CN109966921A - 一种反渗透系统污染物的去除方法 - Google Patents

一种反渗透系统污染物的去除方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种反渗透系统污染物的去除方法，步骤包括：(1)预清洗：用NaOH清洗液置换反渗透系统内部的污水，调节pH在10‑12；(2)强化清洗：用0.01‑0.025％Na‑SDS和0.5‑1％EDTA的清洗液循环0.5‑1小时，调节pH在11‑12；(3)增强清洗：用2‑3％三聚磷酸钠、0.5‑1％EDTA和0.01‑0.025％Na‑SDS的复合清洗液循环0.5‑1小时，调节pH在13，并控制清洗液温度在35‑40℃；(4)浸泡、循环、冲洗；(5)杀菌。本发明提供的清洗方法可有效清除反渗透系统中的微生物和有机物污染，使反渗透膜恢复至初始状态。

Description

一种反渗透系统污染物的去除方法
技术领域
本发明涉及一种反渗透系统污染物的去除方法。
背景技术
市政污水中含有藻类、真菌、细菌等多种微生物，微生物一旦进入反渗透系统，在反渗透系统独特的生态环境中将迅速繁殖，最终形成生物膜，导致膜元件的严重污染。生物膜能够使源水通路阻力增大，进水和浓水之间的压力差增加，严重时导致膜元件发生机械损坏。生物膜一旦出现，清洗就变得非常困难，其原因在于生物膜能够保护微生物免受水利的剪切和化学药剂消毒作用，没有被清除掉的生物膜将引起二次污染。
同时，有机物污染也是反渗透系统常见的污染，市政污水中有机物种类繁多，成分也非常复杂，聚酰胺材料为主的反渗透膜极易受有机物污染。微滤能够截留水中少量大分子有机物或大于微滤膜孔径的非溶解性有机物，但水中绝大多数有机物因其分子量较小而透过微滤膜进入反渗透系统，从而引起反渗透系统的污堵。有机物通过膜系统时被吸附在反渗透膜表面形成有机薄膜，由于大多数有机物携带电荷，使其能够牢固地吸附在膜表面。有机物的污染能够很快使反渗透系统性能出现衰减，如产水量、脱盐率降低等。
再生水厂随着膜使用时间的增加和产水量需求的不断提升，反渗透系统出现了运行不稳定的情况，主要表现为反渗透系统进水压力和压差迅速上升、产水量下降等现象，这些情况严重影响了再生水厂的正常生产和外供水。当污染物累积到一定程度就需要对系统进行清洗，采用常规的碱洗方法，进水压力和压差恢复较小，清洗效果欠佳。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种反渗透系统污染物的去除方法，有效去除反渗透系统中的微生物和有机物，降低反渗透系统的进水压力和压差，其采用预清洗-强化清洗-增强清洗-杀菌的清洗方法，尤其适用于复杂污水的反渗透系统的清洗，例如市政污水反渗透系统。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种反渗透系统污染物的去除方法，包括如下步骤：
(1)预清洗：用NaOH清洗液置换反渗透系统内部的污水，循环1-2小时，期间调节pH在10-12；
(2)强化清洗：用0.01-0.025％Na-SDS和0.5-1％EDTA的清洗液循环0.5-1小时，期间调节pH在11-12；
(3)增强清洗：用2-3％三聚磷酸钠、0.5-1％EDTA和0.01-0.025％Na-SDS的复合清洗液循环0.5-1小时，期间调节pH在13，并控制清洗液温度在35-40℃；
(4)浸泡、循环、冲洗：浸泡2-24小时后，循环2-4小时，控制pH在11-12，然后用反渗透产水冲洗，冲洗压力为0.2-0.4MPa；
(5)杀菌。
在上述技术方案中，依次通过预清洗、强化清洗、增强清洗、杀菌将反渗透膜上的微生物、有机物等污染物清洗掉；预清洗时采用的NaOH碱性清洗剂对有机污染物、微生物膜有松弛、乳化和分散作用，可对膜内污染物起到调理及初步去除作用，使膜表面致密的污染物有松动的趋势；强化清洗时采用的EDTA能与金属离子形成易溶解的络合物，因此对某些金属盐类有较好的去除作用，同时在碱性条件下可有效地去除微生物粘膜，而Na-SDS可降低膜的表面张力，起到湿润、增溶、分散和去污作用，EDTA和Na-SDS在pH11-12条件下能够有效去除大多数容易清洗的污染物；增强清洗过程中采用的复合清洗液共同作用，在高pH、高温条件下进行清洗，有助于药剂间的相互作用，加快化学反应，例如络合作用，高pH能够有效溶解油类、蛋白质等有机物，而温度的提高有利于提高药剂的化学动力，进而提高膜系统的清洗效果，同时有效节约化学清洗药剂，增强清洗中的复合药剂可有效去除较为顽固的污染物，针对污染严重的膜系统污染物，有效恢复膜系统的性能；增强清洗过程中冲洗压力为0.2-0.4MPa，该冲洗压力能够使水与膜表面之间产生剪切力，有利于去除膜表面污染物，一旦超出该压力，水将膜表面产生垂直压力，不利于污染物的去除，而低于该压力范围，其清洗效果又会减弱，精准控制清洗压力有助于膜系统污染的清除。经过三步清洗后最后进行杀菌，加强去除残留微生物和生物膜的效果。
