1 前言
山東淄博嘉周熱電有限公司水處理裝有四套2.5m的一級除鹽系統(tǒng)，93年投運，一直用自來水作水源進行脫鹽處理。因自來水供應有限，影響了安全生產，98年就新上2×115m?3/h 的反滲透水處理工程，使用的水源是兩個水庫積累的地表雨水。其工藝為
水庫水澄清池混凝沉清→無閥濾池過濾→細砂過濾器過濾 保安過濾器過濾→反滲透→原來的一級除鹽處理系統(tǒng)。
水庫水因隨季節(jié)性變化大，污染重，水質差。RO前過濾簡單，沒有活性碳等過濾設備，有時SDI處理不下來，RO被迫停運，如99年就停運六次。即使正常運行，反滲透膜污堵塊，清洗頻繁，短之十天，最長也就運行一個月必須清洗一次。反滲透膜清洗是一項技術要求很高的工作，開始按膜廠家的技術標準指導清池，不久后系統(tǒng)出力隨之下降，恢復不了設計出力。針對這個劣化趨勢，認真學習考察了國內外的清洗技術和經驗，結合自己的水處理 工藝特點，根據(jù)不同時期的水質變化、污染物特征進行現(xiàn)場實物試驗，尋找有效清洗配方，探索改進工藝程序，規(guī)范操作監(jiān)督標準，形成了一套完整的膜清洗技術，取得了很好的清洗 效果，保證了RO的安全穩(wěn)定運行。
2 水質分析??
通過每月對水源水質，每周對RO進出水進行分析，其水質指標見表1。
表1 水質分析統(tǒng)計表 分析項目 萌山水庫
水樣 周村水庫
水樣 自備水井
水樣 混合水
水樣 RO進水 RO排水 電導率，μscm-1? 1080 726 3350 1828 1568 5827 溶解固體mgL-1 711 406 2046 1030 927 3249 總硬度，mgL-1?(CaCO3) 432 296 1080 622 512 1684 PH 8.3 7.96 7.56 7.90 7.27 7.86 CODmn,mgL-1? 3.8 5.2 1.0 2.5 2.2 8.1 Na+，mgL-1? 67 68.1 67.8 66.2 Ca2+，mgL-1? 118.24 82.8 298.4 169.2 136.6 512.4 HCO3-，mgL-1? 180 162 324 213 170.8 463.6 SO2-，mgL-1?4 365 141 568 401 392 1428 Cl-，mgL-1? 68.6 52 490 121 116 394 SiO2，mgL-1? 16.2 25 33.6 27 16.2 52.6 SDI 3-4 細菌總數(shù)，個ml-1 110 6829
3 反滲透膜的污染特征和原因分析
反滲透膜投入使用后，就要受到水中雜物的污染，由于各地水源水質不同，所采取的預處理 工藝方法也不盡相同，所以反滲透的污染物各不相同，污堵的速度差別很大。即使同一個系統(tǒng)，每個周期的污染物也不完全相同，常常不止一種污染物，它們相互影響，加快了污堵速 率和污染的復雜性，增加了清洗難度。常見的污堵情況有以下幾種。
3.1膠體污堵
膠體污堵是一種普遍現(xiàn)象，不管是地下水還是地表水，總含有鐵鋁膠體、硅膠體、有機質膠體 ，預處理時加入的混凝劑，助凝劑，阻垢劑等形成的膠體，這些都可能沉積在膜表面形成膠體污染。使系統(tǒng)質差增加，產水量降低，脫鹽率下降。
3.2生物污堵
生物污堵主要發(fā)生在地表水處理系統(tǒng)和頻繁啟停操作的系統(tǒng)。單一的殺菌劑是不能將水中的各種細菌微生物全部殺死，系統(tǒng)設在死角區(qū)，或停用時間過長造成細菌微生物生長繁殖，粘附在膜表面形成生物粘膜。使系統(tǒng)運行壓差升高，產水量下降，脫鹽率先是略有上升，然后降低。
3.3化學結垢
化水結垢往往發(fā)生在二段，被濃縮鹽水中過量的溶解鹽沉淀而結垢。表現(xiàn)為原段壓降升高，脫鹽率下降，出力降低。只要調整好回收率和阻垢劑加量是可以控制的。
3.4顆粒堵
