清洗方案
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1、反滲透化學清洗引言
1 引言
在反滲透處理之前，要對供給水進行預先處理，以盡可能地避免對膜表面的污染。最佳的操作條件（產水流速、壓力、回收率和pH值）對于減少膜表面的污垢起到非常重要的作用。 一旦預處理過的給水中具有較高的SDI15（即使在允許的范圍內）值，隨著運行時間的增加，反滲透膜表面會有懸浮物、膠體和鹽垢等沉淀產生的污垢。污垢將會導致膜元件的性能下降，具體表現為較低的產水流量和/或較高的溶質透過率和/或供給水和濃水之間的壓差增大等。
圖1 說明了膜元件在實際運行中流量會時間的增長而降低，重復（定期的）清洗可以最大程度的恢復系統的性能。
但是在大多數情況下，污垢的去除將會帶來暫時的緩解，正如圖中“鋸齒”模式所闡述的。
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2、反滲透系統清洗說明
2 反滲透系統清洗說明
2.1 清洗時間的確定
為了使清洗工作取得最好的效果，膜元件必須在產生大量污垢前進行清洗。如果清洗工作延誤太晚，那么將非常困難或者不可能從膜表面上徹底清除污垢并重新恢復膜性能至初始的狀態。
當進水和濃水之間的標準化壓差上升了15％，或標準化的產水量降低了10%，或標準化的鹽透率增加了5%時，應該對膜系統進行清洗。
2.2 污垢類型的確定
在清洗之前確定膜表面污垢的類型是非常重要的。進行污垢類型確定的最好方法是對SDI測試膜片上所收集的殘留物進行化學分析，以確定污染物的主要類型，以便進行針對性的化學清洗。
在不能采用化學分析的情況下，可以根據SDI的測定情況，測試膜片上殘留物的顏色、密度，然后對污垢進行分類。比如，呈褐色的殘留物引導我們判斷是否為鐵污垢；白色殘留物則可能是硅、砂質粘土、鈣垢等；晶狀體外形是無機膠體、鈣垢的一個特征；生物污垢或者有機污垢，除了從氣味上分析判斷外，通常還可以看出這類污染物呈現粘稠狀。
2.3 清洗程序的選擇
確定了膜表面的污染物，那么就必須選擇正確的清洗程序。如果認為污垢為金屬氫氧化物，比如：含鐵的氫氧化物、或者鈣垢，那么可以采用檸檬酸清洗；如果確定主要污垢為有機物或者微生物，那么建議使用堿性清洗方法。
2.4 清洗的有效性評估
上面只是簡要介紹了幾種清洗程序。遵守所建議的清洗方法，通常都會得到較好的效果，如整個膜系統的壓差應該減小到初始值，產水流量和脫鹽率可以得到恢復。如果清洗之后系統的性能沒有得到足夠地改善，那么建議采用另外的推薦方法，這樣可能會得到比較理想的結果。污垢容易附在膜表面或者保留在進水流道中。在許多案例中，清除膜污染需要采用幾種連續的清洗方法。適宜地交替使用清洗劑的清洗方法比單獨使用任何一種藥劑進行清洗更加有效。
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3、不使用化學物質的清洗程序
3 不使用化學物質的清洗程序
采用低壓、高流量的沖洗方法來去除膜表面最普通的灰塵。在顯著的性能衰減之前使用該方法，對于消除輕度的有機物污染也是非常有效的。最好在反滲透系統停機后沖洗幾個小時，以便于從膜表面分離污垢層。
一般的沖洗操作條件如下：
沖洗用水：
預處理過的給水
壓力：
低壓 (0.1-0.2MPa)
流速：
盡可能高的流速，每支容器的壓差最大為0.2MPa。
每支容器的最大給水流速：
8英寸元件：200 l/min
4英寸元件：50 l/min
溫度：
<35℃
沖洗時間：
0.5-1.0小時
分別沖洗每支容器：
不要再循環使用沖洗的水
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4、化學清洗藥劑的選擇與條件
