純水系統污染分析及清洗維護

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  • 來源:昌海環保

目前,反滲透膜廣泛應用于海水淡化、廢水處理及回用、純水制作等領域。無論運用于哪個領域膜污染的控制問題都是該項技術發展的限制因素,化學清洗是控制膜污染的主要方法之一。近年來,也有很多文章介紹反滲透膜的污染原因和清洗方法。但是,在實際操作中,還是需要根據實際情況對清洗工藝和方法進行調整。在這里,筆者從自身的調試實踐出發,深入分析了某電鍍廠純水系統反滲透膜的污染原因及清洗方法,以期為純水制作過程中反滲透膜的清洗提供科學有效的方法。

一、某純水系統運行情況

某電鍍廠的純水系統包括砂濾與活性炭兩級過濾、超濾及反滲透膜,通過此系統把地表水或者自來水制成電導率≤10us/cm合格的生產用水,即純水。

該純水系統自2010年投入使用至2011年5月,使用自來水為進水水源。雖然當地的自來水水質時好時壞,因為有良好的預處理系統作為屏障,所以純水系統的運行狀況基本穩定,出水水質能夠達到設計標準。但是至2011年5月后,純水系統運行工況明顯變差,產水水量和水質均下降,各段間壓差也明顯增加,為此廠方對反滲透膜進行化學清洗。但清洗不久后系統產水量隨之下降,出水水質不理想,說明清洗效果并不理想。到了7月份整個系統的運行狀況變得更差,膜系統經過清洗后性能仍無法得到有效恢復。針對這種情況,筆者認真查閱了國內外清洗技術的有關文獻及膜技術手冊,結合自己多年從事膜技術應用的工作經驗及純水系統的實際運行情況,配制了有效清洗配方,獲得了良好的清洗效果。

二、系統的污染原因分析及清洗方案的設計

2.1系統的污染原因

通過查看運行記錄及純水系統的現場情況,結合以往的工作經驗,可以判斷出造成純水系統污染的原因主要有以下幾個方面:

1)濃縮比過高

由于自來水的水量不足,廠方增加了反滲透系統的濃水回流比,其直接的結果是造成系統排污不足,濃縮比過高,這就導致系統過度濃縮。而過度濃縮會使系統結垢的風險急劇增加,而系統一旦結垢,主要表現為標準透水量下降,脫鹽率降低。值得一提的是,即使過度濃縮時間很短,一旦生成碳酸鈣結晶體,也會引發結晶的生長蔓延。

2)阻垢劑的加藥量不足

從2010年3份開始阻垢劑的加藥量存在不足的情況。甚至出現了很長有段時間都沒有投加阻垢劑的情況。系統投運以來,阻垢劑的加藥量需一直維持在2ppm~3ppm左右,但是從3月份以來的運行數據可以看出,用量明顯低于該數據,期間甚至出現較長時間沒有投加藥劑的情況。藥劑的投加量不足,沒有起到完全的阻垢作用,給系統的運行帶來了污堵的風險。

3)進水水源問題

7月份開始由于自來水供水不足,廠方決定使用地表水(水庫水)作為進水水源。當時地表水的處理系統沒有建成,廠方僅利用懸浮式取水設備直接從水庫中取水。但因水庫有進行魚類養殖,而且水庫水的鐵、錳含量均較高,所以使用水庫水作為進水水源,給系統帶來了很大的危害。

2.2清洗方案的設計

結合現場的情況及上述污染原因分析,可以知道整個膜系統存在嚴重的結垢、有機物污染、微生物污染、甚至是鐵污染等。因為污染較為嚴重,單一藥劑的清洗已經無法恢復膜性能。為此,作者針對該情況確定了超濾膜及反滲透膜兩套不同的清洗方案。

2.2.1超濾膜系統的清洗

超濾膜的清洗方法分三步:1)配制2%檸檬酸,松動污堵物、清洗垢類及松動金屬氧化物。清洗藥液溫度調到35℃~40℃。pH值控制在3.0~3.5。循環清洗60min,浸泡2h,然后再循環清洗60min。清洗后用超濾膜產水沖洗干凈;2)次氯酸鈉殺菌。配置80ppm的次氯酸鈉對系統進行循環殺菌,時間為1小時,殺菌后也用超濾產水沖洗干凈;3)使用廈門綠創科技有限公司自行研發的高效清洗劑LECCAN-UF進行清洗。配置1%~2%高效清洗劑LECCAN-UF,添加氫氧化鈉調節pH值為10.0~11.0,溫度控制在35℃~40℃。循環清洗60min,浸泡2h,然后再循環清洗60min。

2.2.2反滲透膜的清洗

反滲透膜清洗方法也分為三步:1)配置2%檸檬酸,松動污堵物,清洗垢類及松動金屬氧化物。清洗藥液溫度調到35℃~40℃。pH值控制在3.0~3.5之內。循環清洗60min,浸泡2h,然后再循環清洗60min,清洗完后用超濾膜產水沖洗干凈;2)殺菌。配置100ppm的反滲透專用殺菌劑LECCAN-A對系統進行循環殺菌,時間為1小時,殺菌完成后用超濾膜產水沖洗干凈;3)使用廈門綠創科技有限公司自行研發的高效清洗劑LECCAN-UF進行清洗。配置1%~2%高效清洗劑LECCAN-RO,添加氫氧化鈉調節pH值為10.5~11.0。溫度控制在35℃~40℃。循環清洗60min,浸泡2h,然后再循環清洗60min。

2.2.3清洗效果

清洗方案確定后,清洗操作是清洗效果良好的有效保證。在清洗過程中,需要控制清洗液的溫度、pH和清洗流量等參數在清洗方案設計的范圍內。若污染的情況比較嚴重,則可以采取循環清洗、浸泡、再循環清洗的方式,可獲得較好的清洗效果。由于本系統的污染情況較嚴重,所以按照上述的清洗方案進行了多次反復的清洗。清洗后,超濾系統的產水由原來的10t/h增加到15t/h,系統的跨膜壓差降到正常水平。反滲透系統出水能力明顯提高,各段壓差已經降低,產水水質明顯提高,電導率下降幅度較大,如表1。實踐證明,該清洗效果良好。

反滲透裝置清洗前、后主要指標比較

三、結論

導致膜系統污染的因素較多,常見的污染經常是很多污染物共同存在并相互影響,導致系統運行狀況迅速惡化,不能僅根據其壓差增大、脫鹽率下降等共性進行單一污染原因的處理,需要操作人員掌握必要的相關知識并根據實際的情況進行綜合分析,確定污染類型及導致污染的原因,采取合理的清洗方案,并適時調整。

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