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反滲透膜的性能參數(shù)和維護
反滲透膜的性能參數(shù)和維護
一.常用反滲透膜的基本參數(shù):
| | TW | TW | ESPA4-4021 | ESPA1-4040 | ESPA4-4040 | ESPA1-8040 | ESPA4-8040 |
| 進水濃度（PPM） | ＜250 | ＜250 | ＜500 | ＜1500 | ＜500 | ＜1500 | ＜500 |
| zui大操作壓力（MPa） | 0.86 | 0.86 | 4.16 | 4.16 | 4.16 | 4.16 | 4.16 |
| 工作壓力（MPa） | 0.34 | 0.34 | 0.7 | 1.05 | 0.7 | 1.05 | 0.7 |
| 產(chǎn)水量（GPD） | 50 | 75 | 1000 （ | 2600 （ | 2500 （ | 12000 （ | 12000 （ |
| 一般去除率 | 98% | 98% | 99% | 99.2% | 99.2% | 99.3% | 99.2% |
| 進水PH | 2-11 | 2-11 | 3-10 | 3-10 | 3-10 | 3-10 | 3-10 |
| 回收率 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 |
| 生產(chǎn)廠商 | 陶式 | 陶式 | 海德能 | 海德能 | 海德能 | 海德能 | 海德能 |
二、RO膜清洗、消毒方法
1、 反滲透膜清洗時間和污染特征的確定。
當反滲透系統(tǒng)（或裝置）出現(xiàn)以下癥狀時，需要進行化學清洗或物理沖洗：
l 在正常給水壓力下，產(chǎn)水量較正常值下降10～15％；
l 為維持正常的產(chǎn)水量，經(jīng)溫度校正后的給水壓力增加10～15％；
l 產(chǎn)水水質降低10～15％，透鹽率增加10～15％；
l 給水壓力增加10～15％；
l 系統(tǒng)各段之間壓差明顯增加
定時監(jiān)測系統(tǒng)整體性能是確認膜元件是否已發(fā)生污染的基本方法，污染對膜元件的影響是漸進的，并且影響的程度取決于污染的性質。下表（表1）“反滲透膜污染特征及處理方法”列出了常見的污染現(xiàn)象。
表1 反滲透膜污染特征及處理方法
| 污染種類 | 可能發(fā)生之處 | 壓降 | 給水壓力 | 鹽透過率 |
| 金屬氧化物（Fe、Mn、Cu、Ni、Zn） | 一段，zui前端膜元件 | 迅速增加 | 迅速增加 | 迅速增加 |
| 膠體（有機和無機混合物） | 一段，zui前端膜元件 | 逐漸增加 | 逐漸增加 | 輕度增加 |
| 礦物垢（Ca、Mg、Ba、Sr） | 末段，zui末端膜元件 | 適度增加 | 輕度增加 | 一般增加 |
| 聚合硅沉積物 | 末段，zui末端膜元件 | 一般增加 | 增加 | 一般增加 |
| 生物污染 | 任何位置，通常前端膜元件 | 明顯增加 | 明顯增加 | 一般增加 |
| 有機物污染（難溶NOM） | 所有段 | 逐漸增加 | 增加 | 降低 |
| 阻垢劑污染 | 二段zui嚴重 | 一般增加 | 增加 | 一般增加 |
| 氧化損壞（Cl2、Ozone、KmnO4） | 一段zui嚴重 | 一般增加 | 降低 | 增加 |
| 水解損壞（超出pH范圍） | 所有段 | 一般降低 | 降低 | 增加 |
| 磨蝕損壞（碳粉） | 一段zui嚴重 | 一般降低 | 降低 | 增加 |
| O型圈滲漏（內(nèi)連接管或適配器） | 無規(guī)則，通常在給水適配器處 | 一般降低 | 一般降低 | 增加 |
| 膠圈滲漏（產(chǎn)水背壓造成） | 一段zui嚴重 | 一般降低 | 一般降低 | 增加 |
| 膠圈滲漏（清洗或沖洗時關閉產(chǎn)水閥造成） | zui末端元件 | 增加（污染初期和壓差升高） | 增加 | |
2、 污染情況分析
碳酸鈣垢：
