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反滲透膜的化學(xué)清洗十五問(一)
2019-10-24 15:22:21 來源:北京盛大維新公眾號及時、合理且徹底的就地化學(xué)清洗(CIP)對 RO 系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行是至關(guān)重要的。多數(shù)情況下采用就地化學(xué)清洗。離線清洗只是迫不得已的補充手段。RO系統(tǒng)污堵嚴(yán)重到進(jìn)水通道堵塞 90-100%時,有時可能需要采用離線化學(xué)清洗。對于化學(xué)清洗容易遇到的一些關(guān)鍵問題,SUEZ膜專家總結(jié)了十五條問答。
第一問:怎樣判斷 RO 系統(tǒng)什么時候需要化學(xué)清洗?
答:判斷 RO 系統(tǒng)什么時候需要化學(xué)清洗是*個要解決的問題,很重要、很關(guān)鍵。常用標(biāo)準(zhǔn)有下述三條,任何一條達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),就應(yīng)該清洗系統(tǒng)。及時清洗十分重要,當(dāng)洗不洗,則有可能導(dǎo)致清洗變得很困難。
清洗標(biāo)準(zhǔn)1:參考系統(tǒng)在*初48小時運行后建立的條件,標(biāo)準(zhǔn)化后的產(chǎn)水量損失10%。
清洗標(biāo)準(zhǔn)2:參考系統(tǒng)在*初48小時運行后建立的條件,標(biāo)準(zhǔn)化后的透鹽率增加10%。
清洗標(biāo)準(zhǔn)3:參考系統(tǒng)在*初48小時運行后建立的條件,標(biāo)準(zhǔn)化后的段壓差增加15%。
考慮到標(biāo)準(zhǔn)化對用戶來說有一點難度,我們根據(jù)系統(tǒng)每段壓差的變化,建立了一個相對簡單的判斷方法,供大家參考。細(xì)節(jié)如下。
在產(chǎn)水量、回收率、水溫、TDS 等運行參數(shù)基本保持與初始值一致的情況下,膜系統(tǒng)每段壓差能準(zhǔn)確反映該段內(nèi)部的臟污程度:
1、壓差 1.0Bar 左右 → 系統(tǒng)很干凈,通道暢通,不需清洗。
2、壓差 1.5Bar 左右 → 系統(tǒng)有 50%污堵量,通道堵塞不嚴(yán)重,容易清洗。
3、壓差 2.0-2.5Bar → 系統(tǒng)有 70%污堵量,通道堵塞嚴(yán)重,不易清洗。
4、壓差 3.0-3.5Bar → 系統(tǒng)有 90%污堵量,通道基本堵死,清洗困難。
5、壓差>3.5Bar → 系統(tǒng)完全堵死(100%),通道完全堵死,清洗無望。
很明顯,*佳清洗時間點是壓差 1.5Bar 左右,其次是壓差 2.0-2.5Bar。壓差超過 3.0Bar,就可能需要多種藥多次反復(fù)清洗。壓差超過 3.5Bar,通道徹底堵死,藥劑完全進(jìn)不去,因此在線清洗基本沒有希望。
另外運行時間長了,因人為調(diào)節(jié)或者污堵等原因,有可能運行參數(shù)會發(fā)生較大變化,這時用戶可能會感到不好判斷系統(tǒng)的狀況。這里有一個較為簡便的類似于標(biāo)準(zhǔn)化處理的操作方法,可幫助客戶提高就地判斷的準(zhǔn)確性。方法如下。
把 RO 系統(tǒng)的產(chǎn)水量、濃水量、回收率、水溫(如果有加熱器)等調(diào)到盡可能與系統(tǒng)*初 48 小時的運行數(shù)據(jù)相同,而 TDS、pH等調(diào)到與*初的參考值接近,穩(wěn)定運行半小時以上,再看給水壓力、段間壓差、脫鹽率等與*初 48 小時建立的性能值有多大變化,大體就能夠知道系統(tǒng)的污染程度。
第二問:什么樣的情況下 RO 系統(tǒng)不需要化學(xué)清洗?
