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反滲透膜污染的成因分析及解決辦法
來源:自來水、井水、地下水凈化設(shè)備生產(chǎn)廠家 | 作者:水凈化設(shè)備生產(chǎn)廠家 | 發(fā)布時間: 2021-07-06 | 868 次瀏覽 | 分享到:

1.反滲透膜污染的成因

1.1 反滲透膜膜性能的損壞，而造成膜污染
1、聚酯材料增強無紡布，約120μm厚；
2、聚砜材料多孔中間支撐層，約40μm厚；
3、聚酰胺材料超薄分離層，約0.2μm厚。
根據(jù)其性能結(jié)構(gòu)，如滲透膜膜性能損壞有可能有以下幾點原因：
1、新反滲透膜的保養(yǎng)不規(guī)范；
2、保養(yǎng)符合要求下，貯存時間超出1年；
3、停運狀態(tài)下，反滲透膜保養(yǎng)不規(guī)范；
4、環(huán)境溫度在5℃以下；
5、系統(tǒng)在高壓狀態(tài)下運行；
6、關(guān)機時的操作不當。
1.2 水質(zhì)變化頻繁而造成膜污染
原水水質(zhì)同設(shè)計時的水質(zhì)有變化，使預(yù)處理負荷加大，由于進水中含無機物、有機物、微生物、粒狀物和膠體等雜質(zhì)增多，因此膜污染機率增大。
1.3 清洗不及時與清洗方法不正確而造成膜污染
在使用過程中，膜除了性能的正常衰減外，清洗不及時與清洗方法不正確也是導(dǎo)致膜污染嚴重的一個重要因素。
1.4 沒有正確投加藥劑
復(fù)合聚酰胺膜在使用中，因為聚酰胺膜耐余氯性差，在使用中沒有正確投加氯等消毒劑，加上用戶對微生物的預(yù)防重視不夠，容易導(dǎo)致微生物的污染。
1.5 膜表面磨損
膜元件被異物堵塞或膜表面受到磨損(如沙粒等)，此種情況要用探測法探測系統(tǒng)內(nèi)元件,找到已經(jīng)損壞元件,改造預(yù)處理,更換膜元件

2.反滲透膜污染的現(xiàn)象


在反滲透操作過程中，由于膜的選擇透過性，使得某些溶質(zhì)在膜面附近發(fā)生積聚，從而發(fā)生膜污堵現(xiàn)象。
常見的污堵征兆有以下幾種：一種是生物污堵(癥狀逐漸出現(xiàn))有機沉積物主要是活的或死的微生物、碳氫化合物衍生物、天然有機聚合體以及所有含碳物質(zhì)。最初表現(xiàn)為脫鹽率上升、壓降升高和產(chǎn)水降低。再有就是膠體污堵(癥狀逐漸出現(xiàn))膜分離過程中，金屬離子的濃縮及溶液PH值的變化，都有可能是金屬氫氧化物(主要以Fe(OH)3為代表)沉積，造成污堵。最初表現(xiàn)為脫鹽率的輕微降低，并逐步增大，最后壓降升高和產(chǎn)水降低。還有是顆粒物污堵反滲透系統(tǒng)在運行過程中，如果保安過濾器出現(xiàn)問題，會導(dǎo)致顆粒物進入系統(tǒng)，造成膜的顆粒物污堵。
最初表現(xiàn)為濃水流速增加，脫鹽率在初期變化不大，產(chǎn)水量逐漸降低，系統(tǒng)壓降升高很快。最后常見的還有化學結(jié)垢(癥狀很快出現(xiàn))當給水含有較高的Ca2+、Mg2+、HCO3-、CO32-、SO42-等離子時，會產(chǎn)生CaCO3、CaSO4、MgCO3等垢沉積在膜表面上。其表現(xiàn)為脫鹽率下降，特別在最后一段十分明顯，以及產(chǎn)水量下降。
膜污染是導(dǎo)致膜滲透流量下降的主要原因。
包括膜的孔道和大分子溶質(zhì)堵塞引起膜過濾阻力增加；溶質(zhì)在孔內(nèi)壁吸附；膜面形成凝膠層增加傳質(zhì)阻力。組分在膜孔中沉積，將造成膜孔減小甚至堵塞，實際上減小了膜的有效面積。組分在膜表面沉積形成的污染層所產(chǎn)生的額外阻力可能遠大于膜本身的阻力，而使?jié)B透流量與膜本身的滲透性無關(guān)[25]。這種影響是不可逆的，污染程度同膜材料、保留液中溶劑以及大分子溶質(zhì)的濃度、性質(zhì)、溶液的pH值、離子強度、電荷組成、溫度和操作壓力等有關(guān)，污染嚴重時能使膜通量下降80%以上。
在系統(tǒng)運行中，膜的污染是一個十分棘手的問題，它的出現(xiàn)造成了反滲透裝置去除率和透水量、膜通量的大幅度下降，同時增加了各段的操作壓力，促使運行和操作成本升高，嚴重影響著膜的使用壽命及反滲透技術(shù)的開發(fā)與利用。