4 化學清洗藥劑的選擇與條件
清洗所用化學物質與污染物相互作用，通過溶解或分離，從而從膜表面清除掉污染物。該方法通常在沖洗之后采用。定期進行化學清洗以及在系統出現重大故障之前進行預防性的維護是非常好的做法。在化學清洗之后，使用預處理過的原水或產水（最好采用）將污染物徹底地沖洗出RO系統。
表 1.1 清洗注意事項
化學清洗
如表1.2所列
清洗藥劑配置用水
軟化水或者產品水，無重金屬、余氯或者其它氧化劑
清洗藥劑量
每支8英寸元件：40-80升（取決于污垢程度）
每支4英寸元件：10-20升（取決于污垢程度）
清洗操作壓力
較低的壓力（0.1-0.3MPa），通常不超過0.4Mpa
清洗流速
每支8英寸的壓力容器：6-9m3/hr
每支4英寸壓力容器：1.8-2.3m3/hr
清洗液溫度
盡可能高，但是最高溫度為45℃，通常選擇為30-35℃，如果清洗溶液的溫度超過45℃，應安裝冷卻設備
清洗類型
每支壓力容器分別交替進行再循環和浸泡
循環周期
建議每0.5-1小時（重復2–3次）
浸泡時間
2-24小時（取決于污垢的程度）
清洗方法
最好進行分段清洗
清洗時間
最少1-2小時，取決于污染程度與應用的清洗方法
表1.2 東麗反滲透膜化學清洗劑的選擇
污染物
首選化學清洗劑
清洗條件
備選化學清洗液
無機鹽垢（如鈣垢）
0.2%HCl溶液
pH值：1-2
溫度<38℃
(1) 2.0%檸檬酸
（最好浸泡過夜）
(2) 1.0%Na2S2O4
(3) 0.5%磷酸
金屬氧化物（如鐵、鋁等）
1.0%Na2S2O4溶液
溫度<35℃
(1) 0.5%磷酸
(2) 2.0%檸檬酸
不溶于酸的垢（CaF2、 BaSO4、SrSO4、CaSO4）
0.1%NaOH溶液+
1.0%Na4EDTA溶液
pH值：11-12
溫度<30℃
SHMP濃度1%
無機膠體（如淤泥）
0.1%NaOH溶液+
0.025%Na-SDS
pH值：11-12
溫度<30℃
硅垢
0.1%NaOH溶液+
0.025%Na-SDS
pH值：11-12；
溫度<30℃；
0.1%NaOH溶液+
1.0%Na4EDTA溶液
微生物
0.1%NaOH溶液+
0.025%Na-SDS
pH值：11-12
溫度<30℃
0.1%NaOH溶液+
1.0%Na4EDTA溶液
有機物
0.1%NaOH溶液+
0.025%Na-SDS
通常作為第一步清洗
pH值：11-12；
溫度<30℃；
0.2%HCl溶液
通常作為堿洗后的第二步清洗
注釋：上述百分數均為其有效成分的質量百分比；SHMP指六聚偏磷酸鈉鹽；Na-SDS指十二烷基磺酸鈉；Na4EDTA指乙二胺四乙酸四鈉。
說明：
（1） 對于細菌污染物采用消毒和清洗劑清洗是最有效的。首先進行消毒，然后進行清洗劑去污處理。
（2） 對于多種污染物同時并存的情況，通常需要多種清洗方法結合才能達到良好的效果。清洗順序一般是先進行除鐵清洗，然后進行酸性清洗，再進行堿性清洗。
（3） 如果清洗后的脫鹽率不理想，可以再使用酸性藥劑對膜表面進行沖刷，最后用預處理后的水（最好是RO產品水）將清洗液徹底沖洗干凈。
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5、幾種典型清洗與消毒方法
1 檸檬酸清洗程序
1.1 膜元件的沖洗
在采用檸檬酸溶液進行清洗之前，先用軟化水或者RO產品水對膜元件進行沖洗是非常必要的。
1.2 清洗溶液的配制
（1） 用水充滿清洗水箱
用無氧化劑的軟化水或者RO產品水充滿清洗水箱。清洗水量由反滲透系統的膜元件尺寸和污垢的程度來決定（請參考表1.1）。
（2） 溶解檸檬酸
