[宏潔水務]反滲透設備污堵原因大全及清洗方案注意事項全解析

1、概述

  在反滲透系統運行過程中，反滲透膜表面會由于原水中泥澤、膠狀物、有機物、微生物等污染物質的存在及膜分離過程中對難溶物質的濃縮而產生的沉積，進而形成對反滲透膜的污染。我們都知道，反滲透系統的預處理裝置是為盡可能多地去除引起膜污染的物質而專門設計的，盡管如此，即便系統有著相當完善的預處理設備也不能完全避免膜在使用過程中的污染，所以需要在設備運行的過程中進行周期性的去除膜系統中污染物的作業，這個操作過程就叫做反滲透系統的就地清洗（CIP，Cleaning In Place）。

反滲透膜被污染后，就會出現系統產水量減少、鹽的透過率增加等膜性能方面的衰退。但由于反滲透設備在使用過程中，影響膜性能的其它主要因素（壓力、溫度等）的變化，膜污染的現象有可能被其它因素掩蓋，因此應予以注意。

目前，市面上大部分芳香聚酰胺反滲透復合膜，在較寬的pH值范圍內具有相當的穩定性和一定的耐溫性，所以用戶可以對反滲透系統進行非常有效的清洗。多年的工程實踐表明，若不及時對已產生一定程度污染的反滲透系統進行清洗處理，想較為徹底地去除已長時間附著膜表面的污染物是非常困難的。

