RO膜污染丨15条你最关心的技术问题,全!篇!都!是!知!识!点!

膜污染是膜使用中必然产生的现象。
当用反渗透膜对水和溶质进行分离时,尽管对原水进行适当的预处理,但水中的杂质仍会聚集在膜的表面使膜污染。最终导致膜的分离率、透水速度下降。
本篇整理了关于反渗透膜污染和化学清洗的15个技术问答集锦!
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1、RO膜元件常见的污染物有哪些
污染物的性质及污染速度与给水条件有关,污染是慢慢发展的,如果不早期采取措施,污染将会在相对短的时间内损坏膜元件的性能,定期检测系统整体性能是确认膜元件发生污染的一个好方法,不同的污染物会对膜元件性能造成不同程度的损害。
(1)悬浮固体
悬浮固体普遍存在于地表水和废水中,其尺寸>1μm(胶体可能会小于1μm),在未搅拌溶液中能以悬浮状态沉积下来(胶体会保持悬浮状态)。预处理后指标应降至:浊度<1NTU,15分钟SDI值<5。
(2)胶体污染物
胶体污染物普遍存在于地表水或废水中,该污染物主要存在于反渗透系统的前端,其尺寸<1μm,在未搅拌溶液中微粒会保持悬浮状态,可以是有机或无机成分组成的单体或复合化合物,无机成分可能是硅酸、铁、铝、硫,有机成分可能是单宁酸、木质素、腐殖物。预处理后指标应降至:浊度<1NTU,15分钟SDI值<5。
(3)有机污染物
有机污染物主要存在于反渗透系统的前端,普遍存在于地表水或废水中,它一般被吸附在膜表面,这些天然腐殖有机物来源于植物腐烂物且常带电荷,对于反渗透膜元件的进水缺乏明确的TOC(总有机碳)含量规定,但是在进水中TOC含量为2x10-5时应引起注意。
(4)生物污染物
生物污染物普遍存在于地表水或废水中,其特点是开始时易在反渗透系统前端形成污染物,随后扩展到整个反渗透系统,通常污染物为细菌、生物膜、藻类、真菌,其警戒含量为每毫升10000cfu(菌落生成单位),因此必须控制生物活性。
 
2、如何确定及诊断RO系统的故障?
在确定反渗透系统的故障时应该问以下几个问题。

(1)反渗透系统是否运转不正常?

(2)反渗透系统是不是在正常停机中停用时间过长?

(3)反渗透预处理或化学加药系统是否正常?

(4)确定是否在适当的进水温度、TDS值或pH值条件下使用?

(5)确定水流量和水回收率是否适当?

(6)确定压降(进水/浓水)是否正常?

(7)确定所有的仪器仪表是否校准?

(8)对产水流量和产水水质是否已进行标准化。

(9)逐段及逐个压力容器测量产水水质。

(10)检查每支压力容器密封件有无损坏。

(11)检测反渗透进水的保安过滤器是否含有污染物?

(12)检测反渗透膜元件是否被污染或被损坏。

(13)采样并分析反渗透进水、浓水和各段产水及总产水水质数据。

(14)将分析所得水质数据与反渗透设计的计算值相比较。

(15)以标准化后产水水质、流量及压降的变化为基础,确定可能的污染物。

(16)对预测的污染物及垢质进行清洗。

(17)分析清洗液中所含的污染物以及清洗液的颜色和pH值变化。

(18)将反渗透膜元件送出进行非破坏性的分析,并确定清洗方案。

(19)最后的手段是进行膜元件解剖分析和实验分析以确定污染物。

 
3、如何查找RO系统和膜元件的故障?
经过“标准化”后的产品水流量和盐透过率才可用于查找故障。分为在线研究和离线研究。
(1)在线研究
当发现某个压力容器的盐透过率高,则需要测量每一个膜元件的产品水电导率来确定问题的起源,使用一根塑料或不锈钢管在产品水管不同位置取样测量电导率,取样管上可以做上记号,这些记号的位置相当于需取样的位置(膜元件的取样位置),取样管先插入到产品水管最远端,取样测电导率,然后一段段向回抽,得到电导率变化曲线。
当给水流过压力容器时逐渐变浓,引起产品水浓度增加,取样的电导率从上一个游到下一个膜元件电导率的变化约为10%,如果这个变化幅度过大,则表明问题所在,如果某点位置电导率阶跃变化,表明机械泄漏。
从分析产品水中二价离子与一价离子的比率的变化也可推测出是否发生了泄漏。
(2)离线研究
卷式膜元件的非破坏性离线研究只有真空试验一种方法,如果真空破坏超过每分钟20kPa亦即6in汞柱则表明膜元件严重泄漏而不能再使用。
如果试验不能揭示问题,则可能需要进行破坏性(解剖)分析,可以检查膜元件内部情况,对部件进行试验和分析污染物。
 
