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RO膜污染~亞潔環保告訴您最關心的15條技術問題

發布時間:2021-07-07 10:39作者:亞潔環保點擊:

膜污染是膜使用中必然產生的現象。
當用反滲透膜對水和溶質進行分離時,盡管對原水進行適當的預處理,但水中的雜質仍會聚集在膜的表面使膜污染。最終導致膜的分離率、透水速度下降。
本篇整理了關于反滲透膜污染和化學清洗的15個技術問答集錦!
內容較多,亞潔環保建議先收藏再閱讀

1、RO膜元件常見的污染物有哪些
污染物的性質及污染速度與給水條件有關,污染是慢慢發展的,如果不早期采取措施,污染將會在相對短的時間內損壞膜元件的性能,定期檢測系統整體性能是確認膜元件發生污染的一個好方法,不同的污染物會對膜元件性能造成不同程度的損害。
(1)懸浮固體
懸浮固體普遍存在于地表水和廢水中,其尺寸>1μm(膠體可能會小于1μm),在未攪拌溶液中能以懸浮狀態沉積下來(膠體會保持懸浮狀態)。預處理后指標應降至:濁度<1NTU,15分鐘SDI值<5。
(2)膠體污染物
膠體污染物普遍存在于地表水或廢水中,該污染物主要存在于反滲透系統的前端,其尺寸<1μm,在未攪拌溶液中微粒會保持懸浮狀態,可以是有機或無機成分組成的單體或復合化合物,無機成分可能是硅酸、鐵、鋁、硫,有機成分可能是單寧酸、木質素、腐殖物。預處理后指標應降至:濁度<1NTU,15分鐘SDI值<5。
(3)有機污染物
有機污染物主要存在于反滲透系統的前端,普遍存在于地表水或廢水中,它一般被吸附在膜表面,這些天然腐殖有機物來源于植物腐爛物且常帶電荷,對于反滲透膜元件的進水缺乏明確的TOC(總有機碳)含量規定,但是在進水中TOC含量為2x10-5時應引起注意。
(4)生物污染物
生物污染物普遍存在于地表水或廢水中,其特點是開始時易在反滲透系統前端形成污染物,隨后擴展到整個反滲透系統,通常污染物為細菌、生物膜、藻類、真菌,其警戒含量為每毫升10000cfu(菌落生成單位),因此必須控制生物活性。
 
2、如何確定及診斷RO系統的故障?
在確定反滲透系統的故障時應該問以下幾個問題。

(1)反滲透系統是否運轉不正常?

(2)反滲透系統是不是在正常停機中停用時間過長?

(3)反滲透預處理或化學加藥系統是否正常?

(4)確定是否在適當的進水溫度、TDS值或pH值條件下使用?

(5)確定水流量和水回收率是否適當?

(6)確定壓降(進水/濃水)是否正常?

(7)確定所有的儀器儀表是否校準?

(8)對產水流量和產水水質是否已進行標準化。

(9)逐段及逐個壓力容器測量產水水質。

(10)檢查每支壓力容器密封件有無損壞。

(11)檢測反滲透進水的保安過濾器是否含有污染物?

(12)檢測反滲透膜元件是否被污染或被損壞。

(13)采樣并分析反滲透進水、濃水和各段產水及總產水水質數據。

(14)將分析所得水質數據與反滲透設計的計算值相比較。

(15)以標準化后產水水質、流量及壓降的變化為基礎,確定可能的污染物。

(16)對預測的污染物及垢質進行清洗。

(17)分析清洗液中所含的污染物以及清洗液的顏色和pH值變化。

(18)將反滲透膜元件送出進行非破壞性的分析,并確定清洗方案。

(19)最后的手段是進行膜元件解剖分析和實驗分析以確定污染物。

 
3、如何查找RO系統和膜元件的故障?
經過“標準化”后的產品水流量和鹽透過率才可用于查找故障。分為在線研究和離線研究。
(1)在線研究
當發現某個壓力容器的鹽透過率高,則需要測量每一個膜元件的產品水電導率來確定問題的起源,使用一根塑料或不銹鋼管在產品水管不同位置取樣測量電導率,取樣管上可以做上記號,這些記號的位置相當于需取樣的位置(膜元件的取樣位置),取樣管先插入到產品水管最遠端,取樣測電導率,然后一段段向回抽,得到電導率變化曲線。
當給水流過壓力容器時逐漸變濃,引起產品水濃度增加,取樣的電導率從上一個游到下一個膜元件電導率的變化約為10%,如果這個變化幅度過大,則表明問題所在,如果某點位置電導率階躍變化,表明機械泄漏。
從分析產品水中二價離子與一價離子的比率的變化也可推測出是否發生了泄漏。
(2)離線研究
卷式膜元件的非破壞性離線研究只有真空試驗一種方法,如果真空破壞超過每分鐘20kPa亦即6in汞柱則表明膜元件嚴重泄漏而不能再使用。
如果試驗不能揭示問題,則可能需要進行破壞性(解剖)分析,可以檢查膜元件內部情況,對部件進行試驗和分析污染物。

