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反滲透膜的性能參數(shù)和維護(hù)
反滲透膜的性能參數(shù)和維護(hù)
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(jìn)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(jìn)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(shí)間和污染特征的確定。
當(dāng)反滲透系統(tǒng)（或裝置）出現(xiàn)以下癥狀時(shí)，需要進(jìn)行化學(xué)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(zhì)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(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整體性能是確認(rèn)膜元件是否已發(fā)生污染的基本方法，污染對(duì)膜元件的影響是漸進(jìn)的，并且影響的程度取決于污染的性質(zhì)。下表（表1）“反滲透膜污染特征及處理方法”列出了常見(jiàn)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(guò)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(jī)和無(wú)機(jī)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(jī)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(yán)重 | 一般增加 | 增加 | 一般增加 |
| 氧化損壞（Cl2、Ozone、KmnO4） | 一段zui嚴(yán)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(yán)重 | 一般降低 | 降低 | 增加 |
| O型圈滲漏（內(nèi)連接管或適配器） | 無(wú)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(yán)重 | 一般降低 | 一般降低 | 增加 |
| 膠圈滲漏（清洗或沖洗時(shí)關(guān)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(jié)垢。當(dāng)阻垢劑/分散劑添加系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，或是加酸pH調(diào)節(jié)系統(tǒng)出故障而引起給水pH增高時(shí)，碳酸鈣垢有可能沉積出來(lái)。盡早地檢測(cè)碳酸鈣垢，對(duì)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(cè)出的碳酸鈣垢可由降低給水的pH值至3～5，運(yùn)行1～2小時(shí)的方法去除。對(duì)于沉積時(shí)間長(zhǎng)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(zhì)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(shí)沉積出來(lái)。盡早地檢測(cè)硫酸鹽垢對(duì)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?yàn)樗鼈儙缀踉谒械那逑慈芤褐须y以溶解，所以，應(yīng)加以特別的注意以防止此類結(jié)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(jiàn)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(dǎo)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(yù)處理過(guò)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(guò)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(jī)物締合而造成的。硅垢的去除很艱難，可采用傳統(tǒng)的化學(xué)清洗方法。
膠體污染：
膠體是懸浮在水中的無(wú)機(jī)物或是有機(jī)與無(wú)機(jī)混合物的顆粒，它不會(huì)由于自身重力而沉淀。膠體物通常含有以下一個(gè)或多個(gè)主要組份，如：鐵、鋁、硅、硫或有機(jī)物。
非溶性的天然有機(jī)物污染（NOM）
非溶性天然有機(jī)物污染（NOM—Natural Organic Matter）通常是由地表水或深井水中的營(yíng)養(yǎng)物的分解而導(dǎo)致的。有機(jī)污染的化學(xué)機(jī)理很復(fù)雜，主要的有機(jī)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(jié)成凝膠或塊狀的污染過(guò)程就會(huì)開(kāi)始。
微生物沉積：
有機(jī)沉積物是由細(xì)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(huì)使清潔的進(jìn)水難以充分均勻的進(jìn)入膜元件內(nèi)。為抑制這種沉積物的進(jìn)一步生長(zhǎng)，重要的是不僅要清潔和維護(hù)RO系統(tǒng)，同時(shí)還要清潔預(yù)處理、管道及端頭等。
3、 清洗液的選擇
1、化學(xué)清洗藥劑的選擇和使用準(zhǔn)則
a） 選用的化學(xué)藥劑，首先要確保其已由化學(xué)供應(yīng)商認(rèn)定并符合用于海德能公司膜元件的要求。藥劑供應(yīng)商的指導(dǎo)/建議不應(yīng)與海德能公司此技術(shù)服務(wù)公告中推薦的清洗參數(shù)和限定的化學(xué)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(shí)間等參數(shù)，這將會(huì)有利于增強(qiáng)清洗效果；
c） 在推薦的*溫度下進(jìn)行清洗，以求達(dá)到的清洗效率和延長(zhǎng)膜元件壽命的效果；
d） 謹(jǐn)慎地由低至高調(diào)節(jié)pH值范圍，可延長(zhǎng)膜元件的使用壽命。保守的pH范圍是4～10，強(qiáng)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(jìn)行清洗。對(duì)油污染膜元件的清洗不能從低pH值開(kāi)始，因?yàn)橛驮诘?span lang="EN-US">pH時(shí)會(huì)固化；
f） 清洗和沖洗流向應(yīng)保持相同的方向；
g） 當(dāng)清洗多段反滲透裝置時(shí)，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(jìn)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(gè)殺菌劑化學(xué)清洗步驟。殺菌劑必須可在清洗后立即進(jìn)行，也可在運(yùn)行期間定期進(jìn)行（如一星期一次）連續(xù)加入一定的劑量。必須確認(rèn)所使用的殺菌劑與膜元件相容，不會(huì)帶來(lái)任何對(duì)人的健康有害的風(fēng)險(xiǎn)，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(xué)藥品時(shí)，切記要慢慢地將化學(xué)藥劑加入充足的水中并同時(shí)進(jìn)行攪拌；
