学清洗，药剂一般采用MA10，6）恢复正常运行，12h后检查.也可用NaClO溶液浸泡60min，清洗干净后，保安2.2.3清洗时应注意以下问题过滤器的压降保持在20kPa为正常.1）对于多段系统，要逐段清洗，如果由于设计2.4.4原水罐和纯水罐的细菌滋生问题未能将两段分开，会影响清洗效果，也使操作不便，在系统设计时应考虑原水罐的微生物生长问甚至破坏膜元件.题，在实际生产中发现纯水罐也有微生物生长现象，2）化学清洗的频率应视系统的运行情况而定，可以调整以下条件：1）罐内应避光，研究表明：由于在一定时间内，清洗次数的多少与预处理的效果有系统中主要存在好氧性细菌，光线是细菌生存的重关，正常情况下，每月不得多于1次，否则表明预处要条件.2）隔离空气，空气中的飘浮细菌是系统被感理效果不好，应对其改造.一般加阻垢剂的系统比软染的主要来源.化器的清洗次数要多一些，预处理简单的比完善的如果发生细菌生长，可用NaClO溶液浸泡更多一些.30min清洗，也可采用臭氧／紫外杀菌器控制细菌，3）清洗时不能将两种药剂混合使用，可以分批水中臭氧的加入量应保持在0.05~0.2mg／L.进行.4）对于微生物污染严重的系统，文献建议：清洗参考文献时采用MA10+甲醛溶液0.5%混合溶液，效果更好.5）注意，化学清洗应以满足条件即可，不可任［1］萧刚.反渗透系统设计研究［J］.净水技术，1996，57意增加清洗的频率和时间，因为药剂对膜材料有一（3）：25.定的负面影响.［2］郅玉声.反渗透技术锅炉补充水除盐系统的设计与应用［J］.净水技术，2000，18（1）：30.2.3膜保护处理［3］McloneKJ，DartonEG.Factorsaffectingthedesignofa一般在停用期，采用NVF膜保护剂，可以杀死pre-treatmentsystemfora1200m3／dROPlantin90%的细菌等微生物，每2天1次，每次60min.据Riyadh，SaudiArabiawithaniron-rich［J］.Desalina-报道：使用过乙酸溶液或异噻唑啉酮要比甲醛溶液在tion，1994（，96）：397~408.同等浓度下更有效，只用15min就达到100%灭菌.［4］郑鸿，叶永安，郑鸾.反渗透膜的污染机理及危害2.4系统其它组件的清洗［J］.膜科学与技术，1990，10（4）：45.2.4.1多介质过滤器［5］郑成.膜的污染及其防治［J］.膜科学与技术，1997，17多介质过滤器清洗比较频繁，一般配有清洗系（2）：5.统，如果过滤器内壁采用衬胶，滤料为精制石英砂，［6］姬朝青.关于反渗透、超滤过程中的浓差极化比及其表其中最上层为5#石英砂（0.45~0.84mm），厚度达式的研究［J］.膜科学与技术，1992，12（3）：15. ·64·膜科学与技术第21卷ScalingfoulingofROsysteLsandcleaningLaintenanceYANGKun，WANGYutong（Bluestar-MemtecWaterTreatmentTechnologyCo.，Lanzhou730060，China）Abstract：ScalingfoulingofROequipmentshavebeenspecifiedintochemicalscaling，colloidalfoulingandmi-crobiolfoulingofwhichtheformationreasonsandcharacterisationalsomentioned.ThemethodsandsolutionsofreducingfoulinghavebeenexplainedandthesugestionsaboutcleaningmaintenanceofROequipmentsandotherpre-treatmentequipmentshavebeendescribedindetail.Keyword：reverseosmosis；scalingfouling；membranecleaning；pre-treatment!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!海水淡化技术将在天津市普及海水淡化水除了可以应用于工业领域，还可以作为日常生活用水使用，如洗澡、浇花、冲厕所等.海水淡化水再经过膜技术处理后，就可以成为纯净水，用于饮用.据专家估计，一套产量5万t／d的海水反渗透厂，粗略估计只需投资4亿元，达到饮用水要求的供水成本有可能在5~6元／t.目前，天津市每天可以生产海水淡化水16000t，还有一部分被制成纯净水.塘沽有一座海水淡化实验厂，每日供水10000t，主要是给天津碱厂做工业冷却水使用；大港发电厂目前拥有国内最大的海水淡化装置，有两套高温盐水再循环多极闪蒸海水淡化，每天能生产淡化水6000t，大部分用于发电设备的冷却，其中一部分被制成纯净水.按照2010年城市长远规划，天津的供水量将比现在增加1倍，达到310万m3／d，而从234km外经3次加压调到天津的滦河水，在供水量上已达到极限，即使能从“南水”和“黄河水”得到水源补充，但水量毕竟有限，而且成本不会低廉.可以断定，未来若干年缺水问题将会越来越严重.解决淡水紧缺的方法有多种，除了传统的方法如调水和蓄水外，对沿海城市和地区来说，海水淡化是一项有效的措施，天津市将在全市范围内普及这项技术.（本刊编辑部）""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""广告索引彩色广告山东省海洋化工科学研究院前插6杭州（火炬）西斗门膜工业有限公司封二蓝星水处理技术有限公司前插7哈尔滨乐普实业发展中心封三《水处理技术》杂志前插8江苏久吾高科技发展股份有限公司封底《现代化工》杂志前插9北京先路水处理新技术公司前插1第四届中国国际供水与水处理展览会前插10北京超能重离子科技有限责任公司前插2《膜科学与技术》杂志前插11沧州市科信水处理设备有限公司前插3北京民和电气有限公司前插12中美合资无锡海洋膜工程有限公司前插4黑白广告上海一鸣过滤技术有限公司前插52001年环境保护技术与设备（东莞）展览会'