的。向清洗水箱中添加檸檬酸（白色粉末），對溶液進行連續的攪動，使檸檬酸迅速和充分溶解，使檸檬酸溶液濃度達到2%（質量百分比）。在添加藥品之前，將大塊的藥品敲碎，以避免對攪拌器和水泵造成損壞。
例如: 配制1,000升溶液，需要用掉20kg的檸檬酸藥品。
（3） 使用氨水(NH3)或者氫氧化鈉(NaOH)將溶液的pH值調整到指定的數值
在攪拌的過程中，溶液的pH值用氫氧化氨來調節。必要的時候，使用排氣系統吹散釋放出來的氨氣氣體，將氨氣氣體的釋放降低到最小。
將溶液的pH值調節到3.5，所需要的氫氧化氨(NH4OH)的量，可以通過所加檸檬酸的量近似成比例地計算出，公式如下：
氫氧化氨（NH4OH）的量 (100%) = 0.1×檸檬酸的量(100%)，單位為kg
例如，如果計算得到的檸檬酸為20.4kg，那么所需要的氫氧化氨的量(30%質量比) 是6.8 kg＝(0.1×20.4)/0.3。
1.3 清洗溶液的循環
將清洗溶液進行低壓循環，壓力大約0.1MPa。要排放最初10-15%的清洗溶液，因為這部分溶液具有較高濃度的污染物，不應重復使用。
在允許范圍之內，水溫越高越好，有助于獲得更好的清洗效果。
注釋：
清洗液溫度不要超過35℃。對于清洗來說，長時間的溶液循環是可取的，但是循環時間會受到水溫升高的的限制。
將膜元件浸泡在清洗溶液中，這對于溶解金屬污垢是非常有效的做法。建議反復浸泡，并且交替進行溶液的循環。如果清洗溶液中含鐵檸檬酸鹽足量，那么溶液的顏色將變為黃綠色。如果溶液的顏色范圍趨向于深黃色或者紅褐色，說明所有的檸檬酸都已經與金屬離子相結合。這種情況下，清洗溶液應該進行排放，重新配置清洗溶液，繼續并完成清洗工作。
1.4 殘留液的清洗
排放所有清洗溶液，將清洗水箱完全排空，使用預處理產水或者RO產品水，從壓力容器和管道中徹底清除和沖洗掉所有殘留的清洗溶液。
1.5 檸檬酸的特點
外表： 白色晶體狀粉末，沒有塊狀物
pH值： 1.7（100g/l 水溶液，20℃）
密度： 1.665g/cm3（18℃）
主要成分： (HOOCCH2)2C(OH)COOH
安全性防范： 有刺激性，較低的潛在危險性
2 十二烷基磺酸鈉(Na-SDS)清洗劑清洗程序
2.1 膜元件的沖洗
在使用十二烷基磺酸鈉（Na-SDS）溶液進行沖洗之前，先用軟化水或者RO產品水對膜元件進行沖洗是非常必要的。
2.2 清洗溶液的配制
配制0.025%（質量百分比濃度）十二烷基磺酸鈉和0.1%（質量百分比濃度）NaOH溶液，控制溶液溫度小于30℃，其pH控制范圍在pH12以內。此種方法最好作為系統的第一步化學清洗。
2.3 清洗溶液的循環
將清洗溶液進行低壓循環，壓力大約0.1MPa。要排放最初10-15%的清洗溶液，因為這部分溶液具有較高濃度的污染物，不應重復使用。
在允許范圍之內，水溫越高越好，有助于獲得更好的清洗效果。
注釋:
清洗液溫度不要超過35℃。對于清洗來說，長時間的溶液循環是可取的，但是循環時間會受到水溫升高的的限制。
將元件浸泡在清洗溶液中，這對于溶解金屬污垢是非常有效的做法。建議反復浸泡，并且交替進行溶液的循環。
2.4 殘留液的清洗
排放所有清洗溶液，將清洗水箱完全排空。使用預處理產品水或者RO產品水，從壓力容器和管道中徹底清除和沖洗掉所有殘留的清洗溶液。
3 六聚偏磷酸鈉+鹽酸的清洗程序
3.1 膜元件的沖洗
在清洗程序開始之前，先用軟化水或者RO產品水對膜元件進行沖洗是非常必要的。
3.2 濃度為1%的SHMP溶液的配制
（1） 清洗水箱注水
用無氧化劑的軟化水或者RO產品水充滿清洗水箱。清洗水量由反滲透系統的膜元件尺寸和污垢的程度來決定（請參考表1.1）。
（2） 溶解SHMP
向水中添加SHMP（白色粉末），小批量逐步添加，以達到1.0%濃度（質量百分比）溶液。使用攪拌器連續地攪拌溶液，使化學藥品均勻混合。
