反渗透膜元件化学清洗细节分析

一、反渗透膜污染的分析与判断

为了提高清洗效果，清洗前需对膜污染状况进行分析，确定污染物种类，根据反渗透膜污染、结垢的具体情况，选择有针对性的清洗剂进行清洗。

1、分析途径

（1）分析设备性能数据。

（2）分析给水中潜在的污染、结垢成分。

（3）分析SDI仪的膜过滤器收集的污染物。

（4）分析滤芯过滤器的污染物。

（5）检查管道内壁表面和膜元件两端的状况。

（6）必要时可剖开膜元件进行分析，查找污染、结垢成分。

2、分析方法

 膜污染严重时，可通过染色试验、显微镜分析、红外线光谱（FTIR）分析、扫描电子显微镜（SEM）分析、能源频射X光线（EDX）分析等查找原因，判断故障位置。以上几种分析鉴定方法有的会牺牲膜元件，有的需要借助专门仪器、设备，费用较高。实际应用中可采用以下简便易行的分析方法。

（1）目测

在确定系统已经发生污染，需要实施化学清洗时，建议先打开压力容器端板，直接观察污染物在压力容器端板与膜元件之间的间隙内累积的情况。一般根据直接观察即可基本确定污染物的类型，继而确定相应的清洗方案。

A、前段污染观察

预处理滤料（砂粒、活性炭）泄漏、胶体污染、有机物污染和生物污染在前端较严重，可以从前端膜元件入口观察到颗粒物及粘液状污染。发生生物污染时会发现腥臭味粘液物质，灼烧刮取的生物粘泥（粘膜），伴有蛋白质的焦臭气味。

B、末端污染观察

无机盐结垢在系统末端很严重，在末端膜元件端头处可以摸到粗糙的粉状物。用盐酸（pH 3~4）溶解时有气体冒出，说明沉淀物可能是CaCO3。硫酸盐垢、硅垢PH值很低时也难于溶解。如果结垢在0.1 mol/L HF溶液中是可溶的，则可能是硅垢。

（2）称重

污染的膜元件进水流道附着了污染物，则整体重量会加大。将取出的膜元件竖立放置，沥干水分后称重，与膜元件的参考重量进行对比，多余的重量即为附着污染物的重量。

（3）参考污染特征进行判断

另外，还可参考反渗透膜污染物的污染特征进行分析判断。

二、反渗透膜的化学清洗方法

1、清洗条件说明

下列情况出现时需要及时清洗膜元件:

（1）标准化产水量降低百分之十；

（2）进水和浓水之间的压差上升了百分之十五；

（3）标准化透盐率增加百分之十；

（4）系统各段压差明显上升。

 一般以设备起初运行48H所得到的运行记录为标准化后的对比数据。

2、清洗设备介绍

（1）清洗箱

起混合与循环作用，要求耐腐蚀，材料可选用玻璃钢、聚氯乙烯塑料或钢罐内衬橡胶等。清洗水箱应设有温度计。清洗箱的大小约是压力容器的体积与清洗液循环管路的体积之和，一般应考虑百分之二十的裕度。

（2）清洗泵

清洗泵须耐腐蚀，如玻璃钢泵。它所提供的压力应能克服保安过滤器的压降、膜组件的压降和管道阻力损失，一般选用压力为0.3~0.5 MPa。水泵的材质至少是316不锈钢或非金属聚酯复合材料。

（3）其他

清洗系统中应设有必要的阀门、流量计和压力表以控制清洗流量，连接管线既可为硬管也可为软管，但应耐酸碱腐蚀。

3、清洗药剂

膜分离系统的化学清洗方法主要有酸法和碱法两种，具体采用何种清洗方法取决于膜系统的污染物性状。

4、清洗步骤

（1）清洗单段系统

A、系统冲洗

用反渗透产品水（也可用符合反渗透进水标准的预处理水或过滤水）冲洗反渗透膜组件和系统管道。

B、配制清洗液

清洗液原则上用反渗透产品水配制。清洗剂应充分溶解并混合均匀，然后调节PH （酸洗一般用氨水调节，碱洗一般用盐酸调节），并反复确认清洗温度是否合适。

C、低流量输入清洗液

清洗液以尽可能低的压力置换元件内的原水，其压力仅需达到能够补充进水至浓水的压力损失即可，即压力须低到不会产生明显的渗透产水。低压置换操作能够有效减低污垢再次沉淀到膜表面。视情况排放部分循环回来的清洗液，以防止清洗液的稀释。

