新华区锅炉系统DTRO碱性清洗剂,膜清洗剂

为某环保公司垃圾渗滤液处理的DTRO系统，工程师的指导下，使用膜清洗剂，对其DTRO系统进行尝试性化学清洗，将已处于无法运行状态的DTRO系统恢复正常运行，得到客户方对清洗剂的肯定。

该项目工艺流程：垃圾渗滤液→初沉池→调节池→IOC→AO系统→外置式管式超滤→化学软化→微滤TUF系统→（阻垢剂、盐酸、还原剂）反渗透系统→反渗透产水池

反渗透浓缩液池→DTRO系统（阻垢剂）→清水池

反渗透系统：#1RO，3:2排列(5芯)；#2RO，2:1排列（5芯）。

DTRO系统：1套，40支膜柱。


2.DTRO系统运行状态

本次对DTRO系统进行化学清洗前，了解到DTRO系统已运行3年左右时间，至2020年9月份部分膜柱存在导流盘损坏问题，已导致DTRO系统根本无法运行。经过检查该系统40支膜柱中只有11支导流盘正常，但因为膜片污堵情况严重，运行压差过大，系统已经无法正常开机运行。从现场拆下的膜片情况来看，膜片覆盖厚厚一层粘泥类的综合性污堵物，污染情况非常严重（见图1和图2）：

从图1及图2现场拆解的膜片污堵的情况可明显看出，其表面覆盖厚厚一层粘泥类污堵物，严重污堵流道及膜面，导致DTRO系统无法正常开机运行，系统处于报废状态。

3.化学清洗情况

3.1膜清洗剂清洗过程

①酸性清洗

⑴清洗前采用干净水对DTRO系统进行冲洗，冲洗结束后清洗水箱中置入约500L干净水，启动清洗水泵对DTRO系统进行循环，按照1:40质量比加入0.5桶膜酸性清洗剂，循环过程中监测清洗液pH值变化情况，pH值一直上涨时，再继续补加0.5桶膜酸性清洗剂，循环清洗1小时。

此时清洗液颜色已较深，详见图3：

图片
图3：遍膜酸性清洗剂清洗时的溶液

⑵循环清洗1小时后，因清洗液颜色变化过大，将该清洗液排放，清洗水箱补充干净水后对DTRO系统进行冲洗，冲洗至浓水排水至清澈状态。

⑶冲洗结束后清洗水箱中置入约500L干净水，启动清洗水泵对DTRO系统进行循环，按照1:40质量比加入0.5桶膜酸性清洗剂，循环过程中监测清洗液pH值变化情况，此时清洗液pH值已处于稳定状态，维持在2左右。

⑷循环清洗1小时后，清洗液pH值已稳定，且清洗液颜色也无明显变化，详见图4

图4：膜酸性清洗剂遍清洗时的溶液

将清洗液排放后，清洗水箱补充干净水对DTRO系统进行冲洗，冲洗至浓水排水pH至6-7，酸性清洗结束。

纳滤是一种分离尺度介于超滤及反渗透之间的压力驱动膜分离技术，也被称为低压反渗透。主流的商用纳滤膜是通过界面聚合方法制备的超薄复合膜，通常在聚砜基膜上合成超薄聚酰胺分离层。聚酰胺具有可电离的羧基和氨基官能团，其表面荷电性受环境pH影响，因此纳滤膜对溶质的分离机制主要包括孔径筛分和道南效应。受益于纳滤膜的高水通量和的小分子分离选择性，目前纳滤膜已广泛应用于水处理及食品加工过程。然而膜组件长期运行过程中不可避免会形成膜污染，从而降低水通量并影响分离性能，终限制了纳滤膜技术的大规模推广。虽然预处理、膜面改性和膜过程优化可以减轻污染程度，但膜清洗仍然是避免污染物累积和恢复膜分离性能的有效策略。
1. 化学清洗剂间的协同作用机制
膜清洗根据清洗机制分为物理清洗和化学清洗，其中化学清洗相比于物理清洗效果更佳，是快速恢复膜性能的有效方法。化学清洗剂根据试剂的性质可以分为酸性清洗剂、碱性清洗剂、消毒剂、表面活性剂、金属螯合剂和酶六类。化学清洗虽然能恢复膜分离性能，但也会对纳滤膜理化性质造成可逆/不可逆的影响，甚至破坏膜结构并影响分离性能。深入了解化学清洗对聚酰胺纳滤膜的作用机制，能够避免化学清洗对纳滤膜的损伤。此外，多种化学清洗剂之间也存在协同或抑制作用，阐明化学清洗剂间的相互作用有助于指导化学清洗过程。
图2. 耐化学清洗纳滤膜制备及膜污染控制研究思路
文章回顾了近年来膜污染表征技术的研究进展以及各类化学清洗剂对污染物的作用机制。随后论述了化学清洗对聚酰胺纳滤膜理化性质的影响，其中酸性清洗剂和氧化消毒剂会对纳滤膜分离层造成不可逆的损伤，导致分离性能下降；而碱性清洗剂会引起纳滤膜荷电性和膜孔的可逆变化，进而影响溶质截留和抗污染性能。同时，文章对清洗剂间的反应机制和协同/抑制作用进行总结，并探讨了膜污染控制和膜清洗的未来研究方向。文章不仅有助于指导绿色和的膜清洗过程，同时也为耐化学清洗纳滤膜的研发提供了新思路

