一、反渗透膜的反向清洗

（主要来源为海德能技术手册）

（1）反渗透膜反向清洗的基本定义

  正向清洗：历史上的CIP系统设计是清洗液从压力容器进水端流入，经过膜元件后从压力容器浓水端流 出，这个流向与 RO 系统正常运行时是一样的，这种清洗方式通常是常见且有效的。

  反向清洗：但是在某些清洗时发现反向清洗是有益的。当有严重的生物、胶体、颗粒污染时，污染物能在进水端的首支膜上大量富集。使这些污染物破碎并流过压力容器中的全部膜元件是非常难的。但在多数情况下，清洗液从反向流入（从浓水端进入从进水端出，图2的进水和浓水标注反了）能更容易洗脱污染物，见下图。

 

 

 

 

（2）反渗透膜反向清洗的注意事项

①优先去除末端结垢

  在做反洗清洗时，必须首先去除膜系统末端的难溶盐结垢。因为结垢的盐晶体边缘非常锋利，如果在不去除的情况下进行反向清洗，盐晶体很可能直接损伤膜表面，而带来比常规清洗（正向清洗）更严重的损伤。所以当系统存在结垢情况下，一般先进行常规（正向）清洗，优先去除系统末端结垢。

②清洗流量限制的设定

  在常规方向清洗时，末端反渗透膜元件受到止推环的支撑保护，不会受到挤压变形。但是反向清洗时首支膜不会有止推环保护。因此，我们建议反向清洗时限制清洗流量。

  8英寸膜元件常规清洗 流量为136-182 L/min，我们建议反向清洗流量限制在常规清洗流量的 2/3，也就是 91-121 L/min。如果压差很高污染很严重时，清洗流量降至 1/3 即45-61 L/min 来降低膜元件变形可能性。对 于采用 34mil 进水隔网的膜元件，清洗流量比传统膜元件大一些（请见下表）。

  开始清洗时应先采用较低流量，然后根据实际压差值再缓慢提高。当污染物脱除且压差降低时，流量才能缓慢提高，然后在常规流量下进行反向清洗是最后一步。

 

 

注意:任何时候都不能从产水侧清洗膜元件这会造成膜元件背压，使膜元件受到不可逆转的损害。

③其他注意事项

  不是所有RO膜系统都可以简单地改造成可以反向清洗。

  最好的方案是在系统建造时，就设计成可以从任意方向清洗。请注意要求的是双向清洗，不能仅设计成反向清洗系统。

  第二个方案是设计系统可以进行反向(浓水到进水)的冲洗。虽然不如反向清洗有效，这有助于去除RO系统前端的污染物。

  第三个方案是拆掉污染严重的首支膜，拆掉浓水密封圈，换膜方向，然后把浓水密封圈装入另一端(之前的浓水端)。这样严重污染可以更容易地通过常规正向清洗去除，在很多情况下这种方式的运行也能帮助去除污染物。

  反向清洗所用清洗液浓度、pH值、温度等限值与常规清洗一样。

 

 

  在特定的情况下（当有严重的生物、胶体、颗粒污染时，污染物能在进水端的首支膜上大量富集），反渗透膜的反洗配合常规正洗确实能更好的改善膜元件的状态，当然相关设计和流程也要严格遵守上述规范。

(二）超滤膜系统运行流程（含清洗）

（主要来源为原陶氏技术手册）

（1）超滤膜系统概要

  超滤膜通常采用全流过滤模式，因此大大节约了运行能耗，运行采用保持产水量恒定即恒流的控制方式，因此，超滤膜跨膜压差（TMP）将随着过滤过程的进行不断升高，这就需要间隔一段时间，就进行气擦洗辅助反洗，来控制TMP的升高。

  在膜丝表面截留的固体颗粒，通过定期的气擦洗辅助反洗加以去除，这种反洗不必加入任何的化学清洗剂。固体污染物在定期的气擦洗辅助反洗中被除去，因此避免了其在膜丝表面的沉积。

吸附在膜丝表面而不能被反洗去除的污染物，通过在线的化学加强反洗（CEB）去除。在化学加强反洗过程中，在反洗水加入少量的化学药剂，通过短时间的浸泡（通常为5－10分钟）后，将化学药剂排出，超滤膜可以恢复到接近初始状态。