碳酸鈣垢是一種礦物結垢。當阻垢劑/分散劑添加系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，或是加酸pH調(diào)節(jié)系統(tǒng)出故障而引起給水pH增高時，碳酸鈣垢有可能沉積出來。盡早地檢測碳酸鈣垢，對于防止膜層表面沉積的晶體損傷膜元件是極為必要的，早期檢測出的碳酸鈣垢可由降低給水的pH值至3～5，運行1～2小時的方法去除。對于沉積時間長的碳酸鈣垢，可用低pH值的檸檬酸溶液清洗去除。
硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸鍶垢：
硫酸鹽垢是比碳酸鈣垢硬很多的礦物質垢，且不易去除。硫酸鹽垢可在阻垢劑/分散劑添加系統(tǒng)出現(xiàn)故障或加硫酸調(diào)節(jié)pH時沉積出來。盡早地檢測硫酸鹽垢對于防止膜層表面沉積的晶體損傷膜元件是極為必要的。硫酸鋇和硫酸鍶垢較難去除，因為它們幾乎在所有的清洗溶液中難以溶解，所以，應加以特別的注意以防止此類結垢的生成。
磷酸鈣垢：
磷酸鈣垢在有高含磷量的市政廢水和污染中是較為常見的。通常這種垢可用酸性清洗液去除。
金屬氧化物/氫氧化物污染：
典型的金屬氧化物和金屬氫氧化物污染為鐵、鋅、錳、銅、鋁等。這種垢的形成導因可能是裝置管路、容器（罐/槽）的腐蝕產(chǎn)物，或是空氣中氧化的金屬離子、氯、臭氧、鉀、高錳酸鹽，或是由在預處理過濾系統(tǒng)中使用鐵或鋁助凝劑所致。
聚合硅垢：
硅凝膠層垢由溶解性硅的過飽和態(tài)及聚合物所致，且非常難以去除。需要注意的是，這種硅的污染不同于硅膠體物的污染。硅膠體物污染可能是由與金屬氫氧化物締合或是與有機物締合而造成的。硅垢的去除很艱難，可采用傳統(tǒng)的化學清洗方法。
膠體污染：
膠體是懸浮在水中的無機物或是有機與無機混合物的顆粒，它不會由于自身重力而沉淀。膠體物通常含有以下一個或多個主要組份，如：鐵、鋁、硅、硫或有機物。
非溶性的天然有機物污染（NOM）
非溶性天然有機物污染（NOM—Natural Organic Matter）通常是由地表水或深井水中的營養(yǎng)物的分解而導致的。有機污染的化學機理很復雜，主要的有機組份或是腐植酸，或是灰黃霉酸。非溶性NOM被吸附到膜表面可造成RO膜元件的快速污染，一旦吸收作用產(chǎn)生，漸漸地結成凝膠或塊狀的污染過程就會開始。
微生物沉積：
有機沉積物是由細菌粘泥、真菌、霉菌等生成的，這種污染物較難去除，尤其是在給水通路被*堵塞的情況下。給水通路堵塞會使清潔的進水難以充分均勻的進入膜元件內(nèi)。為抑制這種沉積物的進一步生長，重要的是不僅要清潔和維護RO系統(tǒng)，同時還要清潔預處理、管道及端頭等。
3、 清洗液的選擇
1、化學清洗藥劑的選擇和使用準則
a） 選用的化學藥劑，首先要確保其已由化學供應商認定并符合用于海德能公司膜元件的要求。藥劑供應商的指導/建議不應與海德能公司此技術服務公告中推薦的清洗參數(shù)和限定的化學藥劑種類相沖突；
b） 采用組合式方法完成清洗工作，包括適宜的清洗pH、溫度及接觸時間等參數(shù)，這將會有利于增強清洗效果；
c） 在推薦的*溫度下進行清洗，以求達到的清洗效率和延長膜元件壽命的效果；
d） 謹慎地由低至高調(diào)節(jié)pH值范圍，可延長膜元件的使用壽命。保守的pH范圍是4～10，強烈的pH范圍為2～12；
e） 典型地、zui有效的清洗方法是從低pH至高pH溶液進行清洗。對油污染膜元件的清洗不能從低pH值開始，因為油在低pH時會固化；
f） 清洗和沖洗流向應保持相同的方向；
g） 當清洗多段反滲透裝置時，zui有效的清洗方法分段清洗，這樣可控制*清洗流速和清洗液濃度，避免前段的污染物進入下游膜元件；
h） 用較高pH產(chǎn)品水沖洗洗滌劑可減少泡沫的產(chǎn)生；
i） 如果系統(tǒng)已發(fā)生生物污染，就要考慮在清洗之后，加入一個殺菌劑化學清洗步驟。殺菌劑必須可在清洗后立即進行，也可在運行期間定期進行（如一星期一次）連續(xù)加入一定的劑量。必須確認所使用的殺菌劑與膜元件相容，不會帶來任何對人的健康有害的風險，并能有效地控制生物活性，且成本低；
j） 為保證安全，溶解化學藥品時，切記要慢慢地將化學藥劑加入充足的水中并同時進行攪拌；
k） 為保證安全，在接觸化學藥品操作時，必要時戴上安全眼鏡，穿好防護服裝；