清洗步骤的完善
对于反渗透系统变更水源后膜元件积垢组分的变化，将原有系统先酸洗后碱洗的方案改变为行酸洗，充分清洗掉膜表面污垢层的松散结垢成分，并进一步通过渗透溶解作用降低膜表面结垢层的机械强度；然后，通过第二阶段碱洗，将膜表面致密垢层外包裹的有机组分和微生物清洗去除；此后，通过第三阶段酸洗，采用大流量循环和小流量浸泡的方式，适当延长清洗时间，促进膜表面致密结垢层充分松散脱落，在不对膜元件脱盐层造成较大损伤的前提下尽量恢复膜元件的通量水平和运行压力。
反渗透系统运行方案

1、运行方案调整
按照以往系统的运行经验，连续使用固定的几套反渗透系统，而其余反渗透系统作为备用系统。但是，这种运行模式会加速备用反渗透系统内滋生微生物并进而导致系统污堵的几率和风险。虽然可以通过定期对反渗透系统进行低压冲洗来减缓这种趋势，但利用低压冲洗即浪费宝贵的淡水资源也不能处于系统末端的二段膜元件表面能够被完全冲洗干净。
因此，从生产运行方案入手，安排所有备用反渗透系统三天切换运行一次，并定时安排倒换运行反渗透，所有反渗透系统随时处于热备用状态。同时，根据温度升高反渗透系统产水通量升高，运行压力降低的理论，在满足反渗透给水温度上限的要求下，尽量提高反渗透系统给水温度，降低膜元件过流阻力，减少给水泵能耗，提高系统回收率。

在反渗透的进水中，没有加注杀菌剂，导致细菌超标，而使反渗透膜污染，影响到原水的分离处理效果。反渗透膜遭受氧化污染后，不能达到预期的处理效果，对其进行恢复处理，才能实现原水分离处理的效果。为了反渗透水的水质达标，对化学药剂的使用问题进行分析，加入阻垢剂，防止水质的钙镁离子对反渗透膜产生不利的影响。加入盐酸调整原水的酸碱度，达到杀菌的作用效果，防止细菌超标，而污染渗透膜。

当加入的化学药剂的量过大时，会起到反作用。加入盐酸中的有机杂质较高的情况下，导致细菌滋生，引起反渗透膜污染，严重的影响到原水的反渗透水处理的效果。原水的水质不达标，对反渗透处理产生的不利影响。合理控制原水的水温，当水温升高后，就会使膜的强度弱化，缩短膜的使用寿命。对原水的水质进行预处理，通过过滤器的作用，降低其中机械杂质的含量，使其通过反渗透膜的作用，达到佳的处理效率，提高原水反渗透处理的效率，达到原水净化处理的技术要求。

反渗透清洗方案
1、反渗透清洗方式
反渗透系统进水中存在着各种形式的可导致反渗透膜元件浓水侧表面结垢的因素，例如水合金属氧化物、含钙沉淀物、有机物及生物。污垢就是指覆盖在膜表面上的各种沉积物，包括水中的结垢物。
发生膜表面的污垢将加速系统性能的下降，如减少产水流量，降低脱盐率。污垢的另一个负面现象是将进水和浓水间的压差增加。
对于反渗透系统化学清洗而言，就是利用各种清洗剂，对反渗透系统膜元件可能存在的结垢和污堵情况作出科学分析后，有针对性地进行清洗和养护。而在这一过程中，制定清洗方案主要确定反渗透系统清洗剂的选用，清洗循环、浸泡时间的确定及pH值的确定。

反渗透膜分离技术

反渗透膜清洗剂的选择和使用。酸性的清洗剂主要选择盐酸、柠檬酸等，碱性的清洗剂以氢氧化钠为主，对于无机盐形成的垢，如碳酸钙、氧化物等，可以通过盐酸清洗的方式，对于硫酸盐以及有机物垢的清除，选择氢氧化钠溶液，解除膜的污染，恢复膜的处理能力。对于反渗透膜的碱洗过程中，需要加入活性洗涤剂，防止改变膜的酸碱度，而影响到膜处理效果。反渗透膜具有方向性和分离的作用特点，经过反渗透膜后，有机物比无机物易于分离渗透，电解质溶液很容易分离处理，无机物离子的半径和反渗透膜的作用效果有关。一般的溶质对膜的物理性质的影响不大，反渗透膜对烃类的分离速度不同，因此，对原水进行反渗透的膜分离处理，需要对原水实施预处理，提高膜分离处理的效率。否则会对反渗透膜产生不利的影响。