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【摘 要】 反渗透膜在应用过程中的化学清洗至关重要，本文以某实际工程为基础，详细阐述了反渗透设备的化学清洗与运行维护，对于反渗透膜的广泛应用具有一定的实际意义。
【关键词】 反渗透膜；化学清洗；运行；维护
随着水资源的匮乏及人们对工业、饮用水品质要求的提高，反渗透技术越来越得到广泛的应用。反渗透应用领域可分为两大类：水纯化和溶质浓缩。主要用于水的纯化，如海水和苦咸水脱盐制饮用水，以及制备半导体工业、医药、化学工业中所需的超纯水；反渗透也用于浓缩过程，包括：食品工业中果汁、糖、咖啡的浓缩；电镀和印染工业中废水的浓缩；奶品工业中生产干酪前牛奶的浓缩[1]。
尽管反渗透技术的应用越来越广泛，然而，在其应用过程中，由于膜的选择性作用，在膜表面总会发生体系中组分的浓缩而引起的膜污染及浓差极化现象，使得膜通量衰减和操作压力的增大，从而导致设备的成本增加以及产品质量下降，因此，膜污染是制约膜分离技术广泛应用的主要因素。为了保证稳定的膜通量与使用寿命，提高工程的经济可行性，要求在工艺设计过程中注重考虑膜污染与清洗的控制问题[2]。由此可见，反渗透设备的化学清洗及设备的运行维护显得尤为重要。为了最大化地满足工程中投资最低、吨水制水成本最低、出水水质安全可靠、设备能连续稳定运行等目的，需要在前期设计及后期操作过程中进行系统考虑。膜设计通量选择较高，会减少投资成本，但膜通量较高会增加膜污染的程度，使得膜清洗频率增加，降低系统的工作时间，而且膜清洗频繁会造成膜寿命下降[3]。一个典型反渗透膜工程的清洗及运行维护的成败有可能关系到膜技术在此领域的推广进程[4]。
本文以某工程实例为基础详细讲述了反渗透系统的化学清洗及运行维护情况，为反渗透系统的化学清洗提供可靠的工程依据。
1 反渗透设备系统概述
某工程反渗透系统的基本工艺流程简图（含水量平衡）如图1所示，
图1 工艺流程简图
本工程为两段式反渗透系统，为保证反渗透系统处于最佳运行状态，且能长久使用，须将原水通过预处理，使预处理后的水达到反渗透进水要求。反渗透膜的进水条件见下表：
表1 反渗透进水条件
温度℃ pH SDI3 Mn2+（mg/l） Fe2+（mg/l） 游离余氯（mg/l） CODMn（mg/l）
5-35 4-11（运行）
2.5-11（清洗） <3 <0.3 <0.1 不得有 <3
2 反渗透设备的清洗
2.1清洗条件
当膜污染达到一定程度时，需要对反渗透系统进行清洗以维护反渗透膜的寿命，本工程中当反渗透系统达有下述情况之—发生时应对反渗透膜系统予以清洗。
（1）在正常压力下产品水流量降至正常值的10-15%；
（2）为了维持正常的产品水流量，经温度校正后的给水压力增加了10-15%；
（3）产品水质降低10-15%；盐透过率增加10-15%；
（4）使用压力增加10～15%；
（5）各段间的压差增加明显（也许没有仪表来监测这一迹象）。
2.2化学清洗
本工程中对反渗透设备的清洗准备过程为，根据膜元件污染物质的性质，选择合适的清洗液，准备好所用药品；确保系统管路清洁，清洗保安滤芯已经正确安装；将清洗箱加除鹽水至2/3液位处；准备好清洗过程化验所需的仪器和药品。
清洗的操作过程为，打开清洗泵进出口阀，启动清洗泵，打开清洗泵出口循环阀；将清洗所用药品分别溶解后，通过加药口倒入清洗箱中；药品完全溶解后，往清洗箱加入除盐水至规定液位处并混合均匀；取样化验清洗液PH和温度合格。
首先用除盐水冲洗反渗透膜组件和系统管道，关闭RO进水阀、产品水出口手动阀、浓水出口调节阀。关闭产水不和格排放自动阀、冲洗浓水侧排放阀。
