反滲透膜清洗過程中的污染評價

1、凈水技術Vol.26No.62007近年來反滲透膜技術在國內(nèi)得到了迅速發(fā)展。據(jù)估計2006年國內(nèi)8in反滲透膜元件的銷售量超過15萬支4in膜元件超過12萬支國內(nèi)處于運行狀態(tài)的8in元件超過38萬支4in元件超過22萬支。面對如此巨大的國內(nèi)市場不僅銷售規(guī)模得到全球矚目膜系統(tǒng)及膜元件的清洗也得到了業(yè)界的廣泛關注。膜清洗領域中2000年以前8in元件清洗基本由設備甲方或工程企業(yè)完成兩者所占市場比例約為7∶3膜清洗的專業(yè)企業(yè)尚不多見。而至20

2、06年末鄭州大河、河南大河、天津化研院、天津鯤鵬、杭州英普、上海德誠、西安千騰等諸多膜清洗專業(yè)企業(yè)已大量涌現(xiàn)占領了膜清洗市場的約30%。由于4in膜系統(tǒng)的規(guī)模較小、地域分散、污染嚴重、清洗頻繁、更換期短絕大部分膜元件由設備甲方清洗清洗的效果較8in膜差故4in系統(tǒng)的工作狀態(tài)與工作效率遠低于8in系統(tǒng)。反滲透工藝已經(jīng)占領了水處理領域中相當大的市場份額但其膜系統(tǒng)及膜元件的清洗效果關乎到全國工作期內(nèi)近20億元價值膜產(chǎn)品的運行狀況與運行壽命關乎

3、到眾多給水加工與污水處理工程的運行成本與運行水平關乎到膜工藝優(yōu)勢能否充分發(fā)揮因而受到業(yè)界日益密切的關注。膜污染的原因以及膜清洗過程中藥劑品種、藥劑濃度、清洗溫度、清洗時間、浸泡時間等項問題已經(jīng)受到了科研及工程界應有的重視并得到了廣泛的討論本文僅就膜清洗過程中常被忽視又具有重要意義的污染評價問題進行相關討論。1膜元件的污染程度評價反滲透膜的清洗過程分為在線清洗與離線清洗兩種類型離線清洗是將膜元件從系統(tǒng)中拆卸出來通過對每支元件的分別清洗使其

4、性能指標盡可能恢復到初始值。膜清洗過程的首要任務是評價膜元件的污染程度該污染程度系指膜元件的產(chǎn)水量、脫鹽率、膜壓降三項指標的污染前初值與污染后現(xiàn)值之間的差異。目前三項指標的初始值多參考膜產(chǎn)品手冊中給出的標準測試條件下的性能指標標準。系統(tǒng)運行過程中所發(fā)生的有機、無機及生物等膜污染均將不同程度上造成該三項指標的逐步惡化。1.1膜元件性能指標初始值的離散性反滲透膜清洗過程中的污染評價靖大為1江海1仲懷明2徐平2(1.天津城市建設學院膜技術研究

5、中心天津3003842.美國海德能公司上海代表處上海200001)摘要提出了反滲透膜系統(tǒng)及膜元件污染評價的概念?；谀ぴ笾笜说碾x散性強調(diào)了離線膜清洗時元件出廠測試指標對于污染評價的意義?；谀は到y(tǒng)初始運行指標明確了膜系統(tǒng)污染評價的兩個基本方法。關鍵詞反滲透系統(tǒng)膜污染膜運行指標AnalysisofFoulestimatinginReverseOsmosisMembraneCleaningJingDawei1JiangHai1Zhon

6、gHuaiming2XuPing2(1.CenterofMembraneTechnologyTIUCTianjin300384China2.HYDRANAUTICSCorpAgentofShanghaiShanghai200001China)AbstractConceptionoffoulingestimatingonROsystemsandROmembraneelementswasindicated.Basedonthedispers

7、ingofROmembraneperformancesignificanceoftestedindexesofnewelementsinfoulingestimatingwasemphasized.AccordingtoROsystemsinitialoperationalperformancetwobasicwaysoffoulingestimatingonROsystemwereintroduced.Keywordsreverseo