答:在進(jìn)水溫度、進(jìn)水 TDS 都穩(wěn)定的情況下,如果單套 RO 系統(tǒng)產(chǎn)水量、濃水量、回收率、進(jìn)水壓力、各段壓差、系統(tǒng)脫鹽率等參數(shù)與其初始 48 小時內(nèi)的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)相比均穩(wěn)定,沒有明顯變化,則認(rèn)為系統(tǒng)性能運行穩(wěn)定,幾乎沒有污堵發(fā)生,也就是說系統(tǒng)是干凈的,因此不需要進(jìn)行化學(xué)清洗。不論系統(tǒng)運行多長時間,只要系統(tǒng)真正的干凈,無污染,就明確不需要化學(xué)清洗。
第三問:怕化學(xué)清洗對 RO 膜造成傷害,因此經(jīng)常導(dǎo)致 RO 系統(tǒng)堵得很嚴(yán)重了還不敢洗膜。怎樣評價客戶的這種心理?
答:客戶害怕化學(xué)清洗的心理是完全沒有必要的。因為標(biāo)準(zhǔn)的酸洗和堿洗,是完全控制 pH 在規(guī)定的 2-11.5 的范圍內(nèi),且時間一般只有 2-3 小時,溫度一般 25-30 攝氏度,這個清洗強度對 RO 膜來說是溫和的,對脫鹽率的影響一般較小(3 年的累積影響可能不會超過 2%),因此多數(shù)的脫鹽系統(tǒng)是可以接受的。反之,如果不及時清洗系統(tǒng),則產(chǎn)水量可能損失50%以上,甚至更多;脫鹽率的下降也可能高達(dá) 5%,甚至更多。這對系統(tǒng)的危害就太嚴(yán)重了。當(dāng)客戶認(rèn)識到污堵帶來的巨大危害后,就不應(yīng)該對正常清洗對系統(tǒng)造成的影響產(chǎn)生害怕,而應(yīng)該勇敢地及時采取必要清洗措施。畢竟兩害相權(quán),應(yīng)取其輕。
第四問:化學(xué)清洗是先酸洗好,還是先堿洗好?
答:這個問題并沒有固定的答案。有的時候先酸洗好,有的時候先堿洗好。這需要客戶根據(jù)實際情況作出判斷。一般判斷原則如下:
如果既需要酸洗,又需要堿洗,那么污染物一定不是單一成分,而是復(fù)雜成分,這時需要酸洗的物質(zhì)和需要堿洗的物質(zhì)往往互相層層包裹。如果污染物*外層為諸如金屬氧化物、絮凝劑殘余、粘土、垢類等無機物,則可能先酸洗有效;反之如果污染物*外層為諸如微生物、代謝產(chǎn)物、藻類等有機物,則可能先堿洗有效。
總之一個原則:清洗藥品只要與污染物對癥,清洗一定有效。否則,很難有效。
第五問:怎樣選擇合理的清洗方案?用哪類藥品合適 – 酸洗還是堿洗?濃度大。渴欠裥枰逑粗型狙a藥?循環(huán)還是浸泡?
答:對于需要初次化學(xué)清洗的新系統(tǒng)而言,當(dāng)然事先并不知道什么清洗方案是合理的,也不知道需要使用多少藥品,多長時間合適,循環(huán)和浸泡哪個方式合適。因此,這就需要用戶在前幾次清洗時有一個摸索實踐的過程,必要時可以輔以燒杯試驗,驗證藥品的有效性。下面照片是一個燒杯試驗的例子
解剖 RO 膜,取其膜面上黃色污染物進(jìn)行 HCl 溶解試驗。取黃豆大小的黃色污染物于錐形瓶中,而后加入 HCl 數(shù)滴,觀察其溶解效果。結(jié)果發(fā)現(xiàn)黃色污染物 80-90%都能被 HCl 很快溶解,溶液顯黃色,從而證明酸洗的有效性。
標(biāo)準(zhǔn)酸洗或標(biāo)準(zhǔn)堿洗作為安全的*優(yōu)先清洗方案,可先隨機選擇一種,而后嘗試著洗,看看系統(tǒng)參數(shù)恢復(fù)效果。酸洗配制 pH=2 的溶液,溫度控制25-30º C,一邊循環(huán)一邊檢查 pH 變化,如果 pH 上升明顯就不斷補酸,直到pH穩(wěn)定在2.0-2.5之間,不變?yōu)橹梗粔A洗配制pH=11.5的溶液,溫度控制25-30º C,一邊循環(huán)一邊檢查 pH 變化,如果 pH 下降明顯就不斷補堿,直到 pH 穩(wěn)定在11.0 左右,不變?yōu)橹。另外無論是酸洗還是堿洗,如果出現(xiàn)大量污染物被洗下來,導(dǎo)致清洗液很快變得渾濁或者顏色很深,那么不論 pH 變化多大,先應(yīng)該將嚴(yán)重臟污的清洗液換掉,而后注入干凈的清洗液和藥品,繼續(xù)原來的循環(huán)清洗,直到 pH 不再變化或者清洗液顏色很淺為止。
