2019反渗透在线清洗方案

反渗透系统在线清洗方案

1．概述

反渗透膜在系统运行中，其表面会受到原水中外来污染物的影响造成污染，这些污染物主要包括金属氧化物、钙结垢、无机胶体以及有机胶体等。虽然原水的预处理可以最大限度地减轻膜的污染，但仍与预处理的合理配置以及操作条件（如压力、回收率等）有很大关系。

通常膜表面污染是由以下几个方面因素造成的：

• 不合理的预处理配置及条件；

• 不合理的系统配置（如泵、管道系统的选择等）；

• 加药系统失效；

• 停机前冲洗不充分；

• 运行中控制失当；

• 钡、锶、硅等长时间饱和堆积；

• 原水组成发生变化；

• 原水微生物污染；

• 等等

膜的污染造成其性能衰减，主要表现在产水量降低，盐透过率升高，段间压差升高。几种污染或故障可能发生的位置以及对系统的影响如下表所示：

表1 污染和故障可能发生的位置及影响

反渗透膜污染后应当及时清洗，通常能有效地去除污染物，恢复膜的性能。如果长时间不进行清洗维护，将很难再将膜表面的污染物清洗掉。同时对症下药是非常关键的，错误的清洗剂的选择有时会使问题变得更糟。

2．污染物分析和清洗方法

反渗透污染的原因是多种多样的，表2是常见的污染及推荐的化学清洗方法，实践中应根据污染的症状、原水及污染物分析确定污染类型，并采取相应的处理方法。

表2 反渗透污染物及化学清洗方法

表中符号：HCl ——盐酸；

STPP ——三聚磷酸钠；

Na-EDTA ——乙二胺四乙酸钠；

NaOH ——氢氧化钠；

SDS ——十二烷基磺酸钠；

Na-DDBS ——十二烷基苯磺酸钠。

⑴碳酸钙结垢

碳酸盐结垢主要发生在系统的末段，尤其是末段的最后几支膜，主要表现为系统压降逐步增加，进水压力轻微增加，脱盐率显著降低。发生的主要原因可能是水质发生巨大变化，阻垢剂加药系统失效或者阻垢剂失效或加药不足等。碳酸盐结垢比较容易清除，可采用以下溶液进行清洗，清洗温度最好为35℃，清洗过程中浸泡是非常有效的，尤其是比较严重的结垢，定期循环和浸泡非常管用。

表3 碳酸盐结垢的清洗液

⑵硫酸盐结垢

硫酸盐结垢主要包括硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶等结垢，同样主要发生在系统的末段，尤其是末段的最后几支膜，主要表现为系统压降逐步增加，进水压力轻微增加，脱盐率显著降低。发生的主要原因同样可能是水质发生巨大变化，阻垢剂加药系统失效或者阻垢剂失效或加药不足等。碳酸盐结垢比较难以清除，发现后应立即进行处理，否则可能会造成难以恢复的膜性能下降。清洗时应根据需要进行多次处理。表4是推荐的清洗液。

表4 硫酸盐结垢的清洗液

⑶铁污染

铁及其他金属氧化物污染主要发生在系统的前段，主要表现为系统压降迅速增加，进水压力迅速增加，脱盐率迅速降低。发生的主要原因可能是水质发生巨大变化，预处理失效或者阻垢剂选型适当或加药不足等。铁污染对反渗透系统影响非常大，严重的话会引起系统瘫痪，因此几乎所有的反渗透膜都要求进水铁离子浓度小于0.05ppm。表5是推荐的清洗液。

表5 铁污染的清洗液

⑷有机物污染

有机物污染发生在系统的所有段，主要表现为系统压降逐渐增加，进水压力增加，脱盐率提高。发生的主要原因可能是水质发生巨大变化，预处理失效或者阻垢剂选型适当或加药不足等。表6是推荐的清洗液。

表6 有机物污染的清洗液

⑸生物污染

生物污染可能发生在系统的任意位置，尤其是前段，主要表现为系统压降明显增加，进水压力明显增加，脱盐率通常降低。发生的主要原因可能是水质受到污染，预处理被污染失效等。表7是推荐的清洗液。