3.解決辦法

3.1 完善預(yù)處理
對于每一套膜裝置，人們都希望它最大限度的發(fā)揮作用，希望有最高的脫鹽率，最大的透水量和盡可能長的壽命，要達到上述三點，供水水質(zhì)是至關(guān)重要的，因此進入膜裝置的原水必須有良好的預(yù)處理。合理的預(yù)處理對反滲透裝置長期安全運行是十分重要的。有了滿足反滲透進水水質(zhì)要求的預(yù)處理，就可以確保產(chǎn)水流量維持穩(wěn)定；脫鹽率維持在某一值上的時間長；產(chǎn)品水回收率可以不變；運行費用達到最低；膜使用壽命較長等。具體來說，反滲透預(yù)處理是為了做到：(1)防止膜表面上污染，即防止懸浮雜質(zhì)、微生物、膠體物質(zhì)等附著在膜表面上或污堵膜元件水流通道。(2)防止膜表面上結(jié)垢。反滲透裝置運行中，由于水的濃縮，有一些難溶鹽沉積在膜表面上，因此要防止這些難溶鹽的生成。(3)確保膜免受機械和化學損傷，以使膜有良好的性能和足夠長的使用時間。
3.2 對膜進行清洗
盡管料液經(jīng)過各種預(yù)處理措施，長期使用后膜表面還可能產(chǎn)生沉積和結(jié)垢，使膜孔堵塞，產(chǎn)水量下降，因此對污染膜進行定期的清洗是必要的。但反滲透膜系統(tǒng)不能等到污染很嚴重后才來清洗，這樣將會增加清洗難度，也使清洗步驟增多和清洗時間延長。要正確地把握清洗時機，及時清除污垢。
清洗原則：了解當?shù)厮|(zhì)特征，對污染物進行化學分析，通過結(jié)果分析，來選擇最佳的清洗劑和清洗方法，為特定的給水條件下找出最佳方法提供依據(jù)；
清洗條件：
a. 產(chǎn)品水量比正常時下降5%-10%。
b. 為保正產(chǎn)品水量，修正溫度后的供水壓力增加10%-15%。
c. 透過水質(zhì)電導(dǎo)率(含鹽量增加)增加5%-10%。
d. 多段RO系統(tǒng)，通過不同段的壓降明顯增加。
清洗方法：先進行系統(tǒng)反沖；再進行負壓清洗；有必要的情況下進行機械清洗；再進行化學清洗；有條件的可以超聲清洗；在線電場清洗是一種很好的方法，便價格昂貴；由于化學清洗效果比較好，其余方法有些不容易實現(xiàn)，而各供應(yīng)商提供的藥劑雖名稱及使用方法不盡相同，但其原理大致相同。如我公司現(xiàn)使用膜清洗劑MC2、MA10。
清洗步驟如下：
清洗單段系統(tǒng)：⑴配置清洗液；⑵低流量輸入清洗液；⑶循環(huán)；⑷浸泡；⑸高流量水泵循環(huán)；⑹沖洗；⑺重啟系統(tǒng)。
針對特殊污染物清洗有：清洗硫酸鹽垢、清洗碳酸鹽垢、清洗鐵錳污染、清洗有機物污染等。
3.3 對膜進行適宜保養(yǎng)
新反滲透膜的保養(yǎng)新的反滲透膜元件通常浸潤1%NaHSO3和18%的甘油水溶液后貯存在密封的塑料袋中。在塑料袋不破的情況下，貯存1年左右，也不會影響其壽命和性能。當塑料袋開口后，應(yīng)盡快使用，以免因NaHSO3在空氣中氧化，對元件產(chǎn)生不良影響。因此膜應(yīng)盡量在使用前開封。在非生產(chǎn)期內(nèi)，反滲透系統(tǒng)的保養(yǎng)就是一個比較重要的問題?？砂匆韵路椒ㄟM行。