l） 從安全方面考慮，不能將酸與苛性（腐蝕性）物質混合。在要使用下一種溶液之前，從RO系統(tǒng)中*沖洗干凈滯留的前一種化學清洗溶液。
2、清洗液的選擇
表2列出了在清洗不同的膜污染物時美國海德能公司所推薦的化學溶液，表3列出了海德能公司RO膜清洗液配方。表2中的數(shù)字代表表3中的清洗液配方，表3—海德能公司清洗液配方提供的清洗溶液是將一定重量（或體積）的化學藥品加入到100加侖（
表4—海德能公司膜元件清洗zui大pH和溫度極限——表明了對特定膜元件的zui大pH和溫度極限值，超出這一限制會造成不可恢復的膜元件損壞。建議的zui小溫度極限是
表2美國海德能公司推薦的化學清洗溶液
| 污染物 | 弱洗時 | 強洗時 |
| 碳酸鈣垢 | 1 | 4 |
| 硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸鍶垢 | 2 | 4 |
| 金屬氧化物/氫氧化物（Fe、Mn、Cu、Ni、Al） | 1 | 5 |
| 無機膠體 | 1 | 4 |
| 無機/有機膠體混合物 | 2 | 6 |
| 聚合硅沉積物 | - | 7 |
| 微生物類 | 2 | 3或6 |
| 天然有機物（NOM） | 2 | 3或6 |
表3海德能公司清洗液配方（以
| 清洗液 | 主要組份 | 藥劑量 | 清洗液pH值 | zui高清洗液溫度 |
| 1 | 檸檬酸（100％粉末） | | 用氨水調(diào)節(jié)pH至4.0 | |
| 2 | 三聚磷酸鈉（STPP）（100％粉末） EDTA二鈉（100％粉末） | | 用硫酸或鹽酸調(diào)節(jié)pH至10.0 | |
| 3 | 三聚磷酸鈉（STPP）（100％粉末） 十二烷基苯磺酸鈉（Na-DDBS） | | 用硫酸或鹽酸調(diào)節(jié)pH至10.0 | |
| 4 | 鹽酸（HCl）（密度22波美度或濃度36％） | 0.47加侖（ | 緩慢加入鹽酸調(diào)節(jié)pH至2.5， 調(diào)高pH用氫氧化鈉 | |
| 5 | 亞硫酸氫鈉（100％粉末） | | 緩慢加入亞硫酸氫鈉調(diào)節(jié)pH 至11.5，調(diào)低pH時用鹽酸 | |
| 6 | 氫氧化鈉（100％粉末） 或（50%液體） 十二烷基磺酸鈉（SDS） | 0.13加侖（ | 緩慢加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH 至11.5，調(diào)低pH時用鹽酸 | |
| 7 | 氫氧化鈉（100％粉末） 或（50%液體） | 0.13加侖（ | 緩慢加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH 至11.5，調(diào)低pH時用鹽酸 | |
表4海德能公司清洗液pH值和溫度極限（見表3目標pH和溫度值）
| 膜元件 | | | |
| CPA | 2～10 | 2～11.5 | 2～12 |
| ESPA | 2～10 | 2～11.5 | 2～12 |
| LFC | 2～10 | 2～11.5 | 2～12 |
| SWC | 2～10 | 2～11 | 2～12 |
| ESNA | 3～10 | 2～11.5 | 2～12 |
3、清洗液介紹
[溶液1]
2.0％（W）檸檬酸（C6H8O7）的低pH（pH值為4）清洗液。以于去除無機鹽垢（如碳酸鈣垢、硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸鍶垢等）、金屬氧化物/氫氧化物（鐵、錳、銅、鎳、鋁等）及無機膠體十分有效。
[溶液2]
2.0 （W） ％STPP（三聚磷酸鈉Na5P3O10）和0.8％（W）的Na-EDTA混合的高pH（pH值為10）洗液。塔于去除硫酸鈣垢和輕微至中等程度的天然有機污染物。STPP具有無機螯合劑和洗滌劑的功用。Na-EDTA是一個具有螯合性的有機螯合清洗劑，可有效去除二價和三價陽離子和金屬離子。STPP和Na-EDTA均為粉末狀。
[溶液3]
2.0（W）％STPP（三聚磷酸鈉Na5P3O10）和0.25％（W）的Na-DDBS[C6H5（CH2）12-SO3Na，十二烷基苯磺酸鈉]混合的pH值為10的高pH洗液。該洗液用于去除較重度的天然有機物（NOM）污染。STPP具有無機螯合劑和洗滌劑的功用，Na-DDBS則作為陰離子洗滌劑。