表7 生物污染的清洗液

⑹二氧化硅污染

二氧化硅污染主要发生在系统的末段，尤其是最后一支膜组件，主要表现为系统压降通常增加，进水压力增加，脱盐率通常降低。发生的主要原因可能是水质发生变化，阻垢剂加药系统失效等。二氧化硅污染非常难去除，表8是推荐的清洗液。

表8 二氧化硅污染的清洗液

3．清洗设备和条件

⑴清洗设备

根据实际设备配备情况，确定采用在线分段清洗方案，图1是清洗系统流程示意图。现场按需要连接清洗管道，清洗管道使用塑料管，管内径不小于φ100。

图1 在线化学清洗系统流程示意图。

⑵清洗液配制计算

清洗液用量通常需要通过计算确定。总体积包括清洗循环管路体积，系统压力容器容积以及清洗罐维持循环的最小体积，三者之和为清洗液的需要量。考虑到清洗开始时可能要排放一部分清洗液，实际体积应比计算/估算体积大一些。

①管道容积：Q1

②系统容积：Q2

③清洗罐循环体积：Q3

清洗液总体积Q=Q1+Q2+Q3≈1 m3

每次清洗时至少应配制1吨清洗液，如果清洗过程中排放掉的过多，应及时补加。

⑶清洗温度和PH

每种膜组件承受的温度和PH条件各不相同，一般采用的是美国DOW公司生产的BW30膜组件，其清洗PH和温度范围如下：

表9 DOW膜组件清洗pH与温度范围

膜组件50℃，pH范围45℃，pH范围35℃，pH范围25℃，pH范围BW30，

BW30LE，LE，

与DOW联系1-10.5 1-12 1-13 XLE，TW30，

TW30HP，NF90

SW30HR，

与DOW联系1-10.5 1-12 1-13

SW30HR LE，

SW30XLE，

海德能膜与科氏膜或其它品牌膜另参考各公司膜手册，确定具体清洗温度与PH。

⑷清洗压力和流速

推荐的清洗液流速如下表所示：

表10 推荐的单支容器的压力和流速

*440平方英尺膜组件。

**严重污染时告诉冲洗。

⑸清洗用水

清洗用水是用于溶解化学试剂和药剂，要求使用反渗透的产水。如果没有反渗透的产水，所使用的水必须没有硬度、游离氯和铁。

4．清洗步骤

每一次清洗过程均按以下步骤进行：

⑴按需要配制合适的清洗液。

⑵低流速置换。将混合预热好的清洗液用清洗泵打入系统，在低流速（正常清洗流速的一半，每支容器为3-4.5m3/h）和压力下将系统中残存的原水置换掉。压力和流速越低越好，以防止系统中残存的污染物重新沉积。清洗液泵入的同时将浓水排放阀打开排放，以防止将清洗液稀释。

⑶低速循环清洗。待排放口有清洗液流出时，系统置换完毕，打开循环阀门，关闭排放阀门，按低流速（每支容器为3-4.5m3/h）进行循环清洗。如果刚开始时排放的清洗液浑浊或颜色发黄，应继续排放一段时间，尽量将冲下来的污染物排放掉，循环过程保持清洗液温度稳定，及时检测溶液的PH值，必要时进行调节，根据需要及时补充清洗液。

⑷浸泡。循环一段时间后，关闭清洗泵，关闭出口阀门，进行浸泡。通常浸泡时间为1-2小时，对于难清洗的污染，延长浸泡时间是非常有效的，有时需要10-15小时甚至更长时间。为了保持浸泡过程系统内的温度，可以采用低流速循环，流速为正常清洗流速的大约十分之一（每支容器为0.6-0.9m3/h）。

⑸高流速循环。按每支容器为6-9m3/h的高流速循环30-60分钟，将洗掉的污染物从系统中冲刷出来，如果污染严重，将流速提高50%（每支容器为9-14m3/h）对清洗有很大帮助。注意：高流速清洗时，清洗压降会升高，段间压差超过3.5Bar