顆粒污堵往往發(fā)生在前端。主要原因是新系統(tǒng)投運時沖洗不徹底，保安過濾器缺陷致泥上、 細砂等腐蝕碎片通過?；蚴俏⒚诪V芯采用纏繞型號，絨毛脫落，還有是運行壓差高，使膜邊上的膜片脫落堵在下一個膜的前端。造成壓降升高、出力減小。這些是機械性污堵，是可以預防的。
膜污堵后的通性就是壓差升高，出力降低，脫鹽率降低。那么污堵到什么時候需要清洗呢。
4 膜清洗的確定
膜污染后其運行指標與投運相比，在產水量降低15%，校正后的壓差變化達15%或歸一化后的鹽通量達15%時應進行清洗。
這些指標是一種預防性的保守指標，我們試驗過其指標降低40%時進行清洗也能恢復到投運水平。另外有些單位也采用預防性的清洗，即每月定期清洗一次，來保持膜的清潔度和安全 穩(wěn)定運行。
5 污染物分析
5.1根據(jù)水質監(jiān)督分析
膜污染后，系統(tǒng)運行的表現(xiàn)是一段壓差升高，出力降低，脫鹽率微降。表明主要是膠體、細菌微生物污染。通過表1的RO進出水水質指標，根據(jù)物料平衡理論來計算出的結果表明污染物的主要是有機物、微生物和膠體。
5.2實物分析
利用小塑料片或鏡片試驗掛在RO裝置的一段壓力容器的入口水端，運行一個周期或一段時間后取出試驗掛片，并在其壓力容器壁上刮下污染物用作分析試樣。其污染物是棕黃色粘滑性膠狀物(象黃干油)。玻璃棒粘點進行燃燒有蛋白質香味，放在鉗鍋內燃燒同樣聞到蛋白質香 味，然后碳化。說明有機物含量很高。放入8%的鹽酸液中不溶解，只是顏色變成了灰白色。 若要知其化學成份，最好辦法是進行元素分析，但需大型、粘密、昂貴的分析儀器，一般的 應用企業(yè)不具備技術條件。??
6 高效的清洗配方是確保清洗質量的關鍵??
目前反滲透膜的清洗配方一般都是膜生產商提供的，按性能一般分為酸洗、堿洗、鹽洗和氧化清洗四大類。其配方是有保守性和關健技術的保密性，且還有不同地區(qū)，不同水質的差異性。所以各單位使用后其清洗效果相差很大。所以我們根據(jù)理論分析和現(xiàn)場試驗來選擇了優(yōu)效的配方。?
6.1選擇配方的理論依據(jù)?
污染物的元素分析是選擇組合配方的理論依據(jù)。根據(jù)上節(jié)中的定性分析篩選了國內外的幾十種清洗劑進行現(xiàn)場單體和復合配方的清洗試驗來選擇最佳清洗配方。這是簡單可靠的實用方法。?
6.2現(xiàn)場試驗確定優(yōu)效配方
將篩選出來的藥劑根據(jù)膜的要求調整配好濃度，PH值分裝在試驗杯中，將試驗的掛片或刮下的污染物等量的放入燒杯中，加熱到清洗溫度觀察其分散溶解狀況。有的能將污物分散成絲線狀，有的能將其污物完全剝落分散溶解成溶液。根據(jù)這種試驗結果，考慮藥劑的兼容性，再分析藥劑對人、對滲透膜和環(huán)境的影響效果來科學合理地選用優(yōu)效復合配方來清洗RO，將 取得優(yōu)異效果。在兩年多的50多次清洗試驗中，我們用了昂貴的進口藥劑、低廉的國產藥劑 ，低濃度的氧化劑清洗過滲透膜。其膜的脫鹽率與剛投運時的一樣，即97.5%，所以清洗是 有效的、成功的。
7 清洗工藝對清洗效果的影響試驗研究
清洗配方確定后，清洗工藝和操作是確保清洗質量的有效保證。為此，我們在現(xiàn)場這個大試驗室進行了無數(shù)次的試驗對比研究，找出了最優(yōu)的清洗工藝和操作方式。
7.1順流清洗和逆流清洗試驗比較
順流清洗就是清洗劑流向與運行時水流方向一致的清洗方式。逆流清洗是清洗液與運行時水流 方向相反的清洗方式。順洗是普遍采用的清洗工藝，對膠體污堵、結垢污堵的清洗效果較好 。理由是這兩種物質易化學溶解，且結垢主要在二段，所以脫落溶解后易隨水流沖出。我們 的膜污堵主要發(fā)生在一段各管中的前兩個膜，且主要是有機物和膠體的相互交叉污染，藥劑的作用主要是剝離、分散其污物、不能完全溶解。逆洗時其分散溶解的污物隨水流流出的距離比順洗時短得多，沖出的速度就快點，所以逆洗效果相對比順洗效果好一點。?
