反滲透備用膜元件的離線清洗

反滲透系統因其先進的技術及經濟特性，已形成國內各行業龐大的用戶群，據不完全統計，目前國內反滲透水處理用戶已超過數萬家。

反滲透膜元件作為深層的過濾手段，其表面不可避免的會殘留有膠體、微生物、雜質顆粒及難溶鹽類在其表面的析出，因此，在多種領域使用的反滲透裝置，一旦投入使用，最終都需要清洗，只是清洗周期的長短不同而已。然而，在線清洗作為一種反滲透系統清洗保養、沖擊性殺菌以及定期保護的手段，在面臨反滲透膜元件重度污染時就顯得無能為力，這個時候就需要對反滲透膜元件進行離線清洗。

一、 反滲透膜元件重度污染的特征及離線清洗

雖然反滲透系統的設計中都會有一定程度的富裕量，以保證在緊急時刻不至于因為反滲透系統的產水量或脫鹽率下降、反滲透系統壓差升高而使得供水不足而對安全生產造成威脅，但實際上也正是由于這些富裕量的存在才使得有時候隱藏的故障不能夠及時的表現出來，這樣最終可能就演變為反滲透膜元件的重度污染。

1、 反滲透膜元件重度污染的概念

反滲透系統進水中所含的懸浮物、膠體、有機物、微生物及其它顆粒對RO膜產生的表面附著、沉積污染或者水中的化學離子成分在膜表面因濃差極化等因素導致的離子積大于溶度積后的化學垢類生成等現象。重度污染則指污染后的單段壓差大于系統投運初期單段壓差值的2倍以上、反滲透系統產水量下降30%以上或者單支反滲透膜元件重量超過正常數值3公斤以上的情況。

重度污染往往是重度物理污染和重度化學污染的疊加，某些情況下，二者同時伴生，且在一定程度上是在多次清洗后污染還反復發生。

2、 重度污染RO膜的離線清洗要求

當下列情況發生時，需要對重度污染RO膜元件進行離線清洗：（1）反滲透膜元件污染符合“重度污染”標準；（2）反滲透系統通過在線清洗不能夠達到系統額定標準的；（3）水處理系統由于供水緊張而不能夠進行在線清洗或沒有在線清洗設備的；（4）反滲透污染類型較為復雜，通過在線清洗容易引起交叉污染的；（反滲透系統前段污染物可能會通過在線清洗被帶入系統后段，而使后段膜元件遭受污染的稱為交叉污染）；（5）反滲透系統在多次清洗后污染還反復發生。

3、 反滲透膜元件的離線清洗方式及步驟

1) 首先用性能優良的備用膜元件替換反滲透系統上的待清洗膜元件，以保證反滲透系統不停止運行，保證整個生產工藝的持續穩定。

2) 反滲透膜元件性能測試（此步驟尤為重要）：

對每一支膜元件單獨測試其各項性能指標，包括：脫鹽率、產水量、壓差、重量等，并作好測試前記錄。

脫鹽率、產水量和壓差測試條件：符合不同類型膜廠商提供的標準。

3) 系統清洗前了解系統目前運行狀況；

4) 采集運行反滲透系統的各參數指標，作好原始記錄；

5) 根據用戶原水全分析報告、性能測試結果及所了解的系統信息判斷清洗流程；

6) 污染物的鑒定。首先根據5）的分析結果初步判定，再通過特殊的設備、器具作進一步的驗證，以確定具體污染物類型。

7) 根據5）、6）的分析結果，確定所需清洗配方。當RO膜上的污染物確定后，我們可以選擇膜制造商提供的系列配方，選擇較為合適的一種或兩種配方；或者選擇特殊配方（當RO膜被特殊的污染物污染時，采用普通的配方效果欠佳，或者從經濟性角度比較時，特殊配方較為經濟）。目前，國內外有許多反滲透膜元件清洗的專用藥劑，如開元恒業的KY系列清洗藥劑和殺菌劑，根據筆者的經驗，使用效果良好，且同傳統藥劑比較，經濟性也不錯。

8) 在反滲透專用清洗設備上用以上清洗劑結合物理處理清洗手段進行試驗性清洗，以選擇恰當的清洗配方和清洗程序；

超聲波在有機廢水處理中的應用研究

摘要：介紹了超聲降解水體中有機污染物的降解機理。從超聲的系統因素包括頻率和聲強；化學因素包括溶解氣體、pH值、反應溫度等的多個方面介紹了影響降解效率的因素。

超聲波是一種高頻機械波，具有波長較短，能量集中的特點，它的應用主要是按照能量大，沿直線傳播這兩個特點展開的。20世紀90年代初，國外等一些學者開始研究超聲降解水中有機污染物。超聲波技術具有簡便、高效、無污染或少污染的特點，是近年來發展的一項新型水處理技術。它集高級氧化、熱解、超臨界氧化等技術于一體，且降解速度快、能將水體中有害有機物轉變成CO2、H2O、無機離子或比原有機物毒性小易降解的有機物，因而在處理難生物降解有機污染物方面具有顯著的優越性。

1.基本理論和機理

在空化效應作用下，有機物的降解過程可以通過高溫分解或自由基反應兩種歷程進行。

1.1空化理論

超聲波在介質中的傳播過程中存在著一個正負壓強的交變周期。在正壓相位時,超聲波對介質分子擠壓，增大了液體介質原來的密度；而在負壓相位時，介質的密度則減小。當用足夠大振幅的超聲波作用于液體介質時，在負壓區內介質分子間的平均距離會超過使液體介質保持不變的臨界分子距離,液體介質就會發生斷裂，形成微泡，微泡進一步長大成為空化氣泡。在緊接著的壓縮過程中，這些空化氣泡被壓縮，其體積縮小，有的甚至完全消失。當脫出共振相位時，空化氣泡就不再穩定了，這時空化氣泡內的壓強已不能支撐其自身的大小，即開始潰陷或消失，這一過程稱為空化作用，或孔蝕作用。

由于空化作用所引起的反應條件的變化，導致了化學反應的熱力學變化，使化學反應的速度和產率得以提高。

1.2自由基理論

在超聲空化產生的局部高溫、高壓環境下，水被分解產生H和OH自由基：

H2O→HO•+H•

H•+H•→H2

HO•+HO•→H2O2

H•+HO•→H2O

另外溶解在溶液中的空氣(N2和O2)也可以發生自由基裂解反應產生N和O自由基：

N2→2N•

N•+HO•→NO+H•

NO+HO•→HNO3

2.影響超聲降解的主要因素

影響超聲降解的主要因素包括溶解氣體、pH值、反應溫度、超聲功率強度和超聲波頻率等。

2.1溶解氣體

溶解氣體的存在可提供空化核、穩定空化效果、降低空化閾，對超聲降解速率和降解程度的影響主要有兩個方面的原因：(1)溶解氣體對空化氣泡的性質和空化強度有重要的影響；(2)溶解氣體如N2O2產生的自由基也參與降解反應過程，因此，影響反應機理和降解反應的熱力學和動力學行為。
2.2pH值

對于有機酸堿性物質的超聲降解，溶液pH值具有較大影響。當溶液pH值較小時，有機物質在水溶液中以分子形式存在為主，容易接近空化泡的氣液界面，并可以蒸發進入空化泡內，在空化泡內直接熱解；同時又可以在空化泡的氣液界面上和本體溶液中同空化產生的自由基發生氧化反應，降解效率高。當溶液pH值較大時,有機物質發生電離以離子形式存在于溶液中，不能蒸發進入空化泡內，只能在空