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反渗透膜的化学清洗十五问(二)

2019-12-17 15:29:47      点击:

继上篇总结后续


第六问:怎样对 RO 系统的运行数据进行标准化? 

       答:运行数据标准化实际上就是把由于水温、TDS、压力等多种外在非膜因素的变化而导致的参数变化去掉,从而让运行数据能够真实反应膜元件本身性能的变化。具体来讲,SUEZ公司提供了免费的标准化软件(SUEZ RO 运行数据标准化中文模板,可联系我司获取),只需按要求依次输入要求的相关运行参数(包括初次启动日期、记录数据日期、水温、给水压力、给水电导率、段间压力、浓水压力、浓水流量、产水压力、产水流量、产水电导率等)即可把非膜因素导致的参数变化去掉,从而得到膜性能的真实的“净变化”,将标准化后的产水量和脱盐率描成曲线,就很方便判断性能真实发生了多大的变化,变化比例也很好算出来。 

       标准化是否准确有两个重要前提:一、流量计、压力表、温度计、电导率仪等仪器仪表本身的测量结果是准确的;二、运行人员的读数准确,每个数据的有效位数足够,且每组运行数据是完整的。 

      运行数据输入标准化软件的采样要求如下: 

     A、系统初进水,稳定后的数据务必准确记录 2-3 组,而后取平均值,作为标准化软件的第一组参考值。这个基准十分十分重要。

     B、清洗操作的前后,各分别取 1-2 组数据,以便判断清洗的效果。 

     C、最新的运行数据记录 1-2 组。 

     D、中间的运行数据记录要求如下,T 为系统运行总时间。 

     E、所有采集数据尽量在同一时间点读取。比如都是上午 10:00 的读数,这样每天早晚温差的影响就降到了最小。如果某天在该时间点实在没有数据,那就选择邻近时间点的数据。 

       运行数据精度要求如下:给水压力、段间压力、浓水压力、产水压力要求准确到 0.1Bar 或 0.01MPa;给水温度要求准确到 0.1º C;产水流量、浓水流量要求准确到 0.1m3/h;给水电导率要求准确到 1us/cm,产水电导率要求准确到 0.1us/cm;pH 值要求准确到 0.1;ORP 要求准确到 1mV;SDI15 准确到 0.1。 

      运行数据标准化软件的使用方法并不复杂,首先打开标准化模板文件 SUEZ RO 运行数据标准化中文模板,实际上是一个编辑好计算公式的 Excel 文件。其中,各种颜色字体及背景区域的输入要求如下。如果还有疑问,请联系 SUEZ公司技术支持人员。

     标准化软件的界面如下图所示,分为蓝字白底、灰字白底、黑字紫底、黑字黄底 4 种区域。


第七问:化学清洗常用的酸有哪些?常用的碱有哪些?其他常用药剂有哪些?       

      答:化学清洗常用的酸性清洗剂有盐酸、柠檬酸。硫酸、磷酸有时也可以使用,但有一些特殊考虑需注意,一般不推荐。另外氧化性的硝酸不能采用。       

      盐酸酸性强,电离快,反应快,没有副反应,因此比较安全,只是使用过程中可能需要一次或多次补加药量,以维持酸度。除盐水配制盐酸时,一般需要0.05-0.2%,以满足pH不低于2.0为宜,与配制水源的缓冲性有关。特别提醒:接触清洗液的管道或者水泵材质如果有SS304不锈钢,不能使用 HCl 清洗。柠檬酸酸性弱,属弱酸,电离和反应均慢一些,可以配制较高的浓度(0.5-2.0%),pH不易低于2.0,因此实际操作中补药的情况不多。有一点要注意,系统铁污堵明显的情况下,柠檬酸的清洗温度不宜过低,柠檬酸浓度不宜过高(>0.5%),否则有生成柠檬酸铁沉淀的可能性。使用硫酸和磷酸主要注意防止硫酸钙、硫酸锶、硫酸钡、磷酸钙垢的生成。       

      化学清洗常用的碱性清洗剂主要是氢氧化钠、EDTA四钠盐。氢氧化钠的除盐水配制浓度一般为0.05-0.2%,以满足pH不高于11.5为宜,与配制水源的缓冲性有关。EDTA的配制浓度可以为0.1-1.0%,以控制pH不高于11.5为宜。       

      其他常用药剂有亚硫酸氢钠、十二烷基磺酸钠等。亚硫酸氢钠特别适合于清洗铁氧化物、锰氧化物等氧化性的污染物,配制浓度一般0.1-1.0%,必要时中途补加药量。十二烷基磺酸钠主要用于去除有机物、粘泥、微生物膜、以及导致膜面亲水性下降的污染物,考虑到起泡问题,一般配制浓度很低0.005-0.02%,而且清洗温度不宜太低。


第八问:怎样合理选择清洗方案的各项参数?    