7.2分段清洗與混合清洗效果比較試驗
膜生產廠家對膜的清洗要求是分段清洗，且各段應配制新藥劑。目的是預防交叉污染。在此基礎上進行了混合清洗試驗，即用同一箱藥對一二段進行動靜交替，串聯(lián)清洗。多次清洗試驗證明清洗效果相當，且省時、省力、省錢。我們現(xiàn)在一直是混合清洗方式。?
7.3單一清洗與復合清洗試驗比較
對RO的清洗進行了單一的酸洗、堿洗及復合清洗試驗。復合清洗一是藥劑進行復合配方，二是酸洗、堿洗、氧化、絡合，殺菌分步進行，試驗證明復合清洗比單一清洗效果好，見表2。這是因為膜的污染是復雜的，最上一層通常是粘附著的微粒，膠體及生物物質等，第二層是積沉的鹽類及鐵鋁等金屬化合物，最靠近膜的第三層通常是為交叉結合的復雜硅酸鹽，絡合性的有機物等。只有將酸洗、堿洗、絡合清洗等程序連接起來復合清洗才能達到目的。
7.4動態(tài)清洗與動靜交替情況的比較
動態(tài)清洗就是一直以流動狀態(tài)清洗到結束。動靜交替清洗就是流動狀態(tài)時將溫度、PH值等調好后 再靜態(tài)浸泡一段時間的清洗方式。試驗說明，動靜交替清洗效果比單一動態(tài)清洗效果好。這是因為單一動態(tài)清洗沖刷，剝落下的污物被沖壓到格柵的邊角處成為死角，分散 、溶解的時間增長。至靜動浸泡時，壓實的污物又還散到藥液中，反應溶解加快。動靜交替 清洗與混合清洗相配合，省時、省力、省錢、效果好。
表2 反滲透清洗前后主要指標比較表
清洗方式
清洗前?一段壓力MPa
清洗后?一段壓力?MPa
清洗前?二段壓力MPa
清洗后?二段壓力?MPa
清洗前?排水壓力?MPa
清洗后?排水壓力?MPa
清洗前?一段流量?m3h-1
清洗后?一段流量?m3h-1
清洗前?二段流量?m3h-1
洗后?二段流量?m3h-1
清洗前? 脫鹽率%
清洗后?脫鹽率%
分段清洗
1.21
1.15
0.95
0.98
0.66
0.81
64.5
83.6
24
29.3
97.3
97.85
混合清洗
1.26
1.18
0.84
1.02
0.68
0.88
64.2
84.4
21.4
29.8
97.26
97.63
單一酸洗
1.17
1.15
0.81
0.89
0.56
0.67
52.3
64.6
20.2
23.2
98.2
97.76
單一堿洗
1.20
1.16
0.84
0.91
0.62
0.70
60.34
66.5
21.2
24
97.73
97.58
復合清洗
1.24
1.14
0.85
0.90
0.61
0.75
59.60
84.3
20.6
29.6
97.65
97.72
動態(tài)清洗
1.22
1.18
0.85
0.91
0.60
0.65
58.7
78.1
21
25.6
97.26
97.58
動靜循環(huán)清洗
1.25
1.16
0.88
0.92
0.62
0.72
60.4
83.8
21.9
29.5
97.52
97.59
7.5單管清洗與整體清洗比較?
