專利名稱：一種反滲透系統的清洗方法
技術領域：
本發明涉及一種反滲透系統的清洗方法，特別是反滲透系統中反滲透膜的清洗方法。
背景技術：
隨著全球性的水污染及水匱乏，水處理的高科技設備一反滲透除鹽裝置(RO)自 50年代末美國制成了第一臺高性能膜后迅速發展起來。我國于70年代末首次采用反滲透除鹽裝置，但直到1993年TFC-HR高脫鹽新膜的出現，才獲得較大發展。反滲透是一種借助于選擇透過性膜的功能，以壓差為動力的膜分離技術，當系統所加壓力大于溶液的滲透壓時，水分子透過膜經過產水流道進入中心管，在一端流出。進入水中的雜質(如離子、膠體、 有機物、細菌)被截留在膜的進水側從濃水出水端流出，從而達到分離凈化的目的。反滲透技術與傳統的蒸發器、電滲析等技術相比，有著獨到的特點和優勢，它的總鹽去除率高，水回收率高，操作簡單，設備緊湊，維護方便，可大大降低勞動強度，提高整個水處理工藝的運行水平和自動化程度，在與離子交換設備聯合使用時，可極大地延長了離子交換設備的再生周期，減少了酸堿的排放量，有利于節約水資源及改善環境。目前，反滲透技術已經涵蓋了幾乎所有工業部門，特別是在海水淡化、純水制備、鍋爐給水、廢水處理以及飲水、飲料和化工產品的濃縮等多種領域中得到了廣泛的應用。由于反滲透與傳統的過濾完全不同，后者水全部通過濾層，依靠反洗將截流的污物從濾層中除掉，而RO則是一部分水以與膜垂直的方向通過膜，此時鹽類和膠體物質在膜表面濃縮，依靠與膜平行方向流動的濃水將濃縮物質帶走。反滲透裝置在運行一段時間以后，在膜上濃水側會積累膠體、金屬氧化物、細菌、有機物、水垢等物質，引起系統脫鹽率下降，出水量降低，壓差增大等問題，也就是形成了所謂的膜污染。具體地說，膜污染是指水中的懸浮固體、微生物及溶解的鹽類因被濃縮，其濃度超過溶度積而在膜表面上生成了不需要的沉積物，這些污染可由以下原因引起1無機物的沉積(結垢)，常見污染物有CaC03、 0^04、&3( 04)2等；2有機分子的吸附(有機污染)；3顆粒物的沉積(膠體污染)，常見的污染物有氫氧化鐵、氫氧化鋁、二氧化硅膠體等；4金屬氧化物沉積，常見的污染物有氧化鐵；5微生物的粘附及生長(生物污染)，常見的污染物有細菌、水藻類。反滲透裝置的膜污染是緩慢發展的，如果不在早期采取措施，污染將會在相對短的時間內損傷膜元件的性能。在一般情況下，當反滲透系統出現下列癥狀之一時，表明反滲透膜已被污染，應及時進行清洗在正常壓力下，產品水流量下降了正常值的10 15%;為了維持正常的產品水流量，經溫度校正后的給水壓力增加了 10 15% ；產品水鹽透過率增加10 15%。膜元件的水通量越大，回收率越高，則其膜表面越易受污染。在正常運行條件下，所有上述膜污染都將使反滲透裝置的產水量減少，供水壓力增加，產品水質降低，增加反滲透裝置的清洗頻率，增加產水費用。因此，如何防止或減緩反滲透膜污染，延長膜的使用壽命，提高膜的清洗效果已成為當前反滲透技術中的重要研究課題之一。在反滲透裝置運行過程中，不同類型的污染常常同時發生，并相互影響，但目前對