清洗第一段：完全打开一段化学清洗进口阀，化学清洗浓水侧回水阀和产品水回水阀；关闭清洗药液循环阀，打开清洗保安过滤器排气阀，稍微打开进口阀以排除清洗保安过滤器内空气。调节保安过滤器出口阀，使清洗液以低流量和40-60PSI的运行压力向反渗透设备打入清洗液，循环清洗5-15分钟，然后再用中流量循环清洗10-15分钟。然后停清洗水泵并关闭阀，使膜元件浸泡在清洗液中，浸泡1小时。若膜污染情况较严重或清洗较难去除的污染物，浸泡时间可适当延长。结束浸泡后，以标准清洗流量再次循环清洗20-60分钟即可结束清洗。
用除盐水对RO膜组件进行冲洗，并将冲洗水排入地沟。
清洗第二段的方法与清洗第一段相同。确认RO冲洗干净后，可重新运行RO设备。清洗后的RO装置在开始运行时，应将运行初期约30分钟的产品水排放掉。
清洗时的pH值和温度范围如下表所示：
表2 清洗时温度和pH值
温度℃ <37 <35 <30 <25
pH 3-10 2-11 2-11.5 2-12
2.3反渗透清洗注意事项
根据本工程经验，反渗透系统在清洗时需要注意的事项包括：
（1）正常清洗时，清洗系统压力采用使系统基本不能产出纯水时的压力为最好，清洗液温度基本保持在20-40℃。必须用反渗透产品水或去离子水配制清洗药液，药液混合要均匀。
（2）清洗时要将反渗透压力容器和管道内的存水排掉，再把清洗过程中产生的浓缩液向清洗药箱循环。如果回流清洗液明显变色或浑浊应重新准备清洗药液。若回流清洗液PH变化超过0.5，应重新调整PH或更换清洗液。
（3）按规定时间清洗完成后，应立即用反渗透产品水或去离子水进行冲洗。冲洗时间一般为30-60分钟，并将反渗透出口水放掉（开产水不合格自动阀、冲洗浓水侧排放自动阀）。 （4）确认冲洗完成后，最好立即投入正常运行，化学清洗后至投入運行时间不得超过24小时。
3 反渗透设备运行维护
为保证反渗透膜的使用寿命，需要严格控制进水水质，同时反渗透设备在运行中需要维护才能保证反渗透膜的寿命及整个设备的使用，其维护包括以下几个方面：
（1）及时调整RO一段进水ORP（≤180mv）、压力和流量；二段进水压力；浓水排放压力、浓水流量；产品水流量及产品水电导率在规定范围内。
（2）进水压力不得大于1.5Mpa（设定值，可根据实际运行情况调整）。在满足产水量和水质的前提下，控制操作压力在尽量低的压力值，这样有利于降低膜的水通量衰减，减少膜的更换率。
（3）如进水温度低于设计温度，应根据水温-产水量曲线进行修正，调整进水温度，控制回收率在设计范围，而且浓水排放量不得低于设计值。
（4）检查电机及水泵的声音、温度、油位是否正常，加药泵加药量是否正确。
（5）应每小时对运行参数进行记录，主要内容包括：
保安过滤器的进口压力和出口压力；给水：ORP值、电导率、压力、流量、水温；产水：电导率、压力、流量；浓水：流量、压力及二段进水压力；药剂规格、投加量
（6）反渗透装置停运后，为防止微生物的生长，应对系统进行冲洗，冲洗水不能含有阻垢剂类。反渗透系统如停运超过24小时，则应采取必要的保护措施。亚硫酸氢钠可用作微生物生长的抑制剂，在使用亚硫酸氢钠控制生物生长时，可以500ppm的剂量每天加入30～60分钟；用于膜元件长期停运保护时，可用1%的亚硫酸氢钠作为其保护液。
4 结束语
随着反渗透膜系统的广泛应用，反渗透膜的清洗技术及设备的运行维护越来越得到重视，是反渗透膜技术推广的重要环节。然而，反渗透膜污染情况及针对反渗透设备的清洗方法、清洗方式及清洗清洗周期及设备的运行维护需要工程经验的积累，以保证了清洗工艺及时有效选取与膜运行工艺的改进。针对不同的工程经验，逐渐形成全面可靠而且自动化的清洗系统是反渗透膜清洗发展的方向。
参考文献：
[1]许振良.膜法水处理技术[M].化学工业出版社，2001：30.
[2]郭春禹，邸国柱.工程应用中膜反污染技术的探讨[P].中国国际绿色电力技术交流会论文集，2007，6：45-48
[3]靖大为，江海，仲怀明等.反渗透膜清洗过程中的污染评价[J].净水技术，2007，26（6）：23-25.