4、常見RO污染現象有哪些?
常見反滲透污染有以下幾種:
(1)膜降解
由于膜元件的水解(對醋酸纖維素膜元件由過低或過高pH值造成),氧化(例如各種氧化劑Cl2、H2O2、KMnO4)以及機械損壞(產水背壓、膜卷突出、過熱、由于細碳料或砂料造成的磨損)均可以造成反滲透膜元件的降解。
(2)沉淀物沉積
如果未采取阻垢措施或者采取的阻垢措施不當,均會造成沉淀物沉積,常見的沉淀物包括碳酸垢(Ca),硫酸垢(Ca、Ba、Sr),硅垢(SiO2)。
(3)膠體沉積
膠體沉積一般由金屬氧化物(Fe、Zn、Al、Cr)和其他各種膠體造成。
(4)有機物沉積
天然有機物(腐殖物和灰黃素),油類(泵密封泄漏,新換管道),過量的阻垢劑或鐵沉淀,過量的陽離子聚合物(來源于預處理的過濾器)均是造成有機物的根源。
(5)生物污染
微生物會在復合膜表面形成生物黏泥,同時細菌會對醋酸纖維素膜造成侵蝕,這些微生物包括藻類,真菌等。
 
5、RO污染癥狀是什么?

反滲透系統發生污染后,其一般癥狀如下。

  • 系統進水與濃水間壓降增加。

  • 反滲透進水壓力發生變化。

  • 標準化后的產水流量變化。

  • 標準化后的鹽透過率發生變化。


6、RO故障診斷一覽表

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7、如何減少故障和降低反滲透清洗頻率?

減少故障和降低反滲透清洗頻率,應該采取以下措施。

  • 在取得水質完全分析的基礎上設計反滲透系統。
  • 在進行設計前確定RO進水的SDI值。
  • 如果進水水質變化,需要做出相應的設計調整。
  • 必須保證足夠的預處理。
  • 選擇正確的膜元件。
  • 選擇比較保守的水通量。
  • 選擇合理的水回收率。
  • 設計足夠的橫向流速及濃水流速。
  • 對運行數據進行標準化。

8、什么時候需要化學清洗?

污染物的去除可通過化學清洗和物理沖洗來實現,有時也可通過改變運行條件來實現,作為一般的原則。發生下列情形應進行清洗:

  • 在正常壓力下如產品水流量降至正常值的85%~90%。
  • 為了維持正常的產品水流量,經溫度校正后的給水壓力增加10%~15%。
  • 產品水質降低10%~15%,鹽透過率增加10%~15%。
  • 使用壓力增加10%~15%。
  • RO各段間的壓差增加明顯。

9、常用清洗液有哪些?
具體清洗液使用前應再與具體膜元件廠家咨詢。

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10、常見污染物及其去除方法有哪些?
(1)碳酸鈣垢
早期發現碳酸鈣垢,可以用降低給水PH值至3.0~5.0之間運行1~2h的方法去除。對沉淀實踐更長的碳酸鈣垢,應采用檸檬酸清洗液進行循環清洗或通宵浸泡。
應確保任何清洗液的PH值不要低于2.0,否則可能會對RO膜元件造成損害,特別是在溫度較高時更應注意,最高的PH值不應高于11.0。可使用氨水來提高PH值,使用硫酸或鹽酸來降低PH值。
(2)硫酸鈣垢
清洗液2可將硫酸鈣垢從反滲透表面去除掉。
(3)金屬氧化物垢
可以使用去除碳酸鈣垢的方法,很容易去除沉積下來的氫氧化物(如氫氧化鐵)。
(4)硅垢
對于不是與金屬化物或有機物共生的硅垢,一般只有通過專門的清洗方式才能將它們去除,詳細方法需與膜公司或藥劑公司聯系。
(5)有機沉淀物
有機沉淀物(例如微生物黏泥或霉斑)可以使用清洗液3去除,為了防止再繁殖,可使用經膜公司認可的殺菌溶液在系統中循環、浸泡,一般需較長時間浸泡才能有效,如反滲透裝置停用3天時,最好采用消毒處理,請與膜公司會商以確定適合的殺菌劑。
(6)清洗液
確定清洗前對污染物進行化學分析十分重要,對分析結果的詳細分析比較,可保證選擇最佳的清洗液及清洗方法,應記錄每次清洗時清洗方法及獲得的清洗效果,為在特定給水條件下,找出最佳的清洗方法提供依據。
對于無機污染物可使用清洗液1,對于硫酸鈣及有機物可使用清洗液2,對于嚴重有機物污染可使用清洗液3。
所有清洗液可在最高溫度40℃下清洗60min,所需用品量以沒379L(100gal)中加入量計,配制清洗液時按比例加入藥品及清洗用水,應采用不含游離氯的反滲透產品水來配制溶液并混合均勻。