每種藥品清洗完后,應(yīng)該漂洗系統(tǒng)至干凈狀態(tài),而后運行 5-8 分鐘,讀取運行數(shù)據(jù)。再用前述標(biāo)準(zhǔn)化方法處理清洗前后的運行數(shù)據(jù),看看產(chǎn)水量、脫鹽率等是否有明顯恢復(fù),這是*為準(zhǔn)確的判斷。如果清洗前后的變化十分顯著,則通過壓力、壓差、產(chǎn)水量等表觀變化也能簡單判斷清洗的效果,只是不太嚴(yán)謹(jǐn)。這樣大體我們能知道酸洗有效還是堿洗有效。如果清洗完全有效,則參數(shù)應(yīng)該完全恢復(fù)到原有水平;如果清洗只是部分有效,則應(yīng)嘗試另一種藥品清洗,方法如前。洗完后再次評估效果。如此酸洗、堿洗可能需要反復(fù)交替進(jìn)行數(shù)遍。
不論酸洗幾次、堿洗幾次,好的方案一定要讓運行參數(shù)恢復(fù)到原有水平,或者接近原有水平。否則有可能是方案仍然不合理,或者出現(xiàn)了難溶物質(zhì) – 難溶垢類、難溶高分子物質(zhì)或者難溶強吸附性物質(zhì)。任何清洗方案執(zhí)行完畢,如果系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化后,參數(shù)的不可逆損失超過5%以上或者每次清洗后運行參數(shù)都持續(xù)損失,那么就應(yīng)該引起足夠重視,這是出現(xiàn)大問題的先兆,應(yīng)該盡快及時報告有關(guān)主管領(lǐng)導(dǎo)。用戶如果不能自行解決這個問題,則應(yīng)及時通知工程公司、膜廠商等看看大家能不能群策群力,幫助查找原因,并提出對策。切忌把問題捂在手里,等到系統(tǒng)幾乎死掉才報告,這時可能一切都晚了。
顯然每次化學(xué)清洗每種藥品所需的用量,只要將前述的初次投加量和補加量統(tǒng)計起來就能得到。需要強調(diào)的是,為了不讓膜系統(tǒng)出現(xiàn)超 pH 值的情況,切忌將藥品一次性就投進(jìn)去,而應(yīng)該采取多次補加的方式。可參考后述問題14 關(guān)于清洗終點的判斷。
中途補加藥品顯然是因為藥品有明顯的消耗,才采取的措施。沒有消耗就不需要補加。
酸洗一般采用循環(huán)方式就很有效,很少需要浸泡;堿洗則一般先采用循環(huán)方式,如果效果實在不好,則可考慮浸泡,以延長反應(yīng)時間,浸泡一段時間(或 30 分鐘,或 60 分鐘,或更長,取決于摸索的效果)后,還需適當(dāng)循環(huán)(10-20 分鐘即可)一下,以將新鮮藥品補進(jìn)膜元件內(nèi)部。循環(huán)的好處是能將新鮮的藥品不斷補進(jìn)膜內(nèi)部,以縮短整體清洗反應(yīng)時間;浸泡則由于大大延長了反應(yīng)時間,有利于難溶物質(zhì)的清洗反應(yīng)。將循環(huán)和浸泡靈活加以組合應(yīng)用,將能以*短時間,取得*佳效果。
對于污堵嚴(yán)重的系統(tǒng),由于進(jìn)水通道堵塞,藥品進(jìn)不去,上述嘗試清洗不一定好進(jìn)行。這時可考慮打開壓力容器,采集污染物樣品,而后分別進(jìn)行酸滴、堿滴等燒杯試驗,觀察污染物溶解、釋放氣體、溶液顏色等變化情況。
這樣也能初步判斷酸洗、堿洗效果。也可用酒精燈簡單灼燒污染物,以判斷有機物和非有機物,并聞氣味以辨別動物制品還是合成品。
標(biāo)準(zhǔn)酸洗和標(biāo)準(zhǔn)堿洗無效的情況,屬于大問題,應(yīng)作為特例加以解決。這時除了改進(jìn)清洗方案,也可能涉及預(yù)處理調(diào)整或者改造。
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