超滤-反渗透

超滤的操作

超滤运行原理与清洗方式

当超滤过滤通量较低时，膜负荷小，污染物易于清除，长期通量稳定；反之，高通量运行易导致不可逆污堵，清洗恢复率下降，影响稳定性。因此，针对不同水质存在一个临界通量。超滤清洗方式包括正洗、反洗、气洗、分散化学清洗和化学清洗。其中，正洗与反洗可去除膜面滤饼层；气洗利用气水混合液的湍动作用，有效清除表面污染层；分散化学清洗和化学清洗则通过药剂去除胶体、有机物、无机盐等造成的膜内/外污染。提高清洗频率与强度有助于彻底清除污染物。

超滤技术术语

• 不对称膜（Anisotropic Membrane）：由致密外皮层和海绵状支撑内层构成的中空纤维膜，外皮层起截留污染物作用。
• 原水（Feed）：进入超滤系统的待处理水。
• 产水（Permeate）：透过膜的净化水，基本不含胶体、颗粒及微生物。
• 通量（Flux）：单位时间内单位膜面积的产水量，常用单位为L/m²·h。
• 透膜压差（TMP）：产水侧与原水进出口压力平均值之差，反映膜两侧平均压力差。
• 反洗（Backwash）：从产水侧向进水侧注入高质量水，逆向冲洗以松解并清除膜外表面污染物。
• 气洗（Air-wash）：通过压缩空气与水流混合震荡，清除膜表面污染物。
• 分散化学清洗（Diffuse Chemically Wash）：在原水侧加入特定浓度化学药剂，经循环、浸泡等方式清除膜外表面污染物。
• 回收率（Recovery）：产水量占原水总量的百分比，计算公式：回收率% = 产水 / 原水 × 100。

超滤的运行

运行控制逻辑

• 中间水池液位低时停运超滤，高位时启动。
• 除碳水箱液位低时启动超滤，高位时停运。

操作注意事项

• 每次启停机前需进行一次正洗。
• 排水时间应根据现场调试确定，确保设备内水排尽。
• 进气压力控制在0.01MPa。
• 超滤反洗泵与次氯酸钠加药泵联动，加药量控制在10–15ppm。

超滤长时间停运

现象	可能存在的原因	修正措施
超滤膜跨膜压差过高	膜组件被污染	查明污染原因，采取相应清洗方法；调整冲洗参数。
产水流量过高	流量超出设定范围	按操作要求调整流量。
进水水温过低	温度影响通量	提高进水温度。
产水流量小	膜组件被污染	查清原因并清洗；调整冲洗参数。
阀门开度设置不正确	阀门未正确开启或调节	检查并确保所有应开阀门处于开启状态，调整开度。
流量仪出问题	仪表故障	检查流量仪，确保正常工作。
供水压力太低	系统压力不足	排查并解决压力问题。
进水水温过低	低温影响通量	提高进水温度或压力。
产水水质较差	进水水质超标	检查进水浊度、COD等指标。
膜组件发生破损	物理损伤	查找破损原因，更换膜组件。
自动状态下系统不能运行	供水泵不启动	排除接线错误；手动重启后转自动。
进水压力高	泵或压力开关异常	检查供水泵及压力开关设置。
产水背压高	出口阀未开或后续系统未启动	检查产水出口阀、后续系统及压力开关。
PLC程序有误	控制系统错误	检查并修正PLC程序。

长期停机维护措施

1. 短期停用（2–3天）：每日运行30–60分钟，防止细菌滋生。
2. 长期停用（7天以上）：关停前手动夹气反洗，并注入1%亚硫酸氢钠保护液，关闭所有进出口阀门。每月检测保护液pH值，若pH≤3需及时更换。
3. 重新启用时：连续冲洗至排放水无泡沫。
4. 停机期间必须保持膜组件始终处于湿态，避免脱水造成不可逆损坏。

超滤系统故障分析

故障现象及处理措施同“超滤长时间停运”章节中的表格内容。

超滤装置的清洗

清洗条件

超滤装置长期运行后，因杂质积累影响分离性能，需定期或不定期化学清洗以恢复性能。当进水与产水压差较初始上升0.1MPa（最大允许压差为0.21MPa）时，应进行化学清洗。