[4]郭春禹，原学贵，齐宏等.膜清洗技术与经济分析[J].清洗世界，2009，25（11）：37-43.
【关键词】 反渗透膜；化学清洗；运行；维护
随着水资源的匮乏及人们对工业、饮用水品质要求的提高，反渗透技术越来越得到广泛的应用。反渗透应用领域可分为两大类：水纯化和溶质浓缩。主要用于水的纯化，如海水和苦咸水脱盐制饮用水，以及制备半导体工业、医药、化学工业中所需的超纯水；反渗透也用于浓缩过程，包括：食品工业中果汁、糖、咖啡的浓缩；电镀和印染工业中废水的浓缩；奶品工业中生产干酪前牛奶的浓缩[1]。
尽管反渗透技术的应用越来越广泛，然而，在其应用过程中，由于膜的选择性作用，在膜表面总会发生体系中组分的浓缩而引起的膜污染及浓差极化现象，使得膜通量衰减和操作压力的增大，从而导致设备的成本增加以及产品质量下降，因此，膜污染是制约膜分离技术广泛应用的主要因素。为了保证稳定的膜通量与使用寿命，提高工程的经济可行性，要求在工艺设计过程中注重考虑膜污染与清洗的控制问题[2]。由此可见，反渗透设备的化学清洗及设备的运行维护显得尤为重要。为了最大化地满足工程中投资最低、吨水制水成本最低、出水水质安全可靠、设备能连续稳定运行等目的，需要在前期设计及后期操作过程中进行系统考虑。膜设计通量选择较高，会减少投资成本，但膜通量较高会增加膜污染的程度，使得膜清洗频率增加，降低系统的工作时间，而且膜清洗频繁会造成膜寿命下降[3]。一个典型反渗透膜工程的清洗及运行维护的成败有可能关系到膜技术在此领域的推广进程[4]。
本文以某工程实例为基础详细讲述了反渗透系统的化学清洗及运行维护情况，为反渗透系统的化学清洗提供可靠的工程依据。
1 反渗透设备系统概述
某工程反渗透系统的基本工艺流程简图（含水量平衡）如图1所示，
图1 工艺流程简图
本工程为两段式反渗透系统，为保证反渗透系统处于最佳运行状态，且能长久使用，须将原水通过预处理，使预处理后的水达到反渗透进水要求。反渗透膜的进水条件见下表：
表1 反渗透进水条件
温度℃ pH SDI3 Mn2+（mg/l） Fe2+（mg/l） 游离余氯（mg/l） CODMn（mg/l）
5-35 4-11（运行）
2.5-11（清洗） <3 <0.3 <0.1 不得有 <3
2 反渗透设备的清洗
2.1清洗条件
当膜污染达到一定程度时，需要对反渗透系统进行清洗以维护反渗透膜的寿命，本工程中当反渗透系统达有下述情况之—发生时应对反渗透膜系统予以清洗。
（1）在正常压力下产品水流量降至正常值的10-15%；
（2）为了维持正常的产品水流量，经温度校正后的给水压力增加了10-15%；
（3）产品水质降低10-15%；盐透过率增加10-15%；
（4）使用压力增加10～15%；
（5）各段间的压差增加明显（也许没有仪表来监测这一迹象）。
2.2化学清洗
本工程中对反渗透设备的清洗准备过程为，根据膜元件污染物质的性质，选择合适的清洗液，准备好所用药品；确保系统管路清洁，清洗保安滤芯已经正确安装；将清洗箱加除鹽水至2/3液位处；准备好清洗过程化验所需的仪器和药品。
清洗的操作过程为，打开清洗泵进出口阀，启动清洗泵，打开清洗泵出口循环阀；将清洗所用药品分别溶解后，通过加药口倒入清洗箱中；药品完全溶解后，往清洗箱加入除盐水至规定液位处并混合均匀；取样化验清洗液PH和温度合格。
首先用除盐水冲洗反渗透膜组件和系统管道，关闭RO进水阀、产品水出口手动阀、浓水出口调节阀。关闭产水不和格排放自动阀、冲洗浓水侧排放阀。
清洗第一段：完全打开一段化学清洗进口阀，化学清洗浓水侧回水阀和产品水回水阀；关闭清洗药液循环阀，打开清洗保安过滤器排气阀，稍微打开进口阀以排除清洗保安过滤器内空气。调节保安过滤器出口阀，使清洗液以低流量和40-60PSI的运行压力向反渗透设备打入清洗液，循环清洗5-15分钟，然后再用中流量循环清洗10-15分钟。然后停清洗水泵并关闭阀，使膜元件浸泡在清洗液中，浸泡1小时。若膜污染情况较严重或清洗较难去除的污染物，浸泡时间可适当延长。结束浸泡后，以标准清洗流量再次循环清洗20-60分钟即可结束清洗。