11、RO膜污染特征及處理方法有哪些?
這些處理方法對常規污染物有效,但如果是特殊的污染物,則建議與專業藥劑供應廠家聯絡。

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12、RO膜元件清洗的一般程序是什么?
清洗時將清洗溶液以低壓大流量在膜的高壓側循環,此時膜元件仍裝在壓力容器內而且需要專門的清洗裝置來完成該工作。
一般步驟如下:
(1)用泵將干凈、無游離氯的反滲透產品水從清洗箱(或相應水源)打入壓力容器中并排放幾分鐘。
(2)用干凈的產品水在清洗箱中配制清洗液。
(3)將清洗液在壓力容器中循環1h或預先設定的時間,對于8in或8.5in壓力容器時,流速為133~151L/min,對于6im壓力容器流速為57~76L/min),對于4in壓力容器流速為34~38L/min)。
(4)清洗完成以后,排凈清洗箱并進行沖洗,然后向清洗箱中充滿干凈的產品水以備下一步沖洗。
(5)用泵將干凈、無游離氯的產品水從清洗箱(或相應水源)打入壓力容器中并排放幾分鐘。
(6)在沖洗反滲透系統后,在產品水排放閥打開狀態下運行反滲透系統,直到產品水清潔、無泡沫或無清洗劑(通常需15~30min)
 
13、RO膜元件運行使用的殺菌劑有哪些?
殺菌劑可用于膜元件的殺菌或儲存保護。在對膜元件儲存或消毒殺菌前,應首先確認系統中膜元件的類型,對于醋酸纖維素膜和復合膜所用的殺菌劑不同,如游離氯的方法,只能使用于醋酸纖維素膜;如果給水中含有任何硫化氫或溶解性鐵離子或猛離子,則不應使用氧化性殺菌劑(氯氣及過氧化氫)。

(1)醋酸纖維素膜用殺菌劑

  • 游離氯。游離氯的使用濃度為0.1~1.0mg/L,可以連續加入,也可以間斷加入,如果必要,對醋酸纖維膜元件可以采用沖擊氯化的方法。此時,可將膜元件與含有50mg/L游離氯的水每兩周接觸1h。如果給水中含有腐蝕產物,則游離氯會引起膜的降解。所以有腐蝕存在的場合,建議使用濃度最高為10mg/L的氯胺來代替游離氯。
  • 甲醛。可使用濃度為0.1%~1.0%的甲醛溶液作為系統殺菌及長期保護之用。
  • 異噻唑啉。異噻唑啉由水處理藥品制造商供應,其商標名為Kathon,市售溶液含1.5%的活性成分,Kathon用于殺菌和存儲時的建議濃度為15~25mg/L。

(2)聚酰胺復合膜用殺菌劑

  • 甲醛。濃度為0.1%~1.0%的甲醛溶液可用于系統殺菌及長期停用保護。至少應在膜元件使用24h后才可以與甲醛接觸。
  • 異噻唑啉。與醋酸纖維素膜用殺菌劑用法相同。
  • 亞硫酸氫鈉。亞硫酸氫鈉可用作微生物生長的抑制劑,在使用亞硫酸氫鈉控制生物生長時,可以500mg/L的劑量每天加入30~60min,在用于膜元件長期停運保護時,可用1%的亞硫酸氫鈉作為其保護液。
  • 過氧化氫。可使用過氧化氫或過氧化氫與乙酸的混合液作為殺菌劑,必須注意的是在給水中不應含有過渡金屬元素如鐵、猛離子,因為這些離子會使膜表面氧化從而造成膜元件的降解,在殺菌液中的過氧化氫濃度不應超過0.2%,不應將過氧化氫用作膜元件長期停運的保護液。在使用過氧化氫的場合其水溫度不超過25℃。

14、膜元件短期保存如何保護?

短期保存方法適用于停運5~30天的反滲透系統。此時反滲透膜元件仍安裝在RO系統的壓力容器內。保存操作的具體步驟如下:

  • 用給水沖洗反滲透系統,同時注意將氣體從系統中完全排除。
  • 將壓力容器及相關管路充滿水后,關閉相關閥門,防止氣體進入系統。
  • 每隔5天按上述方法沖洗一次。

15、膜元件長期停用如何保存?

長期停用保護方法適用于停用30天以上,膜元件仍安裝在壓力容器中的反滲透系統。保護操作的具體步驟如下:

  • 清洗系統中的膜元件。

  • 用反滲透產出水配制殺菌液,并用殺菌液沖洗反滲透系統。殺菌劑的選用及殺菌液的配制方法可參見膜公司相應技術文件。

  • 用殺菌液充滿反滲透系統后,關閉相關閥門使殺菌液保留于系統中,此時應確認系統完全充滿。

  • 如果系統溫度低于27℃,應每隔30天用新的殺菌液進行第(2)、(3)步的操作;如果系統溫度高于27℃,則應每隔15天更換一次殺菌液(保護液)。

  • 在反滲透系統重新投入使用前,用低壓給水沖洗系統1h,然后再用高壓給水沖洗系統5~10min,無論低壓沖洗還是高壓沖洗,系統的產水排放閥均應全部打開。在恢復系統至正常操作前,應檢查并確認產品水中不含有任何殺菌劑。

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