      答:总的来说,应坚持大流量、低压力、低压差的原则。在大流量循环的情况下,单支压力容器(PV = PressureVessel)的压力、压差和流量建议如下:

元件尺寸
清洗压力*,Bar
流量范围,m3/h
压差**,Bar
 4
0.5-4.0
1.8-2.3
PV<3.5,元件<0.7
 8
0.5-4.0
6.0-9.0
PV<3.5,元件<0.7

*注:清洗压力的大小取决于每个压力容器内元件的数量。

**注:压差要保证每个压力容器PV小于3.5Bar,同时要保证容器内每支膜的压差不超过0.7Bar

 

    清洗温度最高不要超过50ºC。客户特别需要清楚的是:温度越高,则清 洗时间应越短,药品浓度应越低,pH耐受范围也越窄。清洗温度与清洗时间、药品浓度、最高和最低 pH紧密相关。因此,为安全起见,没有特别需要的话,一般建议清洗温度25-30º为宜。

      清洗时间则从数十分钟到数十个小时不等,取决于反应的快慢,基本思路是要保证清洗进行彻底,但也不要过洗。一般3.0小时以内、30ºC以内且 pH不超标的清洗属于标准清洗,对膜的性能影响较小;超过 3.0小时以上、超过30ºC的清洗就属于严厉清洗,对膜性能影响变得显著,因此用户需要小心应对。碳酸钙垢一般酸洗1-2个小时就够了;不严重的微生物滋长则需要2-3小时碱洗;二氧化硅垢就可能需要36-48小时严厉清洗,并且脱盐率会有大幅下滑;复杂的硫酸盐、硅酸盐、磷酸盐垢可能需要反复多次清洗才有效果,耗时数十小时,性能下降显著。


第九问:分段清洗和整体清洗有什么不同?       

      答:分段清洗是将 RO的一段、二段分开进行清洗的过程。由于循环回路分开了,所以容易控制每段的流量,从而保证每个压力容器所需的大流量,而且容易分别任意控制一段、二段的清洗时间,避免过洗发生;不足是耗时较长。整体清洗就是把一段、二段串联起来一起循环清洗,比较省时间;不足是:在保证第二段足够循环流量的情况下,第一段的循环流量可能略显不足,而且一、二段的清洗时间始终相同,不能分别控制,有造成过洗的潜在机会。       

      实践上,到底怎么选择分段清洗和整体清洗,取决于污染物的类型和形态。如果污染物只是需要清洗剂通过化学反应除掉(比如:纯粹的碳酸垢),溶解产物完全进入清洗溶液中,而且很容易带出PV内部,那么整体清洗就很合适;如果污染物只是部分与清洗剂反应而溶解,那么不溶解部分可能需要通过增大循环流速(比如:难溶胶体和微生物的复合污堵、PAM等高分子污堵、胶体硅的污堵、难溶垢和易溶垢的复合污堵等),以增强冲刷效果才能带PV内部,或者说污染物不容易全部从PV内部带出来,那么分段清洗更为合理,可以显著节省清洗时间。

      其他适用原则:系统需要严厉清洗时,一般采用分段清洗为宜。干净水源,污染成分单一,可考虑整体清洗;污染水源或者复杂水源,建议考虑分段清洗。


第十问:化学清洗应采用什么溶液?浓药配制方式?向清洗液中加入浓药品的方式选择?       

      答:RO系统合适的清洗溶液最佳的是新鲜制造的除盐水(pH呈中性),其次 是RO产水(pH呈弱酸性)或者放置一段时间并接触空气的除盐水(因吸收二氧化碳而pH显弱酸性)。   

     含氯的自来水、超滤产水或者结垢性偏强的井水均不能用作RO系统的清洗液。       

      固体药品的配制方式,宜采用搅拌器,且应考虑相关放热或者吸热的问题。比如:用固体 NaOH配制浓溶液,应该逐渐将固体碱一点一点往配制液中加入,同时不断搅拌,且注意控制发热温度不宜过高,注意相关塑料部件是否有发热变形等问题;柠檬酸配置的过程会大量吸热,因此配药箱不宜置于低温环境下,这样会导致搅拌时间延长,等等。

      液体药品有的可直接使用,有的可能需要适当稀释。请调试时根据需要和方便作相应的安排。

      向清洗液中加入浓药品大体可采用两种方式:一是将浓药品直接加入清洗箱中,混合均匀后,送入膜系统;二是启动清洗泵,通过清洗管道,一边循环清洗液,一边在线加入化学药品。

      下面是几点现场应用经验:弱酸性的水源作为清洗液,加入碱性药品时可能导致碱性药品的效率下降;含强酸的RO产水(多种污水回用时真实碰到过)不合适配置 NaHSO3Na2CO 等浓药剂,因为强酸会导致其有效成分下降,甚至失效。