3不同類型污染之間的相互作用知之甚少。在各種領域中使用的反滲透裝置，不論其多么完善，也不論采用何種廠家生產的何種類型的膜元件，反滲透裝置一旦投入運行，一旦料液與膜接觸，膜污染即開始，最終都需要清洗，只不過清洗周期長短不同。一般反滲透裝置污染物的去除可通過物理沖洗和化學清洗兩種方法來實現。物理方法如果膜的透水性能剛出現降低，可用產品水，采用低壓高流速沖洗膜表面20 40min，使膜的透水性能得到一定程度的恢復；化學方法在反滲透膜被嚴重污染，用物理方法清洗效果不明顯后，通常采用化學方法進行清洗。在決定采用化學方法清洗時必須對污染物進行化學分析，辨別污染物的種類，并根據不同的污染物選擇相應的化學藥品和配方。對于反滲透系統來說，無論是采用物理沖洗還是化學清洗的方法來清除反滲透膜上的污染物，都適宜采用較低的運行壓力及較大的濃水通量。較低的運行壓力只為抵消掉從給水至濃水的壓降，基本上無滲透水產生，這樣就可以減少贓物在膜上的再沉淀；而較大的濃水通量，則可以保證有較多的清洗液沖刷反滲透膜表面，對于去除反滲透膜表面上的污染物很有幫助。另外，在反滲透系統的運行工況中，水溫也是一個重要參數。根據有關理論，水溫每提高l°c，反滲透膜的透水率可增加約3%。在對反滲透系統進行清洗的過程中，將清洗液加熱到一定的溫度，可在提高反滲透膜透水性能的同時，大幅提高清洗液對于反滲透膜的清洗效果，但出于對反滲透膜材質和適用范圍的考慮，清洗液的溫度不宜超過50°C。反滲透膜的表面很容易受外來物質的污染而產生污垢，這些外來物質以各種形式存在于RO進水之中。由于各地水源水質不同，所采用的預處理的方法不盡相同，所以RO膜的污染物也各不相同。地表水受環境影響，成分復雜多變，懸浮物、膠體、有機物、微生物非常多，且預處理過程中又加了許多無機、有機的絮凝劑、助凝劑、殺菌劑、還原劑等，所以原水采用地表水的RO膜很容易受污染且污染物復雜多變。通常以地表水作為水源的反滲透系統主要有以下幾種污染方式1)由于溶解有機物的沉積而造成膜表面污染；2)由于各種膠體的吸附而造成膜表面污染；3)由于細菌菌群繁殖造成給水通道以及膜表面堵塞；4)給水中的固體顆粒堵塞給水通道。實驗研究表明，各種不同污染物造成的污染現象是不同的各種膠體，其癥狀為脫鹽率稍有降低，系統壓降逐漸上升，系統產水量逐漸減少；各種有機沉積物，其癥狀為脫鹽率可能降低，系統壓降逐漸升高，系統產水量逐漸降低；細菌污染，其癥狀為脫鹽率可能降低，系統壓降明顯增加，系統產水量明顯降低。許多化學試劑對去除污垢和其他沉積物都有效。化學清洗實質上是使所選用的化學藥劑與沉積物、污垢、腐蝕產物及影響通量速率和產水水質的其他污染物反應，促使其脫離膜表面。這些化學試劑可分為酸、堿、螯合劑和按配方制造的產品四類。膜污染的污染物不同，則選用的清洗劑不同。選擇一種適宜的清洗劑，可起到事半功倍的效果。美國專利4，976，876公開了一種通過定期反沖洗的方法清洗反滲透系統的清洗方案，但并未提及化學清洗部分。美國專利5，499，197公開了一種反滲透系統的自動控制方案，該套反滲透系統用于生產飲用水，通過自動控制系統監測產水的各種指標，當監測到的產水指標不合格時，可自動發出警報提示反滲透系統需要清洗，并可在未得到有效清洗的情況下自行停止反滲透系統的運轉，但并未提及具體的清洗方案。
發明內容
發明人研究發現配制由螯合劑、陰離子表面活性劑和聚合物類阻垢分散劑組成的清洗液，用該清洗液來清洗反滲透系統，重點解決反滲透膜上緩慢發生的膠體、有機物以及微生物類污染，可有效地降低反滲透系統產水的含鹽量，提高反滲透系統的產水量并降低反滲透膜前后的壓力差。本發明的目的在于提供一種反滲透系統的清洗方法，重點解決反滲透膜上緩慢發生的膠體、有機物以及微生物類污染。