D、循环

当原水被置换完毕，让清洗液循环回清洗水箱并保证清洗液温度恒定，循环时间一般为60min。对回流清洗液视情况进行处理。如果回流清洗液已明显变色或变浊则应排放掉，重新配置清洗液；若回流清洗液PH变化超过0.5时，需要调整PH，必要时更换清洗液。

E、浸泡

停止清洗泵的运行，让膜元件完全浸泡在清洗液中。一般浸泡1 H就足够了；但对于顽固的污染物，需要延长浸泡时间，浸泡10~15 H或浸泡一夜。

F、高流量循环

高流量循环30~60 min。高流量能冲洗掉被清洗液清洗下来的污染物。在高流量条件下，可能会出现过高压降的问题。单元件的允许压降为0.1 MPa，多元件压力容器允许压降为0.35 MPa，以先超出为限。

G、冲洗

用反渗透产品水或合格的预处理出水冲洗系统内的清洗液，冲洗温度下限为20℃，冲洗时间约1 H。

（2）清洗多段系统

对多段反渗透装置，原则上应分段进行清洗，清洗水流方向与运行方向相同。一般情况下，清洗液可不排地沟，直接循环；当污染比较轻微时，可多段同时进行清洗；当元件污染严重时，清洗液在起初几分钟排入地沟，然后再循环。清洗每一段循环时间通常为1.5 H，污染严重时应加长时间。清洗完毕后，应用反渗透出水冲洗反渗透装置，时间不少于30 min。当膜污染严重时，清洗首段的溶液不要用来清洗次段，应重新配制清洗液。为提高清洗效果，可让清洗液浸泡膜元件，但时间不应超过24 H。

三、膜清洗要点

（1）高流速

清洗流速应比正常运行时的流速高，一般为正常运行浓水流速的1.2倍。

（2）低压力

清洗压力应尽可能低，建议控制在0.3 MPa以下。如果在0.3 MPa以下很难达到流量要求时，应尽可能地控制进水压力，以不出产水为标准。一般进水压力不能大于0.4 MPa。

四、膜清洗注意事项

（1）谨慎选择清洗药剂

应谨慎选择清洗所用药剂，清洗时应严格遵守药品的使用说明和工艺条件，并仔细观察清洗时清洗液的温度和PH变化。在对大型系统进行清洗之前，建议从待清洗的系统内取出1支膜元件，进行单个膜元件清洗效果试验，确认清洗效果后再实施整套系统的清洗。

（2）清洗液的洁净度

清洗液的洁净度直接影响清洗效果。清洗液含较多的杂质及颗粒物，会对膜系统造成二次污染，还会对膜表面造成一定的机械性损伤。用于反向清洗的清洗液中小分子杂质应尽可能少。较为理想的清洗溶剂为膜系统的产水，当然也可以使用合格的预处理出水来配制清洗液。

（3）清洗液流动方向

一般要求清洗液流动方向与系统正常运行时的水流方向相同，以防止元件产生“望远镜”现象，因为压力容器内的止推环仅安装在压力容器的浓水端。反向清洗仅针对进料端被严重污堵的组件，并且不能在膜的透过液一侧反向施压，以免使膜本身出现机械性损伤。此处反向清洗是指在膜组件的浓排端泵入清洗液，在膜外侧进行组件内循环，使清洗液流经膜表面，以适当的流速在膜表面形成一定的冲刷力，将系统内和膜表面的污染物清除排出。常规的膜清洗（反渗透膜组件组成方式为一 级三段式，排列方式为10∶5∶3）通常是将第 一段的第 一支膜反向后置于第 一段的末端（注意浓水密封圈也相应地移至另一端），再按正常清洗程序进行清洗。

（4）清洗液的温度

清洗液的温度对清洗效果的影响很大。在合理的温度范围中，提高清洗液温度可更有效地恢复膜的原有性能。因为较高的清洗温度可以使清洗液的溶解度和洗涤能力有所提高。另外，高于正常工作温度的清洗液有助于膜微孔的扩张，促进微孔内污物的排出。

（5）清洗顺序

膜分离系统的化学清洗大多数情况下采用酸法、碱法交替进行的方法，但一定要注意酸法、碱法不能连接进行。合理的清洗顺序为:酸洗→水洗至呈中性→碱洗→水洗至呈中性或碱洗→水洗至呈中性→酸洗→水洗至呈中性。