探討反滲透膜元件污染的原因及解決措施

李衛(wèi)平 孔麗丹

摘 要：當(dāng)兩種具有差異性鹽類濃度的溶液用一張半透膜隔開(kāi)時(shí)，含鹽量相對(duì)較少一邊的溶劑會(huì)逐漸向含鹽量較高的溶劑一側(cè)發(fā)生流動(dòng)，這種現(xiàn)象被稱之為滲透。這一現(xiàn)象在工業(yè)運(yùn)行中常有發(fā)生，并在很多時(shí)候?qū)I(yè)運(yùn)作造成阻礙，反滲透裝置的設(shè)計(jì)正是為了解決這一問(wèn)題。本文結(jié)合具體案例，針對(duì)反滲透膜元件污染的原因及解決措施進(jìn)行研究與分析。

關(guān)鍵詞：反滲透；膜元件；污染；措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.037

1 反滲透膜元件污染的特征

當(dāng)兩種具有差異性鹽類濃度的溶液用一張半透膜隔開(kāi)時(shí)，含鹽量相對(duì)較少一邊的溶劑會(huì)逐漸向含鹽量較高的溶劑一側(cè)發(fā)生流動(dòng)，這種物理現(xiàn)象被稱之為滲透。當(dāng)含鹽量相對(duì)較少一邊的溶劑向含鹽量較高的溶劑一側(cè)發(fā)生流動(dòng)并達(dá)到一個(gè)定值時(shí)，滲透中斷，而在這一時(shí)刻的壓力差我們將之稱為滲透壓。就一般情況而言，滲透壓與鹽濃度存在著一定的正比例關(guān)系，即滲透壓隨著鹽濃度的升高而升高，除此之外，滲透壓還會(huì)在一定程度上受到溶液種類與溫度的影響。在滲透達(dá)到定值時(shí)，即處于滲透平衡狀態(tài)，而在這一狀態(tài)之下如果在濃度較高溶液的一側(cè)施加一個(gè)壓力，濃度較高一側(cè)溶液在這一壓力之下會(huì)向濃度較低一側(cè)溶液滲透，我們將之稱為反滲透，這一滲透是人為現(xiàn)象，常常運(yùn)用于工業(yè)運(yùn)行中。而反滲透裝置正是基于這一原理所設(shè)計(jì)出來(lái)的。在實(shí)際的運(yùn)用過(guò)程中，反滲透裝置在諸多因素的影響之下，會(huì)經(jīng)常發(fā)生反滲透元件污堵的情況，表現(xiàn)為反滲透進(jìn)水壓力逐漸增大、每一段的壓力差逐漸增加、單套反滲透進(jìn)水量減小、產(chǎn)水率降低且水質(zhì)逐漸變差等。

2 反滲透膜元件污染原因分析

2.1 預(yù)處理不當(dāng)

在反滲透之前，原水會(huì)經(jīng)過(guò)全自動(dòng)過(guò)濾器以及超濾過(guò)濾器進(jìn)行一個(gè)預(yù)處理的流程，一般情況下處理之后的水進(jìn)水濁度控制在0.2NTU之內(nèi)較為適宜。而在全自動(dòng)長(zhǎng)時(shí)間的使用之后，會(huì)逐漸出現(xiàn)反洗效果不佳的情況，如此一來(lái)，泥沙會(huì)有一部分附著在石英砂內(nèi)，進(jìn)而對(duì)水質(zhì)造成一定程度上的影響。而水質(zhì)較差的水進(jìn)入到超濾之后會(huì)對(duì)超濾進(jìn)行污堵，超濾的產(chǎn)水水質(zhì)也在這一影響之下逐漸變差。而這一系列的惡性循環(huán)都是因?yàn)轭A(yù)處理不當(dāng)造成的。

2.2 程序設(shè)計(jì)不合理

在當(dāng)前的程序設(shè)計(jì)之下，當(dāng)自動(dòng)運(yùn)行反滲透時(shí)，先對(duì)反滲透增壓泵進(jìn)行啟動(dòng)，然后再對(duì)反滲透進(jìn)行低壓沖洗，沖洗時(shí)間在2分鐘，在低壓沖洗操作完成之后會(huì)直接對(duì)反滲透高壓泵進(jìn)行啟動(dòng)，在啟動(dòng)反滲透高壓泵的同時(shí)關(guān)閉濃水排放氣動(dòng)閥和不合格水排放氣動(dòng)閥，并進(jìn)入到產(chǎn)水過(guò)程。在這一系列的操作中，并沒(méi)有對(duì)反滲透進(jìn)行高壓沖洗處理。而低壓沖洗存在著一定的弊端，難以將反滲透徹底沖洗干凈。隨著時(shí)間的積累，反滲透內(nèi)的雜質(zhì)會(huì)逐漸增多，進(jìn)而會(huì)對(duì)反滲透元件造成一定程度上的污染。