[溶液4]
0.5％（W）鹽酸低pH清洗液（pH為2.5），主要用于去除無機物垢（如碳酸鈣垢、硫酸垢、硫酸鋇、硫酸鍶垢等），金屬氧化物/氫氧化物（鐵、錳、銅、鎳、鋁等），及無機膠體。這種清洗液比溶液1要強烈些，因為鹽酸（HCl）是強酸。鹽酸的下述濃度值是有效的：（18°波美＝27.9％，20°波美＝31.4％，22°波美＝36.0％）。
[溶液5]
1.0％（W）亞硫酸氫鈉（Na2S2O4）高pH清洗液（pH為11.5）。它用于去除金屬氧化物和氫氧化物，且可一定程度的擴展至去除硫酸鈣、硫酸鋇和硫酸鍶垢。亞硫酸氫鈉是強還原劑，也被稱為連二亞硫酸氫鈉。亞硫酸氫鈉為粉末狀。
[溶液6]
0.1％氫氧化鈉和0.03％（W）SDS（十二烷基磺酸鈉）高pH混合液（pH為11.5）。它用于去除天然有機污染物、無機/有機膠體混合污染物和微生物（菌素、藻類、霉菌、真菌）污染。SDS是會產(chǎn)生一些泡沫的陰離子表面活性劑型的洗滌劑。
[溶液7]
0.1％（W）氫氧化鈉高pH清洗液（pH為11.5）。用于去除聚合硅垢。這一洗液是一種較為強烈的堿性清洗液。
4、 RO膜元件的清洗和沖洗程序
RO膜元件可置于壓力容器中，在高流速的情況下，用循環(huán)的清潔水（RO產(chǎn)品水或不含游離氯的清潔水）流過膜元件的方式進行清洗。RO的清洗程序*取決于具體情況，必要時更換用于循環(huán)的清潔水。清洗一般所需的時間為4～8小時。
RO膜元件的常規(guī)清洗程序如下：
1. 在60psi（4bar）或更低壓力條件下進行低壓沖洗，即從清洗罐中（或相當?shù)乃?span lang="EN-US">）向壓力容器中泵入清潔水然后排放掉，運行幾分鐘。沖洗水必須是潔凈的、去除硬度、不含過渡金屬和余氯的RO產(chǎn)品水或去離子水。
2. 在清洗罐中配制特定的清洗溶液。配制用水必須是去除硬度、不含過渡金屬和余氯的RO產(chǎn)品水或去離子水。溫度和pH應調(diào)到所要求的值。
3. 啟動清洗泵將清洗液泵入膜組件內(nèi)，循環(huán)清洗約一小時或是要求的時間。在起始階段，清洗液返回至RO清洗罐之前，將zui初的回流液排放掉，以免系統(tǒng)內(nèi)滯留的水對清洗溶液造成稀釋。在zui初的5分鐘內(nèi)，慢慢地將流速調(diào)節(jié)到zui大設計流速的1/3。這可以減少由污物的大量沉積而造成的潛在污堵。在第二個5分鐘內(nèi)，增加流速至zui大設計流速的2/3，然后，再增加流速至設計的zui大流速值。如果需要，當pH的變化大于0.5，就要重新調(diào)回到原數(shù)值。對于
4. 根據(jù)需要，可交替采用循環(huán)清洗和浸泡程序。浸泡時間可根據(jù)制造商的建議選擇1至8小時。要謹慎地保持合適的溫度和pH。
5. 化學清洗結束之后，要用清潔水（去除硬度、不含金屬離子如鐵和氯的RO產(chǎn)品水或去離子水）進行低壓沖洗，從清洗裝置/部件中去除化學藥劑的殘留部分，排放并沖洗清洗罐，然后再用清潔水*注滿清洗罐以作沖洗用。從清洗罐中泵入所有的沖洗水沖洗壓力容器至排放。如果需要，可進行第二次清洗。
6. 一旦RO系統(tǒng)已用儲水罐中的清潔水*沖洗后，就可用預處理給水進行zui終的低壓沖洗。給水壓力應低于60psi（4bar）,zui終沖洗持續(xù)進行直至沖洗水干凈，且不含任何泡沫和清洗劑殘余物。通常這需要15～60分鐘。操作人員可用干凈的燒瓶取樣，搖勻，監(jiān)測排放口處沖洗水中洗滌劑和泡沫的殘留情況。洗液的去除情況可用測試電導的方法進行，如沖洗水至排放出水的電導再給水電導的10～20％以內(nèi)，可認為沖洗已接近終點；pH表也可用于測定，來比較沖洗水至排放出水與給水的pH值是否接近。
7. 一旦所有級段已清洗干凈，且化學藥劑也已沖洗掉，RO可重新開始置于運行程序中，但初始的產(chǎn)品水要進行排放并監(jiān)測，直至RO產(chǎn)水可滿足工藝要求（電導、pH值等）。為得到穩(wěn)定的RO產(chǎn)水水質，這一段恢復時間有時需要從幾小時到幾天，尤其是在經(jīng)過高pH清洗后。