為達到上述目的，本發明提供了一種反滲透系統的清洗方法，包含用反滲透系統清洗液清洗反滲透膜，所述的清洗液為含有清洗劑的水溶液，且控制清洗液的PH值為 11.0士0.5，所述清洗劑由螯合劑，陰離子表面活性劑和聚合物類阻垢分散劑組成，其中螯合劑為選自聚磷酸鹽、乙二胺四乙酸鹽中的至少一種；陰離子表面活性劑為選自C8-Q6烷基苯磺酸鹽、N-油酰基-N-甲基牛磺酸鹽中的至少一種；聚合物類阻垢分散劑為選自丙烯酸均聚物、丙烯酸共聚物中的至少一種。本發明所述的聚磷酸鹽為三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉，乙二胺四乙酸鹽為乙二胺四乙酸的鈉鹽。所述的螯合劑優選為乙二胺四乙酸鈉。本發明所述的反滲透系統清洗液中螯合劑的投加質量為清洗液總質量的0. 2 3%，優選0. 5 1. 5%。本發明所述的C8-C16烷基苯磺酸鹽為C8-C16烷基苯磺酸鈉，優選為十二烷基苯磺酸鈉、十四烷基苯磺酸鈉、十六烷基苯磺酸鈉，更優選為十二烷基苯磺酸鈉；N-油酰基-N-甲基牛磺酸鹽為N-油酰基-N-甲基牛磺酸鈉。所述陰離子表面活性劑優選為N-油酰基-N-甲基牛磺酸鈉。本發明所述的反滲透系統清洗液中陰離子表面活性劑的投加質量為清洗液總質量的0. 2 3%，優選0. 5 1. 5%。本發明所述的丙烯酸共聚物為丙烯酸二元共聚物或三元共聚物，優選為丙烯酸、 丙烯酸羥丙酯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸的二元或者三元共聚物。丙烯酸共聚物具體的可為丙烯酸/丙烯酸羥丙酯共聚物、丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸共聚物、丙烯酸/丙烯酸羥丙酯/2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸共聚物，優選為丙烯酸/丙烯酸羥丙酯 /2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸共聚物。本發明所述的反滲透系統清洗液中聚合物類阻垢分散劑的投加濃度相對于清洗液為20 60mg/L，優選30 40mg/L。本發明優選用堿調節反滲透系統清洗液的pH值，堿可選用NaOH、KOH等。用本發明的清洗液清洗反滲透膜時，控制清洗液的溫度為10 50°C。本發明還可在用清洗液清洗反滲透膜之前和/或之后用水洗反滲透膜，優選用反滲透產品水清洗反滲透膜。所述的反滲透系統清洗方法優選包含水洗-清洗液洗-水洗三個單元。具體的清洗步驟為(1)用反滲透產品水沖洗反滲透系統，優選清洗10 15min ；(2)將本發明所述的反滲透系統清洗液加入系統，循環清洗，優選清洗1 池；(3)用清洗液浸泡，優選浸泡3 Mi或者每浸泡20-30min，循環10 30min，浸泡與循環時間總和為1 6h，浸泡或循環結束后排除清洗液；。
(4)用反滲透產品水沖洗反滲透系統，優選沖洗10 40min。在本發明所述的反滲透系統清洗液的配制過程中，各藥劑的投加順序并不重要， 也可先用水或反滲透產品水將藥劑稀釋以后再進行混合。在清洗液的配制過程中優選使用反滲透產品水，避免其他污染物質的帶入。pH值為11. 0左右的堿性清洗液，對二氧化硅等膠體類物質有很好的溶解性，因膜的耐堿腐蝕要求PH彡12，故所配堿液控制pH值為11. 0 士 0. 5 ；螯合劑有較多的鍵合位置可與鈣、鎂、鐵、鋇形成可溶性的絡合物，更有助于清除膠體、有機物、微生物雜質和硫酸鹽垢； 聚合物類阻垢分散劑投加少量即可穩定、分散從反滲透膜上清洗下來的污染物，使清洗更加徹底。