在其中一个实施例中，优选地，在步骤(1)中，NaOH清洗液流量控制在3-6m3/h。低流量输入置换药液的目的，其一在于置换管道和反渗透系统中的污水，其二在于能使置换药液充分和污染物接触和融合，有利于去除污染物，同时有利于监测和调整pH及温度。在步骤(2)-(3)中的清洗过程中，流量均可以控制在3-6m3/h。
在其中一个实施例中，优选地，在步骤(1)、(2)、(4)中，清洗液的温度均控制为30-40℃，其中，夏季时，温度控制为30-35℃，冬季时，基于管道和膜系统的热量散失，温度控制在35-40℃。
在其中一个实施例中，优选地，在步骤(4)中，循环及冲洗流量均控制在7-12m3/h。高流量循环、冲洗可使污染物从膜表面冲离，因为高流量可产生较强的剪切力，可有效地剥离膜表面的污染物，达到去除污染物的目的。
在其中一个实施例中，优选地，在步骤(4)中，冲洗压力为0.3-0.4MPa，冲洗时间为3-5分钟。
在其中一个实施例中，优选地，在步骤(5)中，用杀菌剂清洗液杀菌，循环20-40分钟，浸泡1-2小时后，再循环20-40分钟，一般反渗透系统产水呈弱碱性，在pH为5-7之间变化，最后用反渗透产水冲洗至pH为5-7且排出水清澈，表明反渗透内部的清洗液被排净。
在其中一个实施例中，优选地，在步骤(5)中，杀菌剂采用异噻唑啉酮，杀菌剂清洗液的浓度为1-3％，异噻唑啉酮能迅速抑制微生物的生长，对常见细菌、真菌等具有很强的抑制和杀灭作用，杀生效率高，降解性好，不残留、稳定性强、成本低。
在其中一个实施例中，优选地，在步骤(5)中，冲洗压力为0.2-0.4MPa，冲洗流量为7-12m3/h，冲洗时间为3-5分钟。
具体实施方式
为了让本领域的技术人员更加清楚直观地了解本发明，下面将本发明作进一步的说明。
NaOH清洗液的配置：在水箱中加入NaOH，搅拌均匀，调节pH至10-12，配置药液时对药液进行加热，温度控制在30-35℃，冬季可提高到35-40℃。
本发明提供的反渗透系统污染物的去除方法，包括如下步骤：
(1)预清洗：低流量输入NaOH清洗液，流量控制在3-6m3/h，温度控制在30-40℃，置换管道和反渗透系统内部的污水，使污水从反渗透系统产水出口和浓水出口排出；由于清洗管道和反渗透系统中污水量在15-20m3左右，所以，需要同时向配置置换药液的水箱补充置换药液，或者同时设置两组以上水箱，同时进行置换；置换完成后，关闭水箱阀门，循环1-2小时，期间实时监控pH变化情况，控制pH在10-12，若pH<10，及时添加氢氧化钠，温度控制在30-40℃；
(2)强化清洗：向步骤(1)中的NaOH清洗液中加入Na-SDS和EDTA两种药剂进行强化清洗，使其浓度分别为0.01-0.025％和0.5-1％，循环0.5-1小时，调节pH在11-12，温度控制在30-40℃；
(3)增强清洗：向步骤(2)中的清洗液中加入三聚磷酸钠、EDTA、0.025％Na-SDS的复合药剂进行增强清洗，使其在清洗液中的浓度分别为2-3％、0.5-1％和0.01-0.025％，调节pH在13，循环0.5-1小时，期间用NaOH调节pH在13，并控制清洗液温度在35-40℃；
(4)浸泡、循环、冲洗：浸泡2-24小时后，循环2-4小时，流量控制在7-12m3/h，控制pH在11-12；然后用反渗透产水冲洗反渗透系统，冲洗压力为0.3-0.4MPa，冲洗流量为7-12m3/h，冲洗时间为3-5分钟；
(6)杀菌：用杀菌剂清洗剂循环20-40分钟，浸泡1-2小时，再循环20-40分钟，杀菌剂采用异噻唑啉酮，杀菌剂清洗液的浓度为1-3％；最后用反渗透产水冲洗，冲洗压力为0.2-0.4MPa，冲洗流量为7-12m3/h，冲洗时间为3-5分钟，冲洗至pH为5-7且排出水清澈，则为合格。
上述方案中清洗液的温度，夏天可控制在30-35℃，冬天可控制在35-40℃。在上述各步骤中，均可以通过0.1-0.2％NaOH溶液调节pH。
本发明选择的是某市政污水处理厂，其进、出水水质如下：