清洗方案选择

• 酸性清洗：适用于铁、锰超标或悬浮物高引起的无机物污染，使用1–2%柠檬酸或0.4% HCl溶液。
• 碱性氧化剂清洗：适用于有机物含量高或生物污染（如细菌、藻类繁殖），使用0.2% NaClO + 0.1% NaOH溶液。

清洗前准备

1. 所有清洗剂须从进水侧进入，防止杂质进入膜丝内部。
2. 化学清洗前须先进行充分夹气反洗。
3. 清洗过程约需2–4小时。
4. 清洗后若停机超过三天，按长期停机要求维护。
5. 清洗液应使用超滤产水或更优水质配制。
6. 清洗液需过滤去除可能污染物。
7. 清洗液温度控制在10–40℃，适当升温可提升清洗效率。
8. 必要时可交替使用多种清洗剂，但每次清洗后必须彻底冲洗干净再换药剂。

安全注意事项

• 避免直接接触NaOH、NaClO等腐蚀性或强氧化性药剂。
• 控制管线压力，防止化学药品喷溅。

化学清洗药剂质量要求

柠檬酸、次氯酸钠为工业级，NaOH为隔膜碱。

清洗系统配置

配备清洗溶液箱、清洗水泵、清洗过滤器各一台（可共用RO清洗系统），连接管路可采用UPVC或软管。

酸洗操作流程

1. 准备：关闭系统，配制1–2%柠檬酸或0.4% HCl溶液，搅拌均匀。
2. 清洗：启动清洗泵，以1000L/h·组件流量循环30分钟，随后静置浸泡60分钟。
3. 冲洗：排空清洗液，清水冲洗系统，恢复运行状态。

碱洗操作流程

1. 准备：关闭系统，配制0.2% NaClO + 0.1% NaOH溶液，搅拌均匀。
2. 清洗：步骤同酸洗，循环清洗30分钟，浸泡60分钟。
3. 冲洗：排空并彻底冲洗系统。

反渗透的操作

设备使用条件

• 工作环境温度：4–45°C，低于0°C或高于45°C可能损坏设备。
• 高压泵进水水质要求：
  • 余氯 < 0.1ppm
  • 浊度 < 1 NTU
  • pH：4–9（最佳7.5–7.8）
  • Fe < 0.1ppm
  • SDI < 3

运行控制逻辑

• 除碳水箱液位低时停运反渗透，高位时启动。
• 纯水水箱液位低时启动，高位时停运。

开机步骤

1. 打开淡水冲洗阀和浓水排放阀。
2. 启动淡水冲洗泵，冲洗180–360秒。
3. 关闭淡水冲洗阀，打开反渗透进水阀。
4. 启动反渗透供水泵（20–60秒后）。
5. 启动高压泵（20–60秒后）。
6. 关闭浓水排放阀。
7. 调节高压泵出口手动球阀和浓水排放阀，使淡水流量达50–55t/h，浓水流量17–24t/h。

关机步骤

1. 打开浓水排放阀（20–60秒后）。
2. 关闭高压泵，随后关闭反渗透供水泵。
3. 关闭反渗透进水阀。
4. 打开淡水冲洗阀，启动淡水冲洗泵冲洗180–360秒。
5. 关闭冲洗泵、冲洗阀及排放阀。

加药系统联动控制

• 阻垢剂加药泵与反渗透供水泵联动。
• 氢氧化钠加药泵自动调节pH值至7.5–7.8。
• 还原剂加药泵自动调节ORP值低于120。
• 每运行4小时开启浓水阀30秒。
• 低压报警值0.005MPa，高压报警值1.5MPa，触发时系统停运。