4、常见RO污染现象有哪些?
常见反渗透污染有以下几种:
(1)膜降解
由于膜元件的水解(对醋酸纤维素膜元件由过低或过高pH值造成),氧化(例如各种氧化剂Cl2、H2O2、KMnO4)以及机械损坏(产水背压、膜卷突出、过热、由于细碳料或砂料造成的磨损)均可以造成反渗透膜元件的降解。
(2)沉淀物沉积
如果未采取阻垢措施或者采取的阻垢措施不当,均会造成沉淀物沉积,常见的沉淀物包括碳酸垢(Ca),硫酸垢(Ca、Ba、Sr),硅垢(SiO2)。
(3)胶体沉积
胶体沉积一般由金属氧化物(Fe、Zn、Al、Cr)和其他各种胶体造成。
(4)有机物沉积
天然有机物(腐殖物和灰黄素),油类(泵密封泄漏,新换管道),过量的阻垢剂或铁沉淀,过量的阳离子聚合物(来源于预处理的过滤器)均是造成有机物的根源。
(5)生物污染
微生物会在复合膜表面形成生物黏泥,同时细菌会对醋酸纤维素膜造成侵蚀,这些微生物包括藻类,真菌等。
 
5、RO污染症状是什么?

反渗透系统发生污染后,其一般症状如下。

  • 系统进水与浓水间压降增加。

  • 反渗透进水压力发生变化。

  • 标准化后的产水流量变化。

  • 标准化后的盐透过率发生变化。

 
6、RO故障诊断一览表
7、如何减少故障和降低反渗透清洗频率?

减少故障和降低反渗透清洗频率,应该采取以下措施。

  • 在取得水质完全分析的基础上设计反渗透系统。
  • 在进行设计前确定RO进水的SDI值。
  • 如果进水水质变化,需要做出相应的设计调整。
  • 必须保证足够的预处理。
  • 选择正确的膜元件。
  • 选择比较保守的水通量。
  • 选择合理的水回收率。
  • 设计足够的横向流速及浓水流速。
  • 对运行数据进行标准化。
 
8、什么时候需要化学清洗?

污染物的去除可通过化学清洗和物理冲洗来实现,有时也可通过改变运行条件来实现,作为一般的原则。发生下列情形应进行清洗:

  • 在正常压力下如产品水流量降至正常值的85%~90%。
  • 为了维持正常的产品水流量,经温度校正后的给水压力增加10%~15%。
  • 产品水质降低10%~15%,盐透过率增加10%~15%。
  • 使用压力增加10%~15%。
  • RO各段间的压差增加明显。
 
9、常用清洗液有哪些?
具体清洗液使用前应再与具体膜元件厂家咨询。

10、常见污染物及其去除方法有哪些?
(1)碳酸钙垢
早期发现碳酸钙垢,可以用降低给水PH值至3.0~5.0之间运行1~2h的方法去除。对沉淀实践更长的碳酸钙垢,应采用柠檬酸清洗液进行循环清洗或通宵浸泡。
应确保任何清洗液的PH值不要低于2.0,否则可能会对RO膜元件造成损害,特别是在温度较高时更应注意,最高的PH值不应高于11.0。可使用氨水来提高PH值,使用硫酸或盐酸来降低PH值。
(2)硫酸钙垢
清洗液2可将硫酸钙垢从反渗透表面去除掉。
(3)金属氧化物垢
可以使用去除碳酸钙垢的方法,很容易去除沉积下来的氢氧化物(如氢氧化铁)。
(4)硅垢
对于不是与金属化物或有机物共生的硅垢,一般只有通过专门的清洗方式才能将它们去除,详细方法需与膜公司或药剂公司联系。
(5)有机沉淀物
有机沉淀物(例如微生物黏泥或霉斑)可以使用清洗液3去除,为了防止再繁殖,可使用经膜公司认可的杀菌溶液在系统中循环、浸泡,一般需较长时间浸泡才能有效,如反渗透装置停用3天时,最好采用消毒处理,请与膜公司会商以确定适合的杀菌剂。
(6)清洗液
确定清洗前对污染物进行化学分析十分重要,对分析结果的详细分析比较,可保证选择最佳的清洗液及清洗方法,应记录每次清洗时清洗方法及获得的清洗效果,为在特定给水条件下,找出最佳的清洗方法提供依据。
对于无机污染物可使用清洗液1,对于硫酸钙及有机物可使用清洗液2,对于严重有机物污染可使用清洗液3。
所有清洗液可在最高温度40℃下清洗60min,所需用品量以没379L(100gal)中加入量计,配制清洗液时按比例加入药品及清洗用水,应采用不含游离氯的反渗透产品水来配制溶液并混合均匀。
 