  另外，还需要对超滤膜系统进行定期的就地化学清洗（CIP），以彻底去除污染物，恢复超滤膜性能，CIP药剂可采用氢氧化钠、次氯酸钠、盐酸、柠檬酸等。

（2）超滤膜系统运行步骤

  超滤膜系统运行的步骤主要可分为：过滤、气擦洗、底部排水、上反洗、下反洗、正洗、化学加强反洗（CEB）、就地化学清洗（CIP）等。

①过滤（分离工作状态）

  超滤膜系统在启动时，建议进行2-3分钟的正洗来除去膜组件里残留的化学品及空气。正洗是进水从膜组件下部进水口进入膜组件，冲洗膜丝外表面，从膜组件顶部浓水口排出，这一步骤时间内将不过滤进水。

  在正洗完成后，系统可以转换到过滤运行状态。通常一个运行周期为20-60分钟，根据进水条件和清洗程序而变化。在正常的过滤状态下，100%的进水被过滤即全流过滤。

  由于在过滤过程中截留污染物，跨膜压差(TMP)将会上升，在预先设定的运行步骤的结尾，会转入到气擦洗和反洗的清洗步骤。

 

 

图1 超滤的过滤步骤

②气擦洗

  超滤膜系统按照自动控制程序将转入气擦洗步骤，气擦洗是利用压缩空气产生的气泡松动膜丝外表面截留的污染物。压缩空气从膜组件底部进气口进入到膜丝外表面，从顶部浓水口排出。

 

 

图2 超滤的气擦洗步骤

③底部排水

  在气擦洗步骤后，停止进气，打开下排放阀，将膜组件重力排干，随排水带走松动的污染物。

 

 

图3 超滤的排水步骤

④上反洗

  排水完毕之后进行第一步反洗，即上反洗步骤。反洗水从膜组件上部产水口进入膜丝内部，从与运行产水相反的方向透过膜丝，反洗废水在膜丝外部汇集，打开反洗上排放阀，使反洗废水从膜组件顶部浓水口排出。上反洗步骤能首先清洗膜组件污染最严重的上端区域。

 

 

图4 超滤的上反洗步骤

⑤下反洗

  第二步反洗，即下反洗步骤，去除膜组件下端区域的污染物。保持反洗水从膜组件上部产水口进入，打开反洗下排放阀，使反洗废水从膜组件下部进水口排出，可有效去除下端的污染物。

 

 

图5 超滤的下反洗步骤

⑥正洗

  在反洗结束后，需进行正洗以去除任何残留的污染物及化学药品，并排除聚集在膜组件内部的空气。完成正洗后，超滤系统即可重新投入到过滤运行状态或者备用状态。

 

 

图6 超滤的正洗步骤

⑦化学加强反洗（CEB）

  在通过常规气擦洗辅助反洗步骤无法除去所有污染物的情况下，通过在反洗时加入化学药剂可以加强反洗的效果，即化学加强反洗（CEB）。

  CEB过程包括一个气擦洗过程、加入化学药剂反洗、浸泡和将污染物和化学药剂冲出的常规气擦洗辅助反洗过程。

  根据所使用的化学药剂的不同，CEB一般分为针对由于原水中有机物及生物引起的污染的碱CEB，和针对由于原水中铁、铝的胶体或者硬度结垢引起的无机物污染的酸CEB：

碱CEB：0.1%NaOCl+0.05%NaOH(目标pH12)

酸CEB：0.1%HCl或H2SO4(目标pH2)

 

 

图7-1 超滤的化学加强反洗（CEB）上反洗

 

 

图7-2 超滤的化学加强反洗（CEB）下反洗

⑧就地（在线）化学清洗（CIP）

  就地化学清洗（CIP）操作包括反洗和化学品循环清洗。CIP频率受到给水水质的影响，频率可以从1个月到3个月不等。

  CIP前要执行一次的常规反洗，其步骤包括气擦洗、底部排放、上反洗和下反洗。反洗的步骤通常重复3到8次，以去除各种不需要的化学清洗即可去除的污染物。

 

 

图8 超滤的就地离线化学清洗（CIP）

  由于超滤膜系统是频繁反洗的运行方式（每20~60分钟反洗一次），故一般采用自动控制运行。考虑到不同系统的进水水质差异较大，具体的运行及清洗参数、步序等需要根据现场调试情况最终确定。总的原则是，当进水水质较差时，增加反洗、气擦洗以及化学加强反洗的频率。

来源：水处理柏枫杨

 

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