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反渗透系统设计及运行控制-反渗透系统的清洗

发布时间:2020-06-15 点击量:99

1、配制系统清洗方案时应注意的事项

把清洗排放废液对环境的影响(EDTA,杀菌剂等)降低到最低限度,应尽可能使本次清洗过程去除污染物最大化,应在清洗时对膜的损伤最小化(应首先考虑选择对膜性能影响小的药剂,即药剂和膜的兼容性)。

在实际清洗橾作时在保证清洗效果的前提条件下,尽可能使清洗费用最低化。

 

2、反渗透膜发生污染的原因

1)恰当的预处理:系统配备预处理装置相对于原水水质及流量不合适或在系统内未配备必要的工艺装置和工艺环节,预处理装置运行不正常,即系统原有的预处理设备对原水SDI成分、浊度、胶状物等的去除能力较低,预处理效果不理想;

2)系统选择了不恰当的设备或设备材质选择不正确(泵、配管及其它);

3)系统化学药品注入装置发生故障(酸、絮凝/助凝剂、阻垢/分散剂,还原剂及其它),设备间断运行或系统停止使用后未采取适当的保护措施;

4)运行管理人员不合理的设备操作与运用(回收率、产水量、浓缩水量、压差、清洗及其它);

5)膜系统内长时间的难溶沉淀物堆积或相当程度的微生物污染,原水组份变化较大或水源特性发生了根本的改变。

 

3、反渗透膜恶化(降解)的预防

有时污染与恶化同时发生,但是污染与恶化有着本质的区别,膜的污染是可逆的,可以通过有效的清洗工艺恢复污染膜的工作性能;然而膜的恶化以致降解却是不可逆的。所以在设计、调试和运行中应该尽量避免反渗透膜的恶化。

1)化学降解

反渗透膜化学降解的主要过程是水解和氧化。醋酸纤维膜在pH=4.7时最为稳定。当pH增高或降低时,它的水解就会加速。所以,为了预防膜的化学降解,一定要严格控制反渗透预处理的给水pH=5~7。为避免误橾作,必须严格控制NaOHH2S04的加入量和加入点。膜的氧化一般发生在水体氧化剂(如CI-03H202等)含量较高的地方。有条件的地方可以定期对反渗透给水化学耗氧量(COD)进行测定,以便及时掌握给水的水质情况,尽快采取切实措施,有效预防反渗透膜的氧化降解。

2)生物降解

在自然环境中每一个表面都是被细菌占据着的。由于反渗透膜具有很大的表面积,这就为细菌的大量粘附提供了场所。从微生物总的图谱来看,膜材料也最易遭受细菌的污染。膜的生物降解的一个常见原因是原水预处理时的絮凝剂加入过量。另外,磷系阻垢剂既是微生物源,也是微生物薄膜的营养源,它的加入也会为微生物的繁殖提供适宜的生长环境。

要有效控制和预防膜的生物降解的发生,就要切断所有可能引起生物污染的因素。如在设计方面应尽量避免管道的弯曲,少留死角,不能使用带有龟裂、死端的附件和未消毒的储槽等,在给水方面,必须控制给水温度,有机物、无机营养物、细菌的数量和SDI等不宜过高;在操作方面,应加强监测,禁止使用被微生物污染的预处理药剂并严格控制加药剂量。另外,适时加强生物污染可能性的预测也是非常重要的即通过进行水质分析,检验含盐量、TOCCODpH和电导率等都可以得到生物污染隐患的线索。

3)物理降解

研究还发现一些物理因素也能导致反渗透膜的降解和性能的降低。例如振动及其所产生的超声波能够引起膜的恶化。当一些无机盐的硬晶体接触到膜表面并伴随着振动时,它能对膜表面造成划痕,以致使膜表面的晶体结构发生改变而恶化。安装适当的振动吸收器与进行合理的管线布置能够有效消除机械振动和超声波对膜的影响,防止膜的物理降解。

 

4、污垢的判别

复合膜的清洗,由于其对pH值与温度的高度稳定性,只要选择清洗工艺得当,即可以达到较好的清洗效果。如果未及时清洗,拖延太久,将很难彻底清洗干净。有效的清洗是依据污垢的性质而选择适当的清洗药剂,错误选择清洗药剂将使污垢恶化,因此清洗前可根据下述几个方面弄清污垢种类:

1)首先应认真分析在此之前所记录的、能反映设备运行状况的近期设备运行记录资料以及以前清洗的检查结果;

2)反渗透装置与系统的配置和组合,原水化学成分分析;

3SDI测定的过滤膜上的污垢分析;

55µm过滤器滤芯上沉积物的分析;

6)检查给水管道内表面,打开压力容器端部观察在膜元件的进水端污垢的外状(如红棕色则可能是铁污垢,生物污垢或有机物通常为黏性胶状物)。

可用1/4英寸的PVC塑料管插入组件中测试组件不同部位的性能变化进行判断。

 

5、反渗透装置一般污染处理方式

5.1、污染处理方式

(1)碳酸盐垢:标准渗透水流量下降,或是脱盐率下降,原因为膜表面浓差极化增加。可依据原水水质及设计参数进行判断,对碳酸盐型水而言,如果回收率为75%时,设计时投加了阻垢剂,浓缩液的LSI应小于1,不投加阻垢剂时浓缩液的LSI应小于零一般不会产生钙垢。可用酸洗(如柠檬酸、稀HN03),根据清洗的效果和清洗液判断钙垢,通过取原水、清洗原液、清洗液三个样分析并验证。污染时间为一个星期时,主要表现为脱盐率的迅速下降,压差缓慢增大,而产水量变化不明显,用柠檬酸清洗能完全恢复性能,污染时间为一年(某纯水机),盐通量由最初的2mg/L上升为37mg/L(原水为140mg/L~160mg/L),产水量由230L/h下降为50L/h,用柠檬酸清洗后,盐通量降为7mg/L,产水量上升至210L/h。

(2)胶体污染:发生胶体污染时,通常伴随着前处理中微滤器堵塞得很快,尤其是压差增大很快,或SDI值通常在2.5以上。

(3)铁/锰污染:标准压差升高(主要发生在装置前端的膜元件),也可能引起透水量下降,通常锰和铁会同时存在。

(4)硫酸盐垢:首先影响盐浓度最高的系统最后面的膜元件,即二段压差明显升高,需要用专用清洗剂。

(5)硅污染分为颗粒硅、硅胶和溶解硅污染:颗粒硅污堵膜元件水流通道,导致系统压差升高,采用0.4%二氯胺对于溶解严重污染的硅垢是有效的;胶硅与颗粒硅相似,溶解硅形成硅酸盐析出,应采用二氯胺清洗。

(6)悬浮物、有机物污堵:透水量下降,一段压差明显升高,若给水SDI大于4或浊度大于1,有机物污染的可能性较大。

(7)微生物污堵:标准压差升高或标准透水量下降,RO设备的透过水和浓缩水中的细菌总数都比较高,平时一定没有按要求进行保养和消毒,可采用非氧化性杀菌剂加碱进行清洗。

(8)铁细菌污堵表现:标准压差升高,可采用EDTA钠盐加碱进行清洗。

5.2、运行不当处理方式

(1)设备中有残余气体在高压下运行,形成气锤会损坏膜,应在流量计中没有气泡的情况下逐步升压运行,运行中发现气泡应逐渐降压检查原因。

a.设备排空后,重新运行时,气体没有排尽就快速升压运行。应在2~4bar的压力下将余下的空气排尽后,再逐步升压运行。

b.在预处理设备与高压泵之间的接头密封不好或漏水时(尤其是微滤器及其后的管路漏水),当预处理供水不很足时,如微滤发生堵塞,在密封不好的地方由于真空会吸进部分空气。应清洗或更换微滤器,保证管路不漏。

(2)在准备关机时,应停止投加化学试剂,逐步降压至3bar左右,用预处理好的水冲洗10min,直至浓缩水的TDS与原水的TDS很接近为止。

a.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。

b.用投加化学试剂的预处理水冲洗,因含化学试剂的水在设备停运期间可能引起膜污染。

(3)在运行过程中对加氯不够重视,余氯监测不力,如投加NaHS03的泵失灵或药液失效、活性炭饱和时因余氯超量损坏膜。

(4)保养液失效或浓度不够导致膜性能下降。

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