應(yīng)用于飲用水系統(tǒng)的反滲透膜污染狀況及清洗方法的研究

李建樹(shù) 徐守疆 王婷

（1．朔黃鐵路發(fā)展有限責(zé)任公司，河北滄州062350；2．天津邦盛凈化設(shè)備有限公司，天津300123）

0 引言

反滲透系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，進(jìn)水中含有的懸浮物質(zhì)、溶解物質(zhì)以及微生物繁殖等原因都會(huì)造成膜元件污染。污染物的累積情況可以通過(guò)系統(tǒng)運(yùn)行記錄中的運(yùn)行壓力、產(chǎn)水量、電導(dǎo)率等參數(shù)得知。膜元件受到污染時(shí)，往往通過(guò)清洗來(lái)恢復(fù)膜元件的性能。清洗的方法有兩種：物理清洗和化學(xué)清洗。物理清洗是不改變污染物的性質(zhì)，用力量使污染物排出膜元件，恢復(fù)膜元件的性能。化學(xué)清洗是使用相應(yīng)的化學(xué)藥劑，改變污染物的組成或?qū)傩裕謴?fù)膜元件的性能。吸附性低的粒子狀污染物可以通過(guò)物理清洗的方法達(dá)到效果，物理清洗不在此處做過(guò)多的研究。對(duì)膜的吸附性強(qiáng)的污染物使用物理清洗的方法很難達(dá)到預(yù)期效果，應(yīng)采用化學(xué)清洗的方法。

1 化學(xué)清洗的常規(guī)藥劑種類及用量介紹

一般來(lái)說(shuō)，先采用高pH值的藥劑去除微生物，然后采用低pH值的藥劑清洗無(wú)機(jī)垢類或金屬氧化物污染。如果選擇藥劑不當(dāng)，可能會(huì)使污染惡化。

藥劑介紹：

（1）2%檸檬酸的低pH清洗液。對(duì)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），金屬氧化物或氫氧化物（鐵、錳、銅、鎳、鋅等），及無(wú)機(jī)膠體十分有效。

（2）0．1%氫氧化鈉和0．03%十二烷基磺酸鈉的高pH混合液。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。

2 實(shí)驗(yàn)方法與結(jié)果

2．1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

化學(xué)清洗是膜元件保留在壓力容器中進(jìn)行，如圖1所示。清洗設(shè)備一般包括清洗水箱、循環(huán)泵、高壓泵、壓力表、溫度表、閥門、壓力容器、流量計(jì)以及管線。

2．2 實(shí)驗(yàn)方法與實(shí)驗(yàn)結(jié)果

（1）以清洗美國(guó)海德能反滲透膜ESPA2－4040為例，原水電導(dǎo)率為750us/cm，清洗前首先模擬運(yùn)行，開(kāi)啟高壓泵，調(diào)節(jié)閥門，膜前壓力控制在0．8MPa，并記錄運(yùn)行數(shù)據(jù)。

（2）配藥：清洗水箱容積為200L，堿洗時(shí)投加0．2kg固態(tài)氫氧化鈉+0．2kg濃度為30%的液態(tài)十二烷基磺酸鈉；酸洗時(shí)投加4kg固態(tài)檸檬酸。

（3）對(duì)反滲透膜分別進(jìn)行堿洗和酸洗，化學(xué)清洗結(jié)束后開(kāi)啟高壓泵，調(diào)節(jié)閥門，膜前壓力控制在0．8MPa，并記錄運(yùn)行數(shù)據(jù)。

（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1、2、3所示。

表1 清洗前、后參數(shù)比較

測(cè)試條件：膜前壓力0．8MPa，水溫15℃，pH值6．5－7．0，給水電導(dǎo)率750us/cm。

表2 清洗前、后參數(shù)比較

測(cè)試條件：膜前壓力0．8MPa，水溫25℃，pH值6．5－7．0，給水電導(dǎo)率750us/cm。

表3 清洗前、后參數(shù)比較

測(cè)試條件：膜前壓力0．8MPa，水溫35℃，pH值6．5－7．0，給水電導(dǎo)率750us/cm。

2．3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

（1）根據(jù)表1、2、3可以看出，堿洗后產(chǎn)水量分別增加15．38%、21．43%、25%，酸洗后產(chǎn)水量相較堿洗后分別增加20%、23．53%、25%（如圖2所示），這表明采用的化學(xué)清洗方法是有效的，并且酸洗效果明顯好于堿洗效果；同時(shí)說(shuō)明飲用水處理系統(tǒng)內(nèi)反滲透膜受無(wú)機(jī)鹽垢、金屬氧化物或氫氧化物，及無(wú)機(jī)膠體的污染更為嚴(yán)重，所以清洗效果更為明顯。

（2）根據(jù)表1、2、3可以看出，堿洗后脫鹽率分別增加5．06%、4．78%、3．46%，酸洗后脫鹽率相較堿洗后分別增加8．04%、7．95%、7．91%（如圖3所示），這表明采用的化學(xué)清洗方法是有效的，并且從水質(zhì)考慮，酸洗效果明顯好于堿洗效果；同時(shí)也說(shuō)明飲用水處理系統(tǒng)內(nèi)反滲透膜受無(wú)機(jī)鹽垢、金屬氧化物或氫氧化物，及無(wú)機(jī)膠體的污染更為嚴(yán)重，所以清洗效果更為明顯。

（3）根據(jù)表1、2、3可以看出，在不同溫度下產(chǎn)水量與脫鹽率的變化趨勢(shì)（如圖4、5所示），產(chǎn)水量隨溫度的升高而增加，脫鹽率隨溫度的升高而降低。

3 結(jié)論

根據(jù)上文的實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)分析，可以得到以下結(jié)論：

（1）飲用水處理系統(tǒng)內(nèi)反滲透膜受無(wú)機(jī)鹽垢、金屬氧化物或氫氧化物，及無(wú)機(jī)膠體的污染更為嚴(yán)重，堿洗與酸洗相結(jié)合的方式為最佳化學(xué)清洗方案。

（2）反滲透膜產(chǎn)水量隨水溫的升高而增加，反滲透膜脫鹽率隨水溫的升高而降低。