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硅清洗剂针对膜系统硅污染的解决方案

 [摘  要] 二氧化硅是天然水源中常见的无机物,也是许多水处理工艺过程中必须控制的污染物,尤其某些工业产生的废水中二氧化硅的含量会更高。如果膜处理系统来水中的二氧化硅含量较高,会在膜元件表面形成一层硅质膜,导致膜元件的通量下降。较高浓度的硅会对膜元件造成不可逆的污染,甚至会造成膜的脱盐率下降。硅质膜还会影响化学清洗和物理清洗的效果,常规的酸、碱清洗剂对二氧化硅污染物几乎没有效果。

PWT最新配方膜清洗剂 Lavasol 2为清洗二氧化硅的专用清洗剂,它是碱性清洗剂,是一种复合无机、有机化合物及螯合物的产品。当膜元件被二氧化硅污堵时,使用本清洗剂可以安全有效的将污染物清除,能有效的恢复膜元件的透水性能,同时可避免对膜元件本身造成伤害。

[关键词] 高盐废水;二氧化硅污染;二氧化硅清洗剂


1 项目概况

西北某化工厂的脱盐水系统的反渗透浓水先与厂内生产的废水混合,经过预处理和中水反渗透系统处理后,中水反渗透的浓水再进入高盐浓水反渗透系统处理。高盐浓水反渗透预处理设计了除硬工艺,进水硅含量波动较大,造成浓水反渗透膜元件经常被二氧化硅污染,并且出现脱盐率大幅下降的情况。即使新更换的膜元件后短时间内也出现了产水流量大幅衰减、二段压差上升和脱盐率下降,常规化学清洗无法恢复膜元件性能。现场使用PWT Lavasol 2高硅清洗剂清洗后,有效的恢复了膜元件通量,保证了系统运行稳定。



2 工艺系统描述

2.1高盐浓水系统工艺流程

高盐浓水→(PAC、PAM、NaOH)高密池→机械过滤器→钠床离子交换器→(阻垢剂、还原剂)保安过滤器→高压泵→浓水反渗透(14:8排列,70%回收率)→产水水箱


2.2水质数据



从以上水质数据表可以看出:高盐浓水经过高密池加碱除硬和软化钠床除硬后,反渗透进水的硬度基本去除,碳酸盐和硫酸盐的结垢风险非常低,而二氧化硅的含量高达69 mg/L,反渗透的回收率为70%时,浓水侧二氧化硅含量达到210 mg/L左右,二氧化硅结垢污堵膜元件的风险较高。

2.3问题的出现及分析

2.3.1反渗透运行状态

浓水反渗透单套设计出力为70m3/h, 两段14:8(6芯)排列。浓水反渗透运行一段时间后膜元件性能衰减严重,脱盐率和产水流量都无法满足生产要求。2023年9月份更换了新的膜元件,投加的是某国产阻垢剂,投加浓度为5ppm,新膜运行一个多月,依然出现了产水流量大幅衰减了45%以上,脱盐率从97.75%大幅降低至91%,二段压差明显上升,最高至0.45Mpa, 膜性能衰减相当明显,说明膜系统已严重污堵了(运行数据见表2和图1)。



2.3.2膜元件重量数据

打开浓水反渗透二段的一根容器端盖,取出其中的膜元件,沥水几小时后称重,二段膜元件重量在17.5-25Kg之间(见表3)。从重量来看,膜元件从水流方向依次增重,污染物较多,最多增重10kg以上。即使通过普通酸、碱化学清洗后,二段压差亦无明显变化,膜元件通量也无法有效恢复。




2.3.3污染物成份分析

取浓水反渗透二段最末端一支膜元件返厂进行了解剖,并取污染物进行了定量分析,二氧化硅占比达到43.81%,为主要污染物(见图2和表4)。

实验室对垢样通过红外图谱解析,推测样品的主成分为硅酸盐类、N、 N’-六亚甲 基双(氢氧化三丁基铵)物质与氨基三亞甲基磷酸类物质的混合物。



2.4解决方案

在明确浓水反渗透膜元件已被二氧化硅污染的情况下,采用了针对性的二氧化硅膜清洗剂 Lavasol 2。在清洗水箱中将清洗剂 Lavasol 2按照1:60 重量比加入反渗透产水或者除盐水稀释到清洗水箱之中,再使用氢氧化钠调整pH 值至12.5~13.0,配制成清洗溶液对反渗透系统进行化学清洗。重点清洗反渗透二段膜元件,将清洗液循环6~12小时,浸泡6-12小时(循环和浸泡时间视污染物状况而定),然后继续大流量循环30分钟以上进行化学清洗。通过PWT Lavasol 2 高硅清洗剂清洗,浓水反渗透一段压差下降至0.1Mpa左右;二段压差由0.45Mpa下降至0.1Mpa以内,反渗透产水量由35m3/h增大至52m3/h,膜元件通量恢复明显。(运行数据详见表5)




3 总结


PWT最新配方反渗透膜清洗剂 Lavasol 2,是一种复合无机、有机化合物及螯合物的产品。针对二氧化硅的污染,选用Lavasol 2碱性清洗剂,可以将二氧化硅污染物较好的清除,能有效的恢复膜元件的透水性能。为了在生产过程中控制水中的二氧化硅对膜造成污堵,可选择PWT SpectraGuard 311 膜阻垢剂,其Dendrimer 树枝状聚合物拥有巨大的内外表面积和巨量终端官能团,可以提供比其它膜阻垢剂更强大的阻垢载荷,尤其对SiO2、CaSO4、BaSO4控制更为有效。

在高盐废水系统中,选择PWT SpectraGuard 311膜阻垢剂和Lavasol 2高硅清洗剂组合使用,即能有效控制二氧化硅和其它无机盐污染物的污堵,又能有良好的对二氧化硅污染的清洗效果,使膜元件免遭硅污染之困,有效的延长膜的使用寿命,具有较好的经济效益。



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