8、smosissystemmembranefoulingmembraneoperationalindex凈水技術WATERPURIFICATIONTECHNOLOGY15凈水技術Vol.26No.62007透系統(tǒng)優(yōu)化設計》(化學工業(yè)出版社2006年版)一書。如果清洗工作人員能夠正確掌握系統(tǒng)設計軟件的使用方法并按上述過程有效修改膜元件的性能指標則可以更加有效地評價膜元件的污染程度。首次離線清洗時以膜元件出廠指標為參照不僅可以準確評價膜元件的

9、污染程度并且可以準確評價首次膜清洗的效果。由于前期的離線清洗效果一般好于后期的離線清洗效果記錄元件每次清洗的效果指標并以此為下一次清洗的參照則可準確評價每次的膜污染程度與膜清洗效果。2膜元件的污染性質(zhì)評價反滲透膜的污染主要是有機物、無機物與微生物三大類對應不同性質(zhì)的污染存在不同的最佳清洗工藝。例如酸性藥劑對無機物污染更有效堿性藥劑對有機物污染效果最佳而微生物污染則應采用非氧化性殺菌劑而過度的化學清洗對于反滲透膜的性能與壽命均會產(chǎn)生負面影

10、響。因此高效及合理地進行膜元件清洗不僅要求正確評價膜元件的污染程度還應盡量準確地界定具體膜元件的污染性質(zhì)。根據(jù)反滲透系統(tǒng)的工藝特征系統(tǒng)中不同性質(zhì)的污染具有特定的區(qū)域。有機物污染主要在系統(tǒng)前端系統(tǒng)后端主要發(fā)生無機物污染而微生物污染則覆蓋系統(tǒng)流程全境。由于膜清洗過程中必須保持元件的完整性正確判斷具體元件污染性質(zhì)的最簡捷方式是了解膜元件在系統(tǒng)流程中的安裝即工作位置。了解膜元件工作位置只需要在拆卸膜元件時嚴格記錄每支元件在系統(tǒng)流程中的排列順序。

11、由于系統(tǒng)膜堆可能因各種原因經(jīng)歷過多次拆裝設備甲方應建立反滲透系統(tǒng)的相關檔案以詳細記載每次拆裝的膜元件位置從而為有針對性地進行膜元件清洗提供必要的歷史數(shù)據(jù)。3膜系統(tǒng)的污染程度評價以上兩節(jié)討論的膜清洗特指元件從系統(tǒng)中拆卸后的離線清洗。一般而言離線清洗是在系統(tǒng)嚴重污染或經(jīng)多次在線清洗后所進行的較為徹底的膜清洗過程而膜系統(tǒng)的在線清洗是更頻繁更方便的清洗過程。反滲透系統(tǒng)是否需要在線及離線清洗則要求在線地進行系統(tǒng)污染評價。3.1系統(tǒng)運行條件的隨機性

12、變化與膜元件污染評價相類似對于一般恒定給水壓力系統(tǒng)而言評價系統(tǒng)運行性能的三項指標應為系統(tǒng)產(chǎn)水量、給濃水壓力差及系統(tǒng)脫鹽率。系統(tǒng)的在線污染評價對象就是系統(tǒng)運行指標初始值與現(xiàn)值之間的差異而膜系統(tǒng)實時的運行指標存在以下四個主要影響因素并各具特征:一是各個膜元件初始指標的離散性導致了系統(tǒng)初始運行指標的離散性。二是給水溫度等環(huán)境參數(shù)的周期性波動導致了運行指標的周期性波動產(chǎn)水量與壓力差的波動幅度漸衰而脫鹽率的波動幅度漸增。三是給水壓力與系統(tǒng)收率等運

13、行參數(shù)的隨機變化導致運行指標的隨機變化。四是膜污染造成的系統(tǒng)運行指標非周期分量的不斷惡化即壓力差漸增、產(chǎn)水量與脫鹽率漸衰。圖3示出系統(tǒng)中脫鹽率、壓力差及產(chǎn)水量隨運行時間及給水溫度的變化示意曲線。膜元件初始指標的離散性以及膜元件在系統(tǒng)流程中安裝位置的隨意性決定了膜系統(tǒng)初始運行指標具有一定程度的不確定性用系統(tǒng)設計軟件模擬計算系統(tǒng)的初始運行指標存在較大誤差。但是安裝的膜元件及其排列位置一經(jīng)確定系統(tǒng)初始運行指標即為某一定值。為測定該系統(tǒng)初始指標