一般在考慮膜系統清洗方案時，應注意如下幾點：

■ 應把清洗排放廢液對環境的影響（EDTA，殺菌劑等）降低到最低限度。

■ 應盡可能使本次清洗過程去除污染物最大化。

■ 應在清洗時對膜的損傷最小化（應首先考慮選擇對膜性能 影響小的藥劑）。

■ 在實際清洗操作時，在保證清洗效果的前提條件下，盡可能使清洗費用最低化

2、反滲透膜發生污染的原因

■ 不恰當的預處理

8226;系統配備預處理裝置相對于原水水質及流量不合適，或在系統內未配備必要的工藝裝置和工藝環節。

8226;預處理裝置運行不正常，即系統原有的預處理設備對原水SDI成分、濁度、膠狀物等的去除能力較低，預處理效果不理想。

■ 系統選擇了不恰當的設備或設備材質選擇不正確（泵、配管及其它）。

■ 系統化學藥品注入裝置發生故障（酸、絮凝/助凝劑、阻垢/分散劑，還原劑及其它）。

■ 設備間斷運行或系統停止使用后未采取適當的保護措施。

■ 運行管理人員不合理的設備操作與運用（回收率、產水量、濃縮水量、壓差、清洗及其它）。

■ 膜系統內長時間的難溶沉淀物堆積。

■ 原水組份變化較大或水源特性發生了根本的改變。

■ 反滲透膜系統已發生了相當程度的微生物污染。

3、膜污染物質分析

■ 首先應認真分析在此之前所記錄的、能反映設備運行狀況的近期設備運行記錄資料。

■ 分析原水水質。

■ 確認之前已做的清洗結果。

■ 分析系統運行時在測定SDI值測試時留在濾膜上的異物質。

■ 分析反滲透系統配置的保安過濾器濾芯上的堆積物。

■ 檢查原水流入系統的配管內部和反滲透膜的進水端的異物質

各種污染物質結垢時的表現

（1）碳酸鹽垢

結垢后表現：標準滲透水流量下降，或是脫鹽率下降。

原因：膜表面濃差極化增加

（2）鐵/錳

污染后表現：標準壓差升高（主要發生在裝置前端的膜元件），也可能引起透水量下降。通常錳和鐵會同時存在。

（3）硫酸鹽垢

若發生沉積，首先影響鹽濃度最高的系統最后面的膜元件，表現為二段壓差明顯升高。需要用專用清洗劑。

（4）硅

顆粒硅：污堵膜元件水流通道，導致系統壓差升高。采用0.4%二氯胺對于溶解嚴重污染的硅垢是有效的。

膠硅：與顆粒硅相似。

溶解硅：形成硅酸鹽析出，應采用二氯胺清洗。

（5）懸浮物/有機物

污堵表現：透水量下降，一段壓差明顯升高。若給水SDI大于4或濁度大于1，有機物污染的可能性較大。

（6）微生物

污堵表現：標準壓差升高或標準透水量下降?？刹捎梅茄趸詺⒕鷦┘訅A進行清洗。

（7）鐵細菌

污堵表現：標準壓差升高?？刹捎肊DTA鈉鹽加堿進行清洗。

4、反滲透系統清洗時機的判斷與選擇

當有下述情況發生之—時應對反滲透膜系統予以清洗

■ 標準化后的設備產水量減少了10~15%；

■ 標準化后的膜系統運行壓力增加了15% ；

■ 標準化后的膜系統鹽透過率較初始正常值增加了10~15%；

■ 運行壓差較初始作業時增加了15%

（建議以設備最初運行25~48小時所得到的運行記錄為標準化后對比依據）

反滲透設備的性能參數與壓力、溫度、pH值、系統水回收率及原水含鹽濃度等諸多因素的變化有關。因此，依據初始試機時而得到的正常技術參數（產品水流量、壓力、壓差及系統脫鹽率）作為依據及與標準化后現時系統數據比較是非常重要的。此外，清洗時間的選擇也因使用反滲透設備地區的原水水質條件及環境特性的差異而有所不同，因此，有必要根據設備現場的條件施以適當的管理措施。但是無論如何，對于任何一個設計優良和管理完善的反滲透系統來說，化學清洗的最短周期均應保證在累計連續運行3個月以上，運轉時間一般達到6-12個月左右最好，否則就必須考慮對原有系統的預處理設備或其運行管理有所改善。

5、清洗箱容積的確定及清洗液的用量計算

清洗箱的容積和清洗液的用量可以通過以下幾種方式計算而獲得：

1）運用壓力容器的空體積和管道的空體積進行估算：

壓力容器的空體積為：

V1 = NπR2L

其中：N = 每次清洗時的壓力容器數目

R = 壓力容器的半徑

L = 壓力容器的有效長度

管道空容積體積為：

V2=L1πd2/4

其中：L1 = 為清洗管道總長度

d = 為清洗管道直徑

清洗箱總容積(即清洗液配制量)：

V= 1.2(V1+ V2)

2）根據膜元件的型號規格和污染程度來計算清洗箱的容積和清洗液的配制量：

對于正常污染情況：一般按每根4英寸的膜元件配制8.5升的清洗液；每根8英寸的膜元件按34升來配制清洗液的方法來計算反滲透清洗箱的容積。

對于污染較為嚴重的情況：每根4英寸膜元件配制16升清洗液；每根8英寸膜元件按55升配制清洗液并由此而得到清洗箱的容積和清洗液的配制量。

6、膜清洗過程

1）首先用反滲透產品水(最好采用反滲透產品水，也可以用符合反滲透進水標準的軟化水或過濾水)沖洗反滲透膜組件和系統管道，

2）用反滲透產品水至少應該是合格的軟化水配制清洗液，并且保證混合均勻;在清洗前應反復確認清洗液pH值和溫度是否適宜。

3）首先用正常清洗流量的1/2及40~60PSI的運行壓力向反滲透設備打入清洗液，并去除膜容器內部存留的水。并把剛開始循環回來的部分清洗液排掉，防止清洗液被稀釋。

在正常清洗時，清洗系統壓力控制準則是采用幾乎使系統不能產出純水時的壓力為最好（即清洗系統供給壓力與原水和濃縮水間的壓差大小相等）。因為合適的清洗運行壓力可使反滲透膜面上重新堆積異物質的可能性降到最低的程度。

4）清洗時，先將以前在壓力容器內部存留的水排凈.然后再把清洗過程產生濃縮水和產出水向清洗槽循環，并注意保持清洗液溫度穩定。在開始進行循環清洗前，要首先確認清洗液溫度和pH值是否已符合標準。并對其回流清洗液的濁度等直觀情況進行確認：如果回流清洗液已明顯變色或變濁則應重新準備清洗液；若回流清洗液pH變化值超過0.5時，最好重新調整PH值或更換清洗液。

5）在對系統進行化學清洗時，一般操作方法是：首先對需要清洗的壓力容器采用低流量（1/2標準清洗流量）循環清洗5~15分鐘，然后再采用中流量（2/3標準清洗流量）循環清洗10~15分鐘。

