高污染反滲透膜在線化學(xué)清洗方法

門文霞

摘 要：本文通過對污水回用裝置反滲透膜在線化學(xué)清洗藥劑配方和清洗模式兩個(gè)方面進(jìn)行調(diào)整嘗試，總結(jié)出對高污染反滲透比較有效地在線化學(xué)清洗方法，以達(dá)到延長反滲透的運(yùn)行周期，提高裝置的產(chǎn)水率的目的。

關(guān)鍵詞：清洗強(qiáng)度；清洗時(shí)間；pH值；酸洗；堿洗

前言

在反滲透系統(tǒng)運(yùn)行過程中，反滲透膜表面會由于原水中泥澤、膠狀物、有機(jī)物、微生物等污染物質(zhì)的存在及膜分離過程中對難溶物質(zhì)的濃縮而產(chǎn)生的沉積，進(jìn)而形成對反滲透膜的污染。反滲透系統(tǒng)的預(yù)處理裝置是為盡可能多地去除引起膜污染的物質(zhì)而專門設(shè)計(jì)的，盡管如此，即便系統(tǒng)有著相當(dāng)完善的預(yù)處理設(shè)備也不能完全避免膜在使用過程中的污染，所以需要在設(shè)備運(yùn)行的過程中進(jìn)行周期性的去除膜系統(tǒng)中污染物的作業(yè)，這個(gè)操作過程就叫做反滲透系統(tǒng)的化學(xué)清洗。

勝利石油化工總廠凈化水車間污水回用裝置，是對污水處理裝置的達(dá)標(biāo)排放污水進(jìn)行深度處理后，產(chǎn)水送入鍋爐補(bǔ)水或循環(huán)水系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)煉化污水的回收再利用。但是由于污水采用的是活性污泥法處理，所以污水回用裝置進(jìn)水水質(zhì)復(fù)雜，懸浮物、有機(jī)物、雜質(zhì)等含量較高，導(dǎo)致雙膜的進(jìn)水SDI值比較高，反滲透污堵嚴(yán)重，運(yùn)行周期較短，在線化學(xué)清洗頻繁。

一、生產(chǎn)現(xiàn)狀

目前制約生產(chǎn)的主要問題是大量類似生物粘泥的物體進(jìn)入反滲透膜，導(dǎo)致反滲透污堵，一、二段壓差升高（大于0.4MPa），產(chǎn)水量下降，通過常規(guī)的在線化學(xué)清洗，無法將附著在一段膜進(jìn)水端的雜質(zhì)清洗出系統(tǒng)，導(dǎo)致化學(xué)清洗效率較低，清洗前后的壓差和產(chǎn)水量沒有明顯的提升，最終導(dǎo)致反滲透運(yùn)行周期較短，達(dá)到5-7天就是停工化學(xué)清洗一次。

污水回用裝置的兩套反滲透，均是美國陶式反滲透（RO）設(shè)備，其中1#反滲透是2016年12月更換的新膜，2#反滲透已運(yùn)行近三年。自2016年10月至今，污水回用裝置的兩套反滲透設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)較大的波動(dòng)，大約150天的時(shí)間累計(jì)清洗14次，平均運(yùn)行天數(shù)是10天左右。

二、原因分析

1、清洗藥劑的pH值不達(dá)標(biāo)。清洗的藥劑都是使用通用藥劑，離線清洗時(shí)也是使用這個(gè)配方，所以藥劑本身沒有什么區(qū)別，那么區(qū)別只有一個(gè)—pH值。根據(jù)反滲透膜廠家提供的技術(shù)資料，酸洗時(shí)pH值應(yīng)該控制在2～3之間，堿洗時(shí)pH值應(yīng)該控制在11.5～12.5之間。pH值是唯一的變量，每次在配制清洗溶液時(shí)，對pH值而言基本是一次一個(gè)數(shù)，一人個(gè)值，例如，把藥劑的pH值從7升到12.4可能需要10升堿，可是12.4至12.5還是需要10升堿，所以這里面就存在較大的差異。

2、酸堿洗的順序不合理。酸洗和堿洗所針對的清洗物質(zhì)不同，每支膜進(jìn)水端面上聚集了大量的生物沾泥、膠體物質(zhì)及各種垢類，因此清洗順序?qū)τ谖廴疚锏娜コ蟹浅Ｖ匾淖饔谩＝衲觊_始，堿洗一段時(shí)流量僅有5噸，只有通過酸洗才能把一段的流量提高至20噸以上，這是在去年沒有出現(xiàn)過的情況，酸洗提流量堿洗降壓差，所以今年我們將反復(fù)地調(diào)整酸堿洗的順序，找出一個(gè)較合理的清洗順序。

三、解決方法

目前，市面上大部分芳香聚酰胺反滲透復(fù)合膜，在較寬的pH值范圍內(nèi)具有相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性和一定的耐溫性，所以可以對反滲透系統(tǒng)進(jìn)行非常有效的清洗。

