反滲透膜清洗過(guò)程中的污染評(píng)價(jià)

1、凈水技術(shù)Vol.26No.62007近年來(lái)反滲透膜技術(shù)在國(guó)內(nèi)得到了迅速發(fā)展。據(jù)估計(jì)2006年國(guó)內(nèi)8in反滲透膜元件的銷(xiāo)售量超過(guò)15萬(wàn)支4in膜元件超過(guò)12萬(wàn)支國(guó)內(nèi)處于運(yùn)行狀態(tài)的8in元件超過(guò)38萬(wàn)支4in元件超過(guò)22萬(wàn)支。面對(duì)如此巨大的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)不僅銷(xiāo)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(guān)注。膜清洗領(lǐng)域中2000年以前8in元件清洗基本由設(shè)備甲方或工程企業(yè)完成兩者所占市場(chǎng)比例約為7∶3膜清洗的專(zhuān)業(yè)企業(yè)尚不多見(jiàn)。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(chéng)、西安千騰等諸多膜清洗專(zhuān)業(yè)企業(yè)已大量涌現(xiàn)占領(lǐng)了膜清洗市場(chǎng)的約30%。由于4in膜系統(tǒng)的規(guī)模較小、地域分散、污染嚴(yán)重、清洗頻繁、更換期短絕大部分膜元件由設(shè)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(yuǎn)低于8in系統(tǒng)。反滲透工藝已經(jīng)占領(lǐng)了水處理領(lǐng)域中相當(dāng)大的市場(chǎng)份額但其膜系統(tǒng)及膜元件的清洗效果關(guān)乎到全國(guó)工作期內(nèi)近20億元價(jià)值膜產(chǎn)品的運(yùn)行狀況與運(yùn)行壽命關(guān)乎

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

4、性能指標(biāo)盡可能恢復(fù)到初始值。膜清洗過(guò)程的首要任務(wù)是評(píng)價(jià)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(xiàng)指標(biāo)的污染前初值與污染后現(xiàn)值之間的差異。目前三項(xiàng)指標(biāo)的初始值多參考膜產(chǎn)品手冊(cè)中給出的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下的性能指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中所發(fā)生的有機(jī)、無(wú)機(jī)及生物等膜污染均將不同程度上造成該三項(xiàng)指標(biāo)的逐步惡化。1.1膜元件性能指標(biāo)初始值的離散性反滲透膜清洗過(guò)程中的污染評(píng)價(jià)靖大為1江海1仲懷明2徐平2(1.天津城市建設(shè)學(xué)院膜技術(shù)研究

5、中心天津3003842.美國(guó)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(píng)價(jià)的概念?；谀ぴ笾笜?biāo)的離散性強(qiáng)調(diào)了離線膜清洗時(shí)元件出廠測(cè)試指標(biāo)對(duì)于污染評(píng)價(jià)的意義?；谀は到y(tǒng)初始運(yùn)行指標(biāo)明確了膜系統(tǒng)污染評(píng)價(jià)的兩個(gè)基本方法。關(guān)鍵詞反滲透系統(tǒng)膜污染膜運(yùn)行指標(biāo)AnalysisofFoulestimatinginReverseOsmosisMembraneCleaningJingDawei1JiangHai1Zhon

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

7、ingofROmembraneperformancesignificanceoftestedindexesofnewelementsinfoulingestimatingwasemphasized.AccordingtoROsystemsinitialoperationalperformancetwobasicwaysoffoulingestimatingonROsystemwereintroduced.Keywordsreverseo

8、smosissystemmembranefoulingmembraneoperationalindex凈水技術(shù)WATERPURIFICATIONTECHNOLOGY15凈水技術(shù)Vol.26No.62007透系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)》(化學(xué)工業(yè)出版社2006年版)一書(shū)。如果清洗工作人員能夠正確掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件的使用方法并按上述過(guò)程有效修改膜元件的性能指標(biāo)則可以更加有效地評(píng)價(jià)膜元件的污染程度。首次離線清洗時(shí)以膜元件出廠指標(biāo)為參照不僅可以準(zhǔn)確評(píng)價(jià)膜元件的

9、污染程度并且可以準(zhǔn)確評(píng)價(jià)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(biāo)并以此為下一次清洗的參照則可準(zhǔn)確評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)反滲透膜的污染主要是有機(jī)物、無(wú)機(jī)物與微生物三大類(lèi)對(duì)應(yīng)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(duì)無(wú)機(jī)物污染更有效堿性藥劑對(duì)有機(jī)物污染效果最佳而微生物污染則應(yīng)采用非氧化性殺菌劑而過(guò)度的化學(xué)清洗對(duì)于反滲透膜的性能與壽命均會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影

10、響。因此高效及合理地進(jìn)行膜元件清洗不僅要求正確評(píng)價(jià)膜元件的污染程度還應(yīng)盡量準(zhǔn)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(jī)物污染主要在系統(tǒng)前端系統(tǒng)后端主要發(fā)生無(wú)機(jī)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(guò)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(jiǎn)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(shí)嚴(yán)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(guò)多次拆裝設(shè)備甲方應(yīng)建立反滲透系統(tǒng)的相關(guān)檔案以詳細(xì)記載每次拆裝的膜元件位置從而為有針對(duì)性地進(jìn)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(píng)價(jià)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(yán)重污染或經(jīng)多次在線清洗后所進(jìn)行的較為徹底的膜清洗過(guò)程而膜系統(tǒng)的在線清洗是更頻繁更方便的清洗過(guò)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(jìn)行系統(tǒng)污染評(píng)價(jià)。3.1系統(tǒng)運(yùn)行條件的隨機(jī)性

12、變化與膜元件污染評(píng)價(jià)相類(lèi)似對(duì)于一般恒定給水壓力系統(tǒng)而言評(píng)價(jià)系統(tǒng)運(yùn)行性能的三項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)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(píng)價(jià)對(duì)象就是系統(tǒng)運(yùn)行指標(biāo)初始值與現(xiàn)值之間的差異而膜系統(tǒng)實(shí)時(shí)的運(yùn)行指標(biāo)存在以下四個(gè)主要影響因素并各具特征:一是各個(gè)膜元件初始指標(biāo)的離散性導(dǎo)致了系統(tǒng)初始運(yùn)行指標(biāo)的離散性。二是給水溫度等環(huán)境參數(shù)的周期性波動(dòng)導(dǎo)致了運(yùn)行指標(biāo)的周期性波動(dòng)產(chǎn)水量與壓力差的波動(dòng)幅度漸衰而脫鹽率的波動(dòng)幅度漸增。三是給水壓力與系統(tǒng)收率等運(yùn)

13、行參數(shù)的隨機(jī)變化導(dǎo)致運(yùn)行指標(biāo)的隨機(jī)變化。四是膜污染造成的系統(tǒng)運(yùn)行指標(biāo)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(yùn)行時(shí)間及給水溫度的變化示意曲線。膜元件初始指標(biāo)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(yùn)行指標(biāo)具有一定程度的不確定性用系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件模擬計(jì)算系統(tǒng)的初始運(yùn)行指標(biāo)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(yùn)行指標(biāo)即為某一定值。為測(cè)定該系統(tǒng)初始指標(biāo)