反渗透膜污染特征及化学清洗

清洗判断标准

• 标准化产水量下降约15%。
• 给水与浓水压降增加约15%。
• 建议每3个月进行一次化学清洗。

常见污染物及处理方法

污染物	一般特征	处理方法
钙类沉积物（碳酸钙、磷酸钙）	系统压降上升，产水量稍降	使用1#清洗液
氧化物（铁、铜、镍等）	压降明显升高，产水量明显降低	使用1#清洗液
胶体（铁、有机物、硅胶体）	压降逐步上升，产水量逐步减少	使用2#清洗液
硫酸钙（多见于第二段）	压降略有增加，产水量稍降	使用2#清洗液
有机沉积物	压降逐步上升，产水量稍降	使用2#清洗液，严重时用3#
细菌污染	压降明显增加，产水量明显降低	根据污染类型选用1#、2#或3#清洗液

推荐清洗液配方

清洗液	成分	配制100加仑（379升）用量	pH调节
1#	2%柠檬酸溶液 + 反渗透产水	7.7公斤柠檬酸 + 379公斤水	用NaOH调至pH 4
2#	三聚磷酸钠 + EDTA四钠盐 + 反渗透产水	7.7kg + 3.18kg + 379kg	用硫酸调至pH 10
3#	三聚磷酸钠 + 十二烷基苯磺酸钠 + 反渗透产水	7.7kg + 0.97kg + 379kg	用硫酸调至pH 10

柠檬酸清洗实例

1. 配液：在清洗箱中加入20kg柠檬酸，启动清洗泵循环，加氨水调节pH至4，循环20分钟后备用。
2. 一段膜清洗：连接清洗系统，先排放0.5分钟，再循环清洗40–60分钟。
3. 二段膜清洗：切换连接至二段膜，同样流程清洗40–60分钟。
4. 清洗后处理：更换细过滤器滤芯，清洗泵及管道用除盐水冲洗干净。

清洗注意事项

• 清洗液pH应控制在4–10之间。
• 酸碱清洗剂不得混用，前一种清洗液必须彻底冲洗干净后再使用下一种。
• 清洗液pH变化超过1个单位时，需重新调节至目标值。
• 清洗后系统水质需数小时至数日方可稳定。

反渗透水洗操作

水洗时预处理与RO系统处于自动运行状态，全开浓水排放阀和淡水出口排放阀，冲洗60–90分钟，关机步骤同手动关机。

设备维护及停运保养

1. 操作人员须经培训合格，严格执行操作规程。
2. 建立运行管理制度，做好详细记录。
3. 系统管路为UPVC材质，避免接触有机溶剂和高温，紧固螺栓时受力均匀。
4. 定期检查水泵密封与润滑状态，及时处理异常。
5. 自动运行中故障停机后，须排查问题后方可重启。
6. 停机超过48小时，每隔24小时运行一次，每次不少于30分钟。
7. 长期停机（30天以上）需用杀菌液保存：
   • 配制0.5%甲醛溶液1200升。
   • 停机前冲洗40–50分钟。
   • 将杀菌液充满系统，排空残液，清洗清洗系统并更换滤芯。
   • 温度＜27℃时每30天更换一次杀菌液；＞28℃时每15天更换一次。
   • 重新投用前，先低压冲洗1小时，再高压冲洗5–10分钟，确认产水中无残留杀菌剂。
8. 保安过滤器压差超过0.1MPa时应及时更换滤芯。
9. 冬季注意防冻，尤其停机期间。

常见故障及处理方法

序号	故障现象	原因	处理方法
1	RO进水与浓水压差增大	膜污染	化学清洗
2	保安过滤器压差增大	滤芯污染	更换滤芯
3	浓水流量过大无法调节	浓水电磁阀故障	修理或更换
4	RO产水量下降	膜污染	化学清洗
5	RO出水水质下降	膜污染或密封圈损坏	清洗膜或更换密封圈
6	高压泵入口低压报警	保安过滤器堵塞或过滤器压降大	更换滤芯或手动反洗
7	高压泵出口高压报警	慢开电动阀故障或膜污染	检查阀门或清洗膜
8	故障报警	电机过热	检查线路及电机

其他说明

• 浓水手动流量调节阀禁止完全关闭。
• 保安过滤器滤芯每3个月更换一次，初期运行阶段建议1–2个月更换。