k） 為保證安全，在接觸化學(xué)藥品操作時(shí)，必要時(shí)戴上安全眼鏡，穿好防護(hù)服裝；
l） 從安全方面考慮，不能將酸與苛性（腐蝕性）物質(zhì)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(xué)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(shí)美國(guó)海德能公司所推薦的化學(xué)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(xué)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(duì)特定膜元件的zui大pH和溫度極限值，超出這一限制會(huì)造成不可恢復(fù)的膜元件損壞。建議的zui小溫度極限是
表2美國(guó)海德能公司推薦的化學(xué)清洗溶液
| 污染物 | 弱洗時(shí) | 強(qiáng)洗時(shí) |
| 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(wú)機(jī)膠體 | 1 | 4 |
| 無(wú)機(jī)/有機(jī)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(jī)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(shí)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(shí)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(shí)用鹽酸 | |
表4海德能公司清洗液pH值和溫度極限（見(jiàn)表3目標(biāo)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(wú)機(jī)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(wú)機(jī)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(jī)污染物。STPP具有無(wú)機(jī)螯合劑和洗滌劑的功用。Na-EDTA是一個(gè)具有螯合性的有機(jī)螯合清洗劑，可有效去除二價(jià)和三價(jià)陽(yáng)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(jī)物（NOM）污染。STPP具有無(wú)機(jī)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(wú)機(jī)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(wú)機(jī)膠體。這種清洗液比溶液1要強(qiáng)烈些，因?yàn)辂}酸（HCl）是強(qiáng)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(kuò)展至去除硫酸鈣、硫酸鋇和硫酸鍶垢。亞硫酸氫鈉是強(qiáng)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(jī)污染物、無(wú)機(jī)/有機(jī)膠體混合污染物和微生物（菌素、藻類、霉菌、真菌）污染。SDS是會(huì)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(qiáng)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(guò)膜元件的方式進(jìn)行清洗。RO的清洗程序*取決于具體情況，必要時(shí)更換用于循環(huán)的清潔水。清洗一般所需的時(shí)間為4～8小時(shí)。
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(jìn)行低壓沖洗，即從清洗罐中（或相當(dāng)?shù)乃?span lang="EN-US">）向壓力容器中泵入清潔水然后排放掉，運(yùn)行幾分鐘。沖洗水必須是潔凈的、去除硬度、不含過(guò)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(guò)渡金屬和余氯的RO產(chǎn)品水或去離子水。溫度和pH應(yīng)調(diào)到所要求的值。
3. 啟動(dòng)清洗泵將清洗液泵入膜組件內(nèi)，循環(huán)清洗約一小時(shí)或是要求的時(shí)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(duì)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(shè)計(jì)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(gè)5分鐘內(nèi)，增加流速至zui大設(shè)計(jì)流速的2/3，然后，再增加流速至設(shè)計(jì)的zui大流速值。如果需要，當(dāng)pH的變化大于0.5，就要重新調(diào)回到原數(shù)值。對(duì)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(shí)間可根據(jù)制造商的建議選擇1至8小時(shí)。要謹(jǐn)慎地保持合適的溫度和pH。
5. 化學(xué)清洗結(jié)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(jìn)行低壓沖洗，從清洗裝置/部件中去除化學(xué)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(jìn)行第二次清洗。
6. 一旦RO系統(tǒng)已用儲(chǔ)水罐中的清潔水*沖洗后，就可用預(yù)處理給水進(jìn)行zui終的低壓沖洗。給水壓力應(yīng)低于60psi（4bar）,zui終沖洗持續(xù)進(jìn)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(cè)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(cè)試電導(dǎo)的方法進(jìn)行，如沖洗水至排放出水的電導(dǎo)再給水電導(dǎo)的10～20％以內(nèi)，可認(rèn)為沖洗已接近終點(diǎn)；pH表也可用于測(cè)定，來(lái)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(jí)段已清洗干凈，且化學(xué)藥劑也已沖洗掉，RO可重新開(kāi)始置于運(yùn)行程序中，但初始的產(chǎn)品水要進(jìn)行排放并監(jiān)測(cè)，直至RO產(chǎn)水可滿足工藝要求（電導(dǎo)、pH值等）。為得到穩(wěn)定的RO產(chǎn)水水質(zhì)，這一段恢復(fù)時(shí)間有時(shí)需要從幾小時(shí)到幾天，尤其是在經(jīng)過(guò)高pH清洗后。