用除盐水对RO膜组件进行冲洗，并将冲洗水排入地沟。
清洗第二段的方法与清洗第一段相同。确认RO冲洗干净后，可重新运行RO设备。清洗后的RO装置在开始运行时，应将运行初期约30分钟的产品水排放掉。
清洗时的pH值和温度范围如下表所示：
表2 清洗时温度和pH值
温度℃ <37 <35 <30 <25
pH 3-10 2-11 2-11.5 2-12
2.3反渗透清洗注意事项
根据本工程经验，反渗透系统在清洗时需要注意的事项包括：
（1）正常清洗时，清洗系统压力采用使系统基本不能产出纯水时的压力为最好，清洗液温度基本保持在20-40℃。必须用反渗透产品水或去离子水配制清洗药液，药液混合要均匀。
（2）清洗时要将反渗透压力容器和管道内的存水排掉，再把清洗过程中产生的浓缩液向清洗药箱循环。如果回流清洗液明显变色或浑浊应重新准备清洗药液。若回流清洗液PH变化超过0.5，应重新调整PH或更换清洗液。
（3）按规定时间清洗完成后，应立即用反渗透产品水或去离子水进行冲洗。冲洗时间一般为30-60分钟，并将反渗透出口水放掉（开产水不合格自动阀、冲洗浓水侧排放自动阀）。 （4）确认冲洗完成后，最好立即投入正常运行，化学清洗后至投入運行时间不得超过24小时。
3 反渗透设备运行维护
为保证反渗透膜的使用寿命，需要严格控制进水水质，同时反渗透设备在运行中需要维护才能保证反渗透膜的寿命及整个设备的使用，其维护包括以下几个方面：
（1）及时调整RO一段进水ORP（≤180mv）、压力和流量；二段进水压力；浓水排放压力、浓水流量；产品水流量及产品水电导率在规定范围内。
（2）进水压力不得大于1.5Mpa（设定值，可根据实际运行情况调整）。在满足产水量和水质的前提下，控制操作压力在尽量低的压力值，这样有利于降低膜的水通量衰减，减少膜的更换率。
（3）如进水温度低于设计温度，应根据水温-产水量曲线进行修正，调整进水温度，控制回收率在设计范围，而且浓水排放量不得低于设计值。
（4）检查电机及水泵的声音、温度、油位是否正常，加药泵加药量是否正确。
（5）应每小时对运行参数进行记录，主要内容包括：
保安过滤器的进口压力和出口压力；给水：ORP值、电导率、压力、流量、水温；产水：电导率、压力、流量；浓水：流量、压力及二段进水压力；药剂规格、投加量
（6）反渗透装置停运后，为防止微生物的生长，应对系统进行冲洗，冲洗水不能含有阻垢剂类。反渗透系统如停运超过24小时，则应采取必要的保护措施。亚硫酸氢钠可用作微生物生长的抑制剂，在使用亚硫酸氢钠控制生物生长时，可以500ppm的剂量每天加入30～60分钟；用于膜元件长期停运保护时，可用1%的亚硫酸氢钠作为其保护液。
4 结束语
随着反渗透膜系统的广泛应用，反渗透膜的清洗技术及设备的运行维护越来越得到重视，是反渗透膜技术推广的重要环节。然而，反渗透膜污染情况及针对反渗透设备的清洗方法、清洗方式及清洗清洗周期及设备的运行维护需要工程经验的积累，以保证了清洗工艺及时有效选取与膜运行工艺的改进。针对不同的工程经验，逐渐形成全面可靠而且自动化的清洗系统是反渗透膜清洗发展的方向。
参考文献：
[1]许振良.膜法水处理技术[M].化学工业出版社，2001：30.
[2]郭春禹，邸国柱.工程应用中膜反污染技术的探讨[P].中国国际绿色电力技术交流会论文集，2007，6：45-48
[3]靖大为，江海，仲怀明等.反渗透膜清洗过程中的污染评价[J].净水技术，2007，26（6）：23-25.
[4]郭春禹，原学贵，齐宏等.膜清洗技术与经济分析[J].清洗世界，2009，25（11）：37-43.