1、清洗溶液pH值的調(diào)配。

通過分析研究，污水回用反滲透膜的結(jié)垢表現(xiàn)主要有以下幾種：

·碳酸鹽垢，標(biāo)準(zhǔn)滲透水流量下降或是脫鹽率下降，膜表面濃差極化增加。

·懸浮物/有機(jī)物，透水量下降，一段壓差明顯升高，給水SDI大于4。膜端面能夠清晰看到污染物質(zhì)。

·微生物，標(biāo)準(zhǔn)壓差升高或標(biāo)準(zhǔn)透水量下降。

根據(jù)以上幾種情況，堿洗是較好的方法之一，由于堿洗的pH值范圍膜技術(shù)手冊里提供的是11.5～12.5，但是由于裝置進(jìn)水是經(jīng)活性污泥法處理的達(dá)標(biāo)污水，故有機(jī)物污染較嚴(yán)重，所以堿洗時(shí)pH值采取上限操作，也就是12.3～12.5之間。在配制清洗溶液的過程中，堿的投加量是非常重要的環(huán)節(jié)。

·理論計(jì)算

假設(shè)體積1000升的水池，PH值是7，需要加多少公斤液堿調(diào)至pH值10，液堿密度是1.349g/cm3，質(zhì)量分?jǐn)?shù)32%。計(jì)算如下：

設(shè)要加x公斤，則加了的體積為x/1.349 升

加了液堿質(zhì)量為0.32x公斤，320x克，320x/40=8x mol

pH值為10，即為1*10-4 mol/L 的氫氧根

氫氧化鈉則 8x /（4500+ x/1.349）=1*10-4

80000x=1000+ x/1.349

x=0.0125 kg

假設(shè)將pH值調(diào)至11，通過計(jì)算需要0.125 kg液堿；假設(shè)將pH值調(diào)至11，通過計(jì)算需要1.25 kg液堿。

通過理論計(jì)算可以看出，所配制溶液pH值的每變化1個(gè)數(shù)值，液堿的投加量就要變化10倍，所以溶液配制在12.1和12.5雖然都要工藝要求的范圍內(nèi)，但是液堿的投加量卻相差很大，會直接影響到堿洗的效果。

·清洗藥劑的實(shí)際配制

具體到現(xiàn)場的配制情況，因清洗藥箱堿計(jì)量泵的入口是接在室內(nèi)液堿貯罐內(nèi)，貯罐內(nèi)的液堿是經(jīng)過1：2稀釋后的溶液，由于每位操作人員在稀釋過程中存在差異，導(dǎo)致貯罐內(nèi)液堿溶液的濃度不是一個(gè)定值，所以在每次配制清洗藥劑時(shí)，液堿的投加量也就不是一個(gè)固定的數(shù)值。

根據(jù)這種情況，我們采取pH試紙加pH檢測儀同時(shí)檢驗(yàn)的方法，確保pH值控制在12.4～12.5之間。

2、化學(xué)清洗的順序

堿洗是對有機(jī)污染而言，酸洗是針對結(jié)垢，關(guān)于清洗的順序，一般是看反滲透主要是一段堵還是二段，一段堵建議先堿洗，二段堵建議先酸洗，因?yàn)榻Y(jié)垢主要是在二段，而一段的主要是細(xì)菌、微生物等污染。目前污水回用反滲透一般是堵在一段，所以長期以來，都是先堿洗后酸洗。我們專門針對酸堿洗的順序，分多次進(jìn)行嘗試，酸堿洗的順序?qū)η逑葱Ч挠绊懕容^明顯地，因此，在下半年的清洗過程中，一般采用的都是堿洗-堿洗-酸洗-堿洗的順序。

四、結(jié)論

通過半年多的努力，取得了一定的效果，化學(xué)清洗時(shí)的流量和清洗完成后的壓差得到的一定的提升和控制，反滲透的運(yùn)行周期有一定的延長。

1、清洗溶液配制時(shí)，按照膜技術(shù)手冊給定的pH值范圍，卡外邊操作，盡量提高酸堿的投加量，并且在清洗泵循環(huán)時(shí)，要連續(xù)檢測溶液的pH值，發(fā)現(xiàn)數(shù)值有變化在及時(shí)補(bǔ)充酸堿，使pH值盡量保持一個(gè)穩(wěn)定的數(shù)值。這對于有機(jī)污染物的去除是非常有益地。

2、由于膜污染嚴(yán)重，清洗時(shí)采取加強(qiáng)堿洗的方式，堿洗兩次后再進(jìn)行酸洗，使得附著在膜端面的生物黏泥和膠體物質(zhì)盡量溶解在堿性溶液里，并通過水流的沖刷和循環(huán)，隨堿溶液里的大量泡沫排出系統(tǒng)，從而降低一、二段壓差，提高產(chǎn)水量，降低產(chǎn)水的電導(dǎo)率。