水处理系统进水中存在各种形式可导致反渗透和纳滤膜表面污染的物质,如水合金属氧化物、含钙沉淀物、有机物及生物。污垢(fouling)就是指覆盖在膜表面上的各种沉积物,包括水中的结垢物。
膜系统预处理的目的在于尽量减少膜表面的上述污染,通过安装合适的预处理系统,选择恰当的操作条件,如产水流量,运行压力与产水回收率等,就能达到这一目标。
下列因素有可能引起膜系统污垢:
▬预处理系统不完善
▬预处理运行不正常
▬系统选材不合适(泵和管线等)
▬预处理投药系统失灵
▬系统停机后冲洗不及时或不充分
▬操作控制不当
▬膜面长时间累积沉淀物(钡和硅垢等)
▬进水组份或其它条件改变
▬进水受生物污染
发生膜表面的污垢将加速系统性能的下降,如减少产水流量,降低脱盐率。污垢的另一个负面现象是进水和浓水间的压差增加。
只要措施得力及时,就可以很有效地进行系统清洗,*大限度地恢复膜系统的性能。但若拖延太久才进行清洗,则很难完全将污染物从膜面上清洗掉,针对特定的污染,只有采取相应的清洗方法,才能达到好的效果,若错误地选择清洗化学药品和方法,有时会使膜系统污染加剧。因此在清洗之前需先决定膜表面的污垢种类,有以下几种分析方法:
▬分析进水组成,发生污垢的可能性或许经过分析原水水质报告,就能显而易见的发现
▬检查前几次的清洗效果
▬分析测定SDI值的微孔滤膜膜面上所截留的污物
▬分析保安滤器滤芯上的沉积物
▬检查进水管内表面及FILMTEC膜元件的进出水端面,如为红棕色,则表示可能已发生铁的污染;泥状或胶状沉积物通常为微生物或有机物污染。
清洗条件
在正常操作过程中,反渗透元件内的膜片会受到无机盐垢、微生物、胶体颗粒和不溶性的有机物质的污染。操作过程中这些污染物沉积在膜表面,导致标准化的产水流量和系统脱盐率分别下降或同时恶化。当下列情况出现时,需要清洗膜元件:
▬标准化产水量降低10%以上
▬进水和浓水之间的标准化压差上升了15%
▬标准化透盐率增加5%以上
以上的标准(基准)比较条件取自系统经过*初48小时运行时的操作性能。
日常操作时必须测量和记录每一段压力容器间的压差(ΔP),随着元件内进水通道被堵塞,ΔP将增加。需要注意的是,如果进水温度降低,元件产水量也会下降,这是正常现象并非膜的污染所致。
预处理、压力控制失常或回收率的增加将会导致产水量的下降或透盐量的增加。当观察到系统出现问题时,此时元件可能并不需要清洗,但应该首先考虑这类原因。
清洗安全注意事项
1.当使用任何清洗化学品时,必须遵循获得认可的安全操作规程。关于化学品安全性、使用方法和排放处置方面的细节请咨询该化学品制造商。
2.当准备清洗液时,应确保在进入元件循环之前,所有的清洗化学品得到很好的溶解和混合。
3.在清洗化学药品与膜元件循环之后,应采用高品质的不含余氯等氧化剂的水对膜元件进行冲洗(*低温度>20ºC),推荐用膜系统的产水,如果对管道没有腐蚀问题时,可用经脱氯的饮用水和经预处理的给水。在恢复到正常操作压力和流量前,必须注意开始要在低流量和压力下冲洗大量的清洗液。此外,在清洗过程中清洗液也会进入产水侧,因此,产水必须排放10分钟以上或直至系统正常启动运行后产水清澈为止。
4.在清洗液循环期间,pH2~10时温度不应超过50ºC,pH1~11时温度不应超过35ºC,pH1~12时温度不应超过30ºC。
5.对于直径大于6英寸的元件,清洗液流动方向与正常运行方向必须相同,以防止元件产生“望远镜”现象,因为压力容器内的止推环仅安装在压力容器的浓水端。在小型元件的系统清洗时也建议注意这一点。
清洗设备
1.作混合与循环的清洗水箱可以是聚丙烯或玻璃钢(FRP),清洗水箱应设有可移动的盖子和温度表计,提高清洗温度有利于提高清洗效率,在此建议清洗过程中应按表7-2的规定维持清洗液pH值和温度的恒定。由于低温下清洗化学动力学极低,清洗液温度不应低于15ºC(59ºF),此外,某些化学品如月桂酸钠(十二烷基磺酸钠)在低温下可能发生沉淀,在某些地区,清洗系统中则需要安装冷却部件,因此设计清洗系统时应考虑加热和冷却要求。确定清洗箱大小的大致方法是将空的压力容器的体积与清洗液循环管路的体积之和,例如清洗10支含6芯的8英寸元件压力容器的系统,采用下列计算:
压力容器的体积
V1 =πr2L
=3.14(4 in)2(20ft)(7.48 gal/ft3)/144 in2/ft2)
=52加仑/压力容器(0.20m3)
V10 =52x10=520加仑(1.97m3)
管线的体积,假设使用50英尺长,4英寸SCH80管道
Vp =πr2L
=3.14(1.91 in)2(50ft)(7.48 gal/ft3)/144 in2/ft2)
=30加仑(0.11m3)
Vct = V10+ Vp =520+30 =550加仑(2.08m3)
因此,所需配制的清洗液体积约为550加仑(2.08m3),由于清洗箱完全装满可能产生溢流,一般应考虑20%的裕度,本例应选择公称体积为700加仑(2.5m3)的耐腐蚀水箱作清洗箱。
根据元件型号及污染程度而定
对于一般污染情况:每支4040型膜元件需配制8.5升清洗液;
每支8英寸膜元件需配制34升清洗液。
对于严重污染情况:每支4040型膜元件需配制16升清洗液;
每支8英寸膜元件需配制55升清洗液。
2.清洗泵的大小根据流量和压力再加上管路和滤芯的压力损失来选择,水泵的材质至少必须是316不锈钢或非金属聚酯复合材料。
3.清洗系统中应设有必要的阀门、流量计和压力表以控制清洗流量,联结管线既可以是硬管也可以是软管,清洗管道流速应小于3米/秒(10英尺/秒)
清洗多段系统
在多段系统的冲洗和浸泡步骤中,可以对整个系统的所有段同时进行,但是对于高流量的循环必须分段进行,以保证循环流量对**段不会太低而对*后一段不会太高,这可以通过一台泵每次分别清洗各段或针对每段流量要求设置不同的清洗泵来实现。
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