6）然后停泵并關掉閥門，使膜元件浸泡在清洗液中，浸泡時間大致為1個小時。如膜污染情況較為嚴重或是清洗較難去除的污染物，該過程的浸泡時間可適當延長。為保證長時間浸泡時的清洗液溫度，也可采用反復進行循環與浸泡相結合的方式。一般說來清洗液的溫度至少應保持在20℃以上和40℃以下，適宜的清洗液溫度可增強清洗效果；請注意:溫度過低的清洗液可能在清洗過程中發生藥品沉淀。當清洗液溫度過低時，清洗應安排在將清洗液溫度升高到較為合適的溫度后在進行。

清洗時各反滲透壓力容器的流量控制

壓力容器直徑

（英寸） 每個反滲透壓力容器通過的標準清洗流量

GPM m3/hr

2.5 ～5 ～1.1

4 ～10 ～2.3

8 ～40 ～9

7）在正常清洗時，在結束清洗液的浸泡之后，以標準清洗流量再次循環清洗20~60分鐘一般即可以結束清洗。然后再用同樣容積的反滲透產品水對反滲透膜組件進行沖洗，并將沖洗水排入下水道中。在確認沖洗干凈后，即可重新運行反滲透設備。我們建議至少應排放掉在化學清洗后重新運行系統后15分鐘內所生產出的產品水.并在對現場系統產品水水質進行認真的化學分析結果確認后，再將系統運行所得到的系統產出水打入產品水水箱。另外，在采用多種藥品進行清洗時，為防止化學藥品之間的化學反應，在每次進行清洗前產品水側排出的水最好也應排凈。

※ 若是多級設備，建議分級進行清洗，以避免流量無法控制的局面——即第一級流量太少或最末級流量過多，這樣做，也可以防止在第一級被洗掉的污染沉淀物又重新流入下一級，形成二次污染。

8）若欲防止微生物的再次污染，在對系統進行清洗之后，可用膜廠商允許使用的殺菌溶液對膜系統進行滅菌清洗，其操作方式同前。請注意：對滅菌清洗后的沖洗務必要徹底,以避免將消毒液帶入產品水中。

7、附錄 聚酰胺復合膜元件一般清洗液

清洗液

污染物 0.1%（W）NaOH或1.%（W）Na4EDTA

【pH12/30℃（最大值）】 0.1%（W）NaOH或0.025%（W）Na-SDS

【pH12/30℃（最大值）】 0.2%（W）HCl鹽酸 1.0%（W）Na2S2O4 0.5%（W）H3PO4磷酸 1.0%（W）NH2SO3H 2.0%（W）檸檬酸

無機鹽垢

(如CaCO3) 最好 可以 可以 可以

硫酸鹽垢

（CaSO4 BaSO4） 最好 可以

金屬氧化物

（如鐵） 最好 可以 可以 可以

無機膠體（淤泥） 最好

硅 可以 最好

微生物膜 可以 最好

有機物 作第一步清洗可以 作第一步清洗最好 作第二步清洗最好

1、（W）表示有效成分的重量百分含量；

2、按順序污染物化學符號為：CaCO3表示碳酸鈣；CaSO4表示硫酸鈣；BaSO4表示硫酸鋇。

3、按順序清洗化學品符號為：NaOH表示氫氧化鈉；Na4EDTA表示乙二胺四乙酸四納；Na-SDS表示十二烷基苯磺酸鈉鹽，又名月硅酸鈉；HCl表示鹽酸；Na2S2O4表示亞硫酸氫鈉；H3PO4表示磷酸；NH2SO3H表示亞硫酸氫胺。

4、為了有效清洗硫酸鹽垢，必須盡早的發現和處理，由于硫酸鹽垢的溶解度隨清洗液含鹽量增加而增加，可以在NaOH和Na4EDTA的清洗液中添加NaCl，當結垢一周以上時，硫酸鹽垢的清洗成功性值得懷疑。

5、檸檬酸是無機鹽垢的可選清洗劑。

RO膜清洗時最好是看PH值酸的PH值為2左右濃度為2%，堿的PH值為12左右濃度為0.5%。

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