11、RO膜污染特征及处理方法有哪些?
这些处理方法对常规污染物有效,但如果是特殊的污染物,则建议与专业药剂供应厂家联络。
12、RO膜元件清洗的一般程序是什么?
清洗时将清洗溶液以低压大流量在膜的高压侧循环,此时膜元件仍装在压力容器内而且需要专门的清洗装置来完成该工作。
一般步骤如下:
(1)用泵将干净、无游离氯的反渗透产品水从清洗箱(或相应水源)打入压力容器中并排放几分钟。
(2)用干净的产品水在清洗箱中配制清洗液。
(3)将清洗液在压力容器中循环1h或预先设定的时间,对于8in或8.5in压力容器时,流速为133~151L/min,对于6im压力容器流速为57~76L/min),对于4in压力容器流速为34~38L/min)。
(4)清洗完成以后,排净清洗箱并进行冲洗,然后向清洗箱中充满干净的产品水以备下一步冲洗。
(5)用泵将干净、无游离氯的产品水从清洗箱(或相应水源)打入压力容器中并排放几分钟。
(6)在冲洗反渗透系统后,在产品水排放阀打开状态下运行反渗透系统,直到产品水清洁、无泡沫或无清洗剂(通常需15~30min)
 
13、RO膜元件运行使用的杀菌剂有哪些?
杀菌剂可用于膜元件的杀菌或储存保护。在对膜元件储存或消毒杀菌前,应首先确认系统中膜元件的类型,对于醋酸纤维素膜和复合膜所用的杀菌剂不同,如游离氯的方法,只能使用于醋酸纤维素膜;如果给水中含有任何硫化氢或溶解性铁离子或猛离子,则不应使用氧化性杀菌剂(氯气及过氧化氢)。

(1)醋酸纤维素膜用杀菌剂

  • 游离氯。游离氯的使用浓度为0.1~1.0mg/L,可以连续加入,也可以间断加入,如果必要,对醋酸纤维膜元件可以采用冲击氯化的方法。此时,可将膜元件与含有50mg/L游离氯的水每两周接触1h。如果给水中含有腐蚀产物,则游离氯会引起膜的降解。所以有腐蚀存在的场合,建议使用浓度最高为10mg/L的氯胺来代替游离氯。
  • 甲醛。可使用浓度为0.1%~1.0%的甲醛溶液作为系统杀菌及长期保护之用。
  • 异噻唑啉。异噻唑啉由水处理药品制造商供应,其商标名为Kathon,市售溶液含1.5%的活性成分,Kathon用于杀菌和存储时的建议浓度为15~25mg/L。

(2)聚酰胺复合膜用杀菌剂

  • 甲醛。浓度为0.1%~1.0%的甲醛溶液可用于系统杀菌及长期停用保护。至少应在膜元件使用24h后才可以与甲醛接触。
  • 异噻唑啉。与醋酸纤维素膜用杀菌剂用法相同。
  • 亚硫酸氢钠。亚硫酸氢钠可用作微生物生长的抑制剂,在使用亚硫酸氢钠控制生物生长时,可以500mg/L的剂量每天加入30~60min,在用于膜元件长期停运保护时,可用1%的亚硫酸氢钠作为其保护液。
  • 过氧化氢。可使用过氧化氢或过氧化氢与乙酸的混合液作为杀菌剂,必须注意的是在给水中不应含有过渡金属元素如铁、猛离子,因为这些离子会使膜表面氧化从而造成膜元件的降解,在杀菌液中的过氧化氢浓度不应超过0.2%,不应将过氧化氢用作膜元件长期停运的保护液。在使用过氧化氢的场合其水温度不超过25℃。
 
14、膜元件短期保存如何保护?

短期保存方法适用于停运5~30天的反渗透系统。此时反渗透膜元件仍安装在RO系统的压力容器内。保存操作的具体步骤如下:

  • 用给水冲洗反渗透系统,同时注意将气体从系统中完全排除。
  • 将压力容器及相关管路充满水后,关闭相关阀门,防止气体进入系统。
  • 每隔5天按上述方法冲洗一次。
 
15、膜元件长期停用如何保存?

长期停用保护方法适用于停用30天以上,膜元件仍安装在压力容器中的反渗透系统。保护操作的具体步骤如下:

  • 清洗系统中的膜元件。

  • 用反渗透产出水配制杀菌液,并用杀菌液冲洗反渗透系统。杀菌剂的选用及杀菌液的配制方法可参见膜公司相应技术文件。

  • 用杀菌液充满反渗透系统后,关闭相关阀门使杀菌液保留于系统中,此时应确认系统完全充满。

  • 如果系统温度低于27℃,应每隔30天用新的杀菌液进行第(2)、(3)步的操作;如果系统温度高于27℃,则应每隔15天更换一次杀菌液(保护液)。

  • 在反渗透系统重新投入使用前,用低压给水冲洗系统1h,然后再用高压给水冲洗系统5~10min,无论低压冲洗还是高压冲洗,系统的产水排放阀均应全部打开。在恢复系统至正常操作前,应检查并确认产品水中不含有任何杀菌剂。

编辑|环保水圈  源丨反渗透水处理技术应用问答


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