2.3 加藥量不穩(wěn)定

一般情況下除鹽水在制水的過(guò)程當(dāng)中，需要進(jìn)行一定的殺菌處理，具體操作為在超濾進(jìn)水管道上加入殺菌劑。殺菌完成之后，細(xì)菌的尸體由超濾對(duì)其進(jìn)行過(guò)濾，而殺菌劑融入水中后，水逐漸具有氧化性，具有氧化性的水進(jìn)入到反滲透之后會(huì)對(duì)反滲透膜元件造成一定程度的損害，基于這一方面的考慮，在反滲透進(jìn)水管道上添加了相應(yīng)的還原劑。然而，在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)殺菌泵在運(yùn)行時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)不上量的情況，如此一來(lái)，難以徹底殺死細(xì)菌，逐漸累積的細(xì)菌會(huì)在反滲透膜元件內(nèi)繁殖，進(jìn)而對(duì)膜元件造成污堵。除此之外，反滲透在運(yùn)行的過(guò)程之中，基于水硬度具有差異性的考慮，還需要在水中加入一定量的阻垢劑，而阻垢劑通過(guò)反滲透阻垢泵加到反滲透進(jìn)水管道之中，反滲透阻垢泵會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)一系列的故障。在對(duì)相應(yīng)的故障進(jìn)行處理之后，阻垢劑的加入量又沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，這樣一來(lái)，在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行后會(huì)造成反滲透二段膜元件結(jié)垢，進(jìn)而對(duì)反滲透水量與產(chǎn)水水質(zhì)造成一定程度上的負(fù)面影響。

3 反滲透膜元件污染的處理措施

3.1 改進(jìn)全自動(dòng)設(shè)備與操作

對(duì)全自動(dòng)設(shè)備進(jìn)行一定程度的改造，即在全自動(dòng)過(guò)濾器的進(jìn)水管道以及反洗排水管道之間設(shè)置一根聯(lián)通管，同時(shí)在管道之上進(jìn)行氣動(dòng)閥的設(shè)置。這樣一來(lái)，在全自動(dòng)過(guò)濾器啟動(dòng)時(shí)，可以將產(chǎn)水閥進(jìn)行關(guān)閉，打開(kāi)新設(shè)置的聯(lián)通閥，并從反水管對(duì)產(chǎn)水進(jìn)行排除，也就是說(shuō)，改造之后這一系列的操作就相當(dāng)于對(duì)全自動(dòng)過(guò)濾器進(jìn)行了一次正洗。除此之外，還需對(duì)已經(jīng)使用過(guò)的全自動(dòng)過(guò)濾器進(jìn)行人工手動(dòng)反洗，即對(duì)全自動(dòng)產(chǎn)水閥與聯(lián)通閥進(jìn)行關(guān)閉，并在此基礎(chǔ)之上逐漸增加全自動(dòng)過(guò)濾器的過(guò)濾層阻力，從而實(shí)現(xiàn)人工反洗。

3.2 優(yōu)化超濾清洗方式

一般情況下在超濾運(yùn)行24小時(shí)之后需要對(duì)其進(jìn)行一定程度上的清洗，我們對(duì)超濾清洗方式進(jìn)行了相應(yīng)的優(yōu)化。首先調(diào)整清洗時(shí)間，由原先的20分鐘調(diào)整為清洗60分鐘；其次是在清洗之前加入適量的殺菌劑，這主要是為了減少細(xì)菌對(duì)反滲透膜元件的污染與堵塞。在優(yōu)化超濾的清洗方式之后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行，超濾的產(chǎn)水水質(zhì)得到了很大程度上的提升，并對(duì)水中的微生物含量進(jìn)行了有效的控制。

3.3 調(diào)整反滲透自動(dòng)運(yùn)行程序

上文中提到原先的程序運(yùn)行存在著不合理之處，基于此我們對(duì)反滲透的運(yùn)行程序進(jìn)行了一定程度的調(diào)整，具體如下：將反滲透的運(yùn)行程序改為通過(guò)自動(dòng)運(yùn)行反滲透時(shí)，反滲透各閥門打開(kāi)后，先啟動(dòng)反滲透增壓泵，增壓泵啟動(dòng)后對(duì)反滲透進(jìn)行低壓沖洗，沖洗時(shí)間為 2 分鐘，在對(duì)其沖洗完成之后，直接啟動(dòng)反滲透高壓泵對(duì)其進(jìn)行有效的高壓沖洗，高壓沖洗2分鐘后再關(guān)閉濃水排放氣動(dòng)閥和不合格水排放氣動(dòng)閥，進(jìn)入產(chǎn)水過(guò)程。調(diào)整過(guò)后的運(yùn)行程序增加了一項(xiàng)高壓沖洗步驟，這對(duì)雜質(zhì)去除起到了有利作用，對(duì)反滲透膜元件的污染進(jìn)行了一定程度上的緩解。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文主要針對(duì)反滲透膜元件污染的原因及解決措施進(jìn)行研究與分析。首先對(duì)反滲透膜元件污染及其特征進(jìn)行了一定程度的闡述，然后在這一基礎(chǔ)之上分析了反滲透膜元件污染原因，并從改進(jìn)全自動(dòng)設(shè)備與操作、優(yōu)化超濾清洗方式以及調(diào)整反滲透自動(dòng)運(yùn)行程序三個(gè)方面給出了反滲透膜元件污染的處理措施，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的觀察與分析，取得了良好的效果。

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