聚合物還為阻垢劑，因為清洗液為堿性，若清洗下來的污染物中含有容易成垢的離子，例如Ca2+、P043_等，聚合物可有效預防容易成垢的離子在反滲透膜表面的沉積，防止二次污染的發生；表面活性劑能夠提高清洗劑的濕潤性，增強洗滌性，增加化學清洗劑和污垢之間的接觸，尤其可以增強清洗液對有機物、生物物質的浮化、分散效果，使沖洗水的用量和沖洗時間降到最少。但選擇清洗膜用表面活性劑時還應考慮一些問題，許多陽離子或非離子表面活性劑會被吸附到膜表面，從而嚴重影響膜的通量，因此本發明選擇潤濕、滲透、洗滌、乳化以及攜污性能優異的陰離子型表面活性劑與以上物質組成反滲透系統清洗液。用本發明的方法清洗反滲透膜，可重點解決反滲透膜上緩慢發生的膠體、有機物及微生物類污染，可有效地降低反滲透系統產水的含鹽量，提高反滲透系統的產水量并降低反滲透膜前后的壓力差。
附圖為反滲透裝置工藝流程圖，為現有技術中一種常規的反滲透水處理方法。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例詳細說明本發明，但不局限其范圍。原水箱I和/或原水箱II中的原水經增壓泵增壓后送至沉淀水箱，與此同時絮凝劑通過絮凝劑添加泵送至沉淀箱中，經絮凝后的清水送至澄清水箱，通過加酸計量泵加酸調節PH值在6-7之間，同時通過次氯酸鈉計量泵加次氯酸鈉氧化水中的還原性物質并進行殺菌，并通過ORP檢測器控制次氯酸鈉的加入量，出水送入錳砂過濾器過濾，再經多介質過濾器和活性炭過濾器過濾，出水在經過保安過濾器之前加入亞硫酸氫鈉消耗掉水中過量的氧化性物質，并通過ORP檢測器控制亞硫酸氫鈉的加入量。出水經保安濾器I及保安濾器II 后送入中間水箱，中間水箱的水經超濾增壓泵增壓后送入超濾裝置過濾后再經保安過濾器 III進一步過濾，濾液經高壓泵加壓后送入一級反滲透系統，一級反滲透系統的產品水進入沖洗水箱，濃水直接排掉。為了的延長反滲透膜的使用時間，濾液經高壓泵加壓后送入一級反滲透處理前可加藥阻垢。沖洗水箱的反滲透水經高壓泵加壓后進入二級反滲透系統，得到的反滲透產品水進入純水箱，二級反滲透系統的濃水回流至一級反滲透系統進行循環處理。下述反滲透處理中所用的原水為北京房山燕化地區地表水，具體水質情況見表1。表1原水水質情況表
權利要求
1.一種反滲透系統的清洗方法，包含用反滲透系統清洗液清洗反滲透膜，所述的清洗液為含有清洗劑的水溶液，且控制清洗液的pH值為11. 0士0. 5，所述清洗劑由螯合劑，陰離子表面活性劑和聚合物類阻垢分散劑組成，其中螯合劑為選自聚磷酸鹽、乙二胺四乙酸鹽中的至少一種；陰離子表面活性劑為選自C8-Cni烷基苯磺酸鹽、N-油酰基-N-甲基牛磺酸鹽中的至少一種；聚合物類阻垢分散劑為選自丙烯酸均聚物、丙烯酸共聚物中的至少一種。
2.根據權利要求1所述的反滲透系統的清洗方法，其特征在于用堿將清洗液的PH值調到11. 0 士 0. 5，堿優選自NaOH和Κ0Η。
3.根據權利要求1或2所述的反滲透系統的清洗方法，其特征在于所述的聚磷酸鹽為三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉，乙二胺四乙酸鹽為乙二胺四乙酸的鈉鹽，所述的螯合劑優選為乙二胺四乙酸鈉。
4.根據權利要求1-3任一項所述的反滲透系統的清洗方法，其特征在于螯合劑的投加量為清洗液總量的0. 2 3重量％，優選0. 5 1. 5重量％。