1、系統(tǒng)短期內(nèi)停運(1-3天)：停運前，先對系統(tǒng)進行低壓(0.2-0.4MPa)，大流量(約等于系統(tǒng)的產(chǎn)水量)沖洗，時間為14~16分鐘；保持平常的自然水流，讓水流入濃水道。
2、系統(tǒng)停運一周以上(環(huán)境溫度在5℃以上)：停運前，先對系統(tǒng)進行低壓(0.2-0.4MPa)，大流量(約等于系統(tǒng)的產(chǎn)水量)沖洗，時間為14~16分鐘；按照反滲透系統(tǒng)操作說明書中有關(guān)系統(tǒng)化學清洗的方法進行化學清洗；化學清洗完畢后，沖洗干凈反滲透膜；配制0.5%的福爾馬林溶液，低壓輸入系統(tǒng)內(nèi)，循環(huán)10分鐘；關(guān)閉所有系統(tǒng)的閥門，進行封存；
如系統(tǒng)停運10天以上，則每10天須更換一次福爾馬林溶液。
3、環(huán)境溫度在5℃以下：停運前，先對系統(tǒng)進行低壓(0.2-0.4MPa)，大流量(約等于系統(tǒng)的產(chǎn)水量)沖洗，時間為14~16分鐘；在有條件的地方，可將環(huán)境溫度升高到5℃以上，然后按照1的方法，進行系統(tǒng)保養(yǎng)；若無條件對環(huán)境溫度進行升高，則：低壓(0.1MPa)，流量為系統(tǒng)產(chǎn)水量的1/3的水進行長流，以防止反滲透膜被凍壞，并且保證每天使系統(tǒng)運行2小時；按照1中2)、3)的方法，對反滲透膜進行清洗后，將反滲透膜取出，移至環(huán)境溫度大于5℃的地方，浸泡在配制好的0.5%的福爾馬林溶液中，每兩天翻轉(zhuǎn)一次，系統(tǒng)管道中的水應(yīng)排放干凈，以防止因結(jié)冰而造成系統(tǒng)的損壞。
3.4 避免膜在高壓下運行
系統(tǒng)在啟停時有殘余氣體存留，使系統(tǒng)在高壓狀態(tài)下運行。系統(tǒng)中過濾器前后的壓力表用于監(jiān)視濾芯的壓降，初級及終級壓力表則用于監(jiān)視RO膜組件壓降。調(diào)節(jié)進水閥及濃水閥以保證運行壓力及回收率。若運行中產(chǎn)水流量或總流量下降，或初級與中級有壓差比運行初期的壓差增加較大時(以初始運行新反滲透膜組件數(shù)據(jù)為標準)，則需對系統(tǒng)進行沖洗或清洗，以保證膜組件的性能安全全。
1、設(shè)備排空后，重新運行時，氣體沒有排盡就快速升壓運行。應(yīng)在系統(tǒng)的壓力下將余下的空氣排盡后，再逐步升壓運行。
2、在預(yù)處理設(shè)備與高壓泵之間的接頭密封不好或漏水時(尤其是微米過濾器及其后的管路漏水)當預(yù)處理供水不很足時，如微米過濾器發(fā)生堵塞，在密封不好的地方由于真空會吸進部分空氣。應(yīng)清洗或更換微米過濾器，保證管路不漏。

3、各運行泵的運轉(zhuǎn)是否正常，流量是否與規(guī)定的值相同，并與泵運行曲線比較，以確定運行壓力。
3.5 注意關(guān)機時的操作
1、關(guān)機時快速降壓沒有進行徹底沖洗。由于膜濃水側(cè)的無機鹽的濃度高于原水，易結(jié)垢而污染膜。準備關(guān)機時，逐步降壓至3bar左右用預(yù)處理好的水沖洗14～16分鐘。

2、在準備關(guān)機時，投加化學試劑，會使藥劑滯留在膜及膜殼中，引起膜污染，影響膜的使用壽命。應(yīng)停止投加。