例如：配制1,000升清洗溶液，需要10kgSHMP。
（3） 添加鹽酸
緩慢的將鹽酸（HCl）添加到SHMP溶液中，直到溶液的pH值達到2。
鹽酸（HCl）是一種腐蝕性的無機酸，在處理鹽酸時要注意安全規則。
（4） 校核pH值
溶液的pH值應該接近，但是要大于2。如果在清洗期間溶液的pH值升高超過3.5，則要添加鹽酸（HCl）直到pH值恰好大于2。如果pH值降低到小于2，使用NaOH進行調節。NaOH是一種腐蝕性無機堿，在使用時要注意安全規則。
3.3 清洗溶液的循環
當將清洗溶液進行低壓循環，壓力大約0.1MPa。要排放最初10-15%的清洗溶液，因為這部分溶液具有較高濃度的污染物，不應重復使用。
在允許范圍之內，水溫越高越好，有助于獲得更好的清洗效果。
注釋：
清洗液溫度不要超過35℃。對于清洗來說，較長時間的水流循環周期是可取的，但是循環周期會受到升高的水溫的限制。
將元件浸泡在清洗溶液中，改善整個處理過程的效果。對清洗溶液進行重復的浸泡和循環（在1小時的清洗循環過程中，每15分鐘浸泡2次）處理是一個好的方法。
如果在循環過程中，溶液的pH值上升到超過3.5，則要添加鹽酸（HCl）直到溶液的pH值返回到pH>2的范圍內。如果溶液的pH值迅速上升并超過了3.5，則要排放清洗溶液，配制新的清洗溶液，并重復上述的清洗程序，已達到最佳的清洗效果。
3.4 殘留液的清洗
排放所有清洗溶液，將清洗水箱完全排空。使用預處理產品水或者RO產品水，從壓力容器和管道中徹底清除和沖洗掉所有殘留的清洗溶液。
3.5 SHMP 的特點
外表： 白色粉末，無氣味
pH值： pH值大約為7(1%水溶液)
溶解性： 幾乎沒有限制
濃度： 大約67%
密度： 0.95-1.05g/cm3(20℃)
注意：
（1） 在使用SHMP過程中，應該佩戴正常的安全設施，比如手套和化學噴濺防護鏡；。
（2） 一旦眼睛接觸到藥品，立即用大量的清水清洗眼睛并就醫；
（3） 應該避免與皮膚長期接觸，避免吸入粉塵；
（4） 在使用之前熟悉供應商的MSDS。
4 反滲透/納濾膜元件的消毒方法
為了避免細菌的繁殖，建議將膜元件浸沒在消毒溶液中進行消毒。消毒液可以采用質量百分比濃度為0.2-0.3%的甲醛溶液，由碳酸氫納（NaHCO3）溶液將pH值調節到6-8。
上述方法是最為有效的消毒方法，并且在系統停機機的任何階段都是可以使用的。
注意：由于甲醛具有一定的毒性，所以使用甲醛時，一定要注意甲醛使用的安全規定；
膜元件在用甲醛溶液進行保存以前，必須在正常條件使用至少24小時，否則可能會導致產水流量大大降低。
如果不能對系統應用甲醛進行消毒，建議使用下列替代溶液對UTC反滲透膜片進行消毒：
東麗RO膜片
消毒溶液
UTC-70 低壓反滲透膜
溶液A或者B
UTC-70U 超低壓反滲透膜
溶液A或者B
UTC-80 高壓海水淡化膜
溶液B
可供選擇的備選消毒溶液以及應用如下表所示。在系統停機狀態下，膜元件可以浸沒在這些消毒溶液中。
消毒溶液
濃度（ppm）
處理的持續時間（hr）*（1）
A：過氧化氫（H2O2）*（3）
2,000 – 10,000
1 *（2）
B：亞硫酸氫納
5,000 – 10,000
沒有限制 *（2）
說明:
（1） 與消毒溶液的接觸時間不能超過持續時間，避免性能下降；
（2） 使用A類消毒液在完成消毒以后，沖洗系統，并用符合要求的清洗用水充滿系統，以便繼續進行正常的操作；
（3） 該應用中的過氧化氫必須用小于0.2ppb的去離子水配制；
（4） 用來配制消毒溶液的水，必須沒有游離氯或其它氧化劑；
（5） 在用H2O2對膜元件進行消毒處理前，必須完全除去消毒液及膜表面的重金屬離子，否則可能會引起膜的氧化性破壞；
（6） 所有應用于膜元件的消毒溶液必須符合東麗膜產品的清洗要求。