5.根據權利要求1-4任一項所述的反滲透系統的清洗方法，其特征在于所述的C8-C16 烷基苯磺酸鹽SC8-Cni烷基苯磺酸鈉，優選為十二烷基苯磺酸鈉、十四烷基苯磺酸鈉、 十六烷基苯磺酸鈉，更優選為十二烷基苯磺酸鈉、N-油酰基-N-甲基牛磺酸鹽為N-油酰基-N-甲基牛磺酸鈉，所述陰離子表面活性劑優選為N-油酰基-N-甲基牛磺酸鈉。
6.根據權利要求1-5任一項所述的反滲透系統的清洗方法，其特征在于陰離子表面活性劑的投加量為清洗液總量的0. 2 3重量％，優選0. 5 1. 5重量％。
7.根據權利要求1-6任一項所述的反滲透系統的清洗方法，其特征在于所述的丙烯酸共聚物為丙烯酸二元共聚物或三元共聚物，優選為丙烯酸、丙烯酸羥丙酯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸的二元或者三元共聚物。
8.根據權利要求7所述的反滲透系統的清洗方法，其特征在于所述丙烯酸共聚物選自丙烯酸/丙烯酸羥丙酯共聚物、丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸共聚物、丙烯酸/丙烯酸羥丙酯/2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸共聚物。
9.根據權利要求1-8任一項所述的反滲透系統的清洗方法，其特征在于聚合物類阻垢分散劑的投加濃度相對于清洗液為20 60mg/L，優選30 40mg/L。
10.根據權利要求1-9任一項所述反滲透系統的清洗方法，其特征在于用清洗液清洗反滲透膜時，控制清洗液的溫度為10 50°c。
11.根據權利要求1-10任一項所述反滲透系統的清洗方法，其特征在于在用清洗液清洗反滲透膜之前和/或之后用水洗反滲透膜，優選用反滲透產品水清洗反滲透膜。
12.根據權利要求11所述反滲透系統的清洗方法，其特征在于清洗步驟包括水洗-清洗液洗-水洗三個單元。
13.根據權利要求12所述反滲透系統的清洗方法，其特征在于清洗步驟依次為(1)用反滲透產品水沖洗反滲透系統，優選沖洗10 15min；(2)將權利要求書1 9中所述的清洗液加入反滲透系統系統，循環清洗，優選循環清洗清洗1 池；(3)用清洗液浸泡，優選浸泡3 他或者每浸泡20-30min，循環10 30min，浸泡與循環時間總和為1 他，浸泡或循環結束后排除清洗液；(4)用反滲透產品水沖洗反滲透系統，優選沖洗10 40min。
全文摘要
本發明涉及一種反滲透系統的清洗方法，包含用反滲透系統清洗液清洗反滲透膜，所述的清洗液為含有清洗劑的水溶液，且控制清洗液的pH值為11.0±0.5，所述清洗劑由螯合劑，陰離子表面活性劑和聚合物類阻垢分散劑組成，其中螯合劑為選自聚磷酸鹽、乙二胺四乙酸鹽中的至少一種；陰離子表面活性劑為選自C8-C16烷基苯磺酸鹽、N-油酰基-N-甲基牛磺酸鹽中的至少一種；聚合物類阻垢分散劑為選自丙烯酸均聚物、丙烯酸共聚物中的至少一種。用本發明的方法清洗反滲透膜，可重點解決反滲透膜上緩慢發生的膠體、有機物及微生物類污染，可有效地降低反滲透系統產水的含鹽量，提高反滲透系統的產水量并降低反滲透膜前后的壓力差。
文檔編號C02F1/44GK102285705SQ20101020391
公開日2011年12月21日 申請日期2010年6月21日 優先權日2010年6月21日
發明者王亭, 酈和生 申請人:中國石油化工股份有限公司