应用于饮用水系统的反渗透膜污染状况及清洗方法的研究

2013-12-30李建树徐守疆王婷

黑龙江生态工程职业学院学报 2013年3期

李建树徐守疆王婷

（1．朔黄铁路发展有限责任公司，河北沧州062350；2．天津邦盛净化设备有限公司，天津300123）

0 引言

反渗透系统运行时，进水中含有的悬浮物质、溶解物质以及微生物繁殖等原因都会造成膜元件污染。污染物的累积情况可以通过系统运行记录中的运行压力、产水量、电导率等参数得知。膜元件受到污染时，往往通过清洗来恢复膜元件的性能。清洗的方法有两种：物理清洗和化学清洗。物理清洗是不改变污染物的性质，用力量使污染物排出膜元件，恢复膜元件的性能。化学清洗是使用相应的化学药剂，改变污染物的组成或属性，恢复膜元件的性能。吸附性低的粒子状污染物可以通过物理清洗的方法达到效果，物理清洗不在此处做过多的研究。对膜的吸附性强的污染物使用物理清洗的方法很难达到预期效果，应采用化学清洗的方法。

1 化学清洗的常规药剂种类及用量介绍

一般来说，先采用高pH值的药剂去除微生物，然后采用低pH值的药剂清洗无机垢类或金属氧化物污染。如果选择药剂不当，可能会使污染恶化。

药剂介绍：

（1）2%柠檬酸的低pH清洗液。对于去除无机盐垢（如碳酸钙垢、硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶垢等），金属氧化物或氢氧化物（铁、锰、铜、镍、锌等），及无机胶体十分有效。

（2）0．1%氢氧化钠和0．03%十二烷基磺酸钠的高pH混合液。用于去除天然有机污染物、无机/有机胶体混合污染物和微生物（菌素、藻类、霉菌、真菌）污染。

2 实验方法与结果

2．1 实验设备

化学清洗是膜元件保留在压力容器中进行，如图1所示。清洗设备一般包括清洗水箱、循环泵、高压泵、压力表、温度表、阀门、压力容器、流量计以及管线。

2．2 实验方法与实验结果

（1）以清洗美国海德能反渗透膜ESPA2－4040为例，原水电导率为750us/cm，清洗前首先模拟运行，开启高压泵，调节阀门，膜前压力控制在0．8MPa，并记录运行数据。

（2）配药：清洗水箱容积为200L，碱洗时投加0．2kg固态氢氧化钠+0．2kg浓度为30%的液态十二烷基磺酸钠；酸洗时投加4kg固态柠檬酸。

（3）对反渗透膜分别进行碱洗和酸洗，化学清洗结束后开启高压泵，调节阀门，膜前压力控制在0．8MPa，并记录运行数据。

（4）实验结果如表1、2、3所示。

表1 清洗前、后参数比较

测试条件：膜前压力0．8MPa，水温15℃，pH值6．5－7．0，给水电导率750us/cm。

表2 清洗前、后参数比较

测试条件：膜前压力0．8MPa，水温25℃，pH值6．5－7．0，给水电导率750us/cm。

表3 清洗前、后参数比较

测试条件：膜前压力0．8MPa，水温35℃，pH值6．5－7．0，给水电导率750us/cm。

2．3 实验结果分析

（1）根据表1、2、3可以看出，碱洗后产水量分别增加15．38%、21．43%、25%，酸洗后产水量相较碱洗后分别增加20%、23．53%、25%（如图2所示），这表明采用的化学清洗方法是有效的，并且酸洗效果明显好于碱洗效果；同时说明饮用水处理系统内反渗透膜受无机盐垢、金属氧化物或氢氧化物，及无机胶体的污染更为严重，所以清洗效果更为明显。

（2）根据表1、2、3可以看出，碱洗后脱盐率分别增加5．06%、4．78%、3．46%，酸洗后脱盐率相较碱洗后分别增加8．04%、7．95%、7．91%（如图3所示），这表明采用的化学清洗方法是有效的，并且从水质考虑，酸洗效果明显好于碱洗效果；同时也说明饮用水处理系统内反渗透膜受无机盐垢、金属氧化物或氢氧化物，及无机胶体的污染更为严重，所以清洗效果更为明显。

（3）根据表1、2、3可以看出，在不同温度下产水量与脱盐率的变化趋势（如图4、5所示），产水量随温度的升高而增加，脱盐率随温度的升高而降低。