出水水质即为反渗透系统进水水质，普通的清洗方式仅采用pH为10-12的NaOH清洗液循环1-2小时进行清洗，其清洗效果如表1所示：
表1
反渗透系统 清洗前(MPa) 清洗后(MPa) 下降压力差(MPa)
系统进水压力 0.91 0.87 0.04
系统浓水压力 0.82 0.79 0.03
进水与浓水压差 0.09 0.08 0.01
采用常规清洗方法清洗时，进水压力下降0.04MPa，浓水压力下降0.03MPa，进水和浓水压差下降仅为0.01MPa，效果不明显。
实施例1
各步骤中的相关参数如表2所示：
表2
采用上述步骤的方法清洗后，其清洗效果如表3所示：
表3
反渗透系统 清洗前(MPa) 清洗后(MPa) 下降压力差(MPa)
系统进水压力 0.94 0.76 0.18
系统浓水压力 0.83 0.68 0.15
进水与浓水压差 0.11 0.08 0.03
清洗前后，进水压力下降0.18MPa，浓水压力下降0.15MPa，进水与浓水压差下降0.03MPa，相比于常规的碱洗方法，效果明显。
实施例2
各步骤中的相关参数如表4所示：
表4
采用上述步骤的方法清洗后，其清洗效果如表5所示：
表5
反渗透系统 清洗前(MPa) 清洗后(MPa) 下降压力差(MPa)
系统进水压力 0.96 0.75 0.21
系统浓水压力 0.82 0.66 0.16
进水与浓水压差 0.14 0.09 0.05
清洗前后，进水压力下降0.21MPa，浓水压力下降0.16MPa，进水与浓水压差下降0.05MPa，相比于常规的碱洗方法，效果明显。
实施例3
各步骤中的相关参数如表6所示：
表6
采用上述步骤的方法清洗后，其清洗效果如表7所示：
表7
反渗透系统 清洗前(MPa) 清洗后(MPa) 下降压力差(MPa)
系统进水压力 0.92 0.66 0.26
系统浓水压力 0.80 0.59 0.21
进水与浓水压差 0.12 0.07 0.05
清洗前后，进水压力下降0.26MPa，浓水压力下降0.21MPa，进水与浓水压差下降0.05MPa，相比于常规的碱洗方法，效果明显。
以上所述实施方式仅表达了本发明的多种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种反渗透系统污染物的去除方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)预清洗：用NaOH清洗液置换反渗透系统内部的污水，循环1-2小时，期间调节pH在10-12；
(2)强化清洗：用0.01-0.025％Na-SDS和0.5-1％EDTA的复合清洗液循环0.5-1小时，期间调节pH在11-12；
(3)增强清洗：用2-3％三聚磷酸钠、0.5-1％EDTA和0.01-0.025％Na-SDS的复合清洗液循环0.5-1小时，期间调节pH在13，并控制清洗液温度在35-40℃；
(4)浸泡、循环、冲洗：浸泡2-24小时后，循环2-4小时，控制pH在11-12，然后用反渗透产水冲洗，冲洗压力为0.2-0.4MPa；
(5)杀菌。
2.根据权利要求1所述的反渗透系统污染物的去除方法，其特征在于，在步骤(1)中，NaOH清洗液的流量为3-6m3/h。
3.根据权利要求1所述的反渗透系统污染物的去除方法，其特征在于，在步骤(1)、(2)、(4)中，清洗液的温度均控制为30-40℃，其中，夏季时，温度控制为30-35℃，冬季时，温度控制在35-40℃。
4.根据权利要求1所述的反渗透系统污染物的去除方法，其特征在于，在步骤(4)中，循环及冲洗流量均为7-12m3/h。
5.根据权利要求1所述的反渗透系统污染物的去除方法，其特征在于，在步骤(4)中，冲洗压力为0.3-0.4MPa，冲洗时间为3-5分钟。
6.根据权利要求1所述的反渗透系统污染物的去除方法，其特征在于，在步骤(5)中，用杀菌剂清洗液杀菌，循环20-40分钟，浸泡1-2小时后，再循环20-40分钟，最后用反渗透产水冲洗至pH为5-7且排出水清澈。
7.根据权利要求6所述的反渗透系统污染物的去除方法，其特征在于，在步骤(5)中，杀菌剂采用异噻唑啉酮，杀菌剂清洗液的浓度为1-3％。
8.根据权利要求6所述的反渗透系统污染物的去除方法，其特征在于，在步骤(5)中，冲洗流量为7-12m3/h，冲洗压力为0.2-0.4MPa，冲洗时间为3-5分钟。
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