單管清洗就是將某段(級)中的一根壓力容器解裂出來清洗該管中的膜。這種清洗效果比整體清洗效果好。道理就是藥劑濃度、流量等參數(shù)控制可靠。這種方式不影響生產，只是系統(tǒng)出力減小一點。但清洗時間長了。另外我們針對RO一段各管前的第一個膜有機物污染嚴重，壓降大等問題搞了一套單膜清洗工藝，一次性將一段各管的第一個膜取出，清洗檢驗其膜的性能指標后從末端裝入，效果好。??
8清洗技術參數(shù)控制對清洗質量影響試驗
8.1清洗溫度、PH值對清洗效果的試驗探索?
清洗溫度和PH值直接影響膜的化學穩(wěn)定性和清洗效果。溫度升高，有利于化學反應加快，提高清洗質量，但也增加了膜的溶解性。溫度低、效果差。溫度控制在什么參數(shù)為好，DOW膜 控制在35～40℃內，對膜無影響，效果大有提高。PH值高有利于有機物、微生物的清洗，PH 值低有利于垢和金屬氧化物的清洗。DOW公司技術人員到清洗現(xiàn)場指導工作時對我們在他們 規(guī)定的PH值指標上放寬0.5-1.0單位提出個看法，試驗說明酸堿性增加，清洗質量提高。兩年多的運行、幾十次的清洗，膜的脫鹽率一直保持在投運時的97.5%指標上，說明清洗參數(shù)還是控制得合適安全的。?
8.2清洗流量、壓差與清洗效果的關系探索?
清洗的原則應是低壓差，大通量的清洗方式，單個膜的平均壓降應控制在0.06MPa內。清洗流量小就偏流，有死角，流量大易損壞膜。試驗證明清洗流量是運行流量的1.0-1.2倍最合適。在藥劑的作用下，這個流速就能保證在正常運行時粘附在膜表面、網絡中的污染物充分接觸藥劑反應溶解分散后沖刷出去，沒有死角和偏流現(xiàn)象，清洗效果好。??
9清洗監(jiān)督和效果評估??
清洗過程中必須認真監(jiān)督系統(tǒng)壓降，清洗流量、溫度，分析監(jiān)測藥液濃度、PH值及清洗液顏色變化情況，應嚴格控制在規(guī)定的范圍內。當藥劑濃度或PH值連續(xù)兩次測定值穩(wěn)定不變時， 清洗結束。然后用甲醛或異塞唑啉酮等殺菌劑對全系統(tǒng)殺菌。?
投運后對其清洗效果進行評估，其各段壓力、流量、脫鹽率等指標與上周期投時的指標換算成標準狀態(tài)進行比較，脫鹽率應無變化，出力相差2%內效果理想、大于3%時下次清洗應調整 配方，嚴格控制清洗參數(shù)。?
10結束語??
反滲透膜清洗采用復合清洗、并配合殺菌處理，效果好，確保運行周期。?
反滲透處理地表水，應重在做好預處理，減少清洗頻率，延長膜的使用壽命。我們正在尋找新效藥劑，強化混凝殺菌處理，無閥濾池也改為了無煙煤石英砂雙濾料過濾。并準備上活性碳過濾器過濾處理，以達到上述目的。?
科學選擇滲透膜，減少清洗次數(shù)，確保安全生產。BW-30-400膜應用在我們這種地表水處理上不太合適，調查研究了國內外膜用戶，地表水應使用通道大一點，光潔度高，電中性和親水性的膜，減緩污堵速率，延長運行周期和使用壽命。?
膜的清洗是項新技術，膜的污染又有很強的地域水源性，在理論和實踐中需要不斷探索、完善，形成一套規(guī)范的清洗技術，以確保膜的安全穩(wěn)定運行。
參考文獻
1.趙廣英等.反滲透膜的污染分析及其清洗〔J〕.工業(yè)水處理.2000-01,20(1):25～27.
?
2.Dr.ROBERTL.NING.Reverse Osmosis membrane Cleaning Technologies,1999.6.?
3.Zahid.Amjad著,殷琦等譯.反滲透——膜技術,水化學和工業(yè)應用〔M〕.化學工業(yè)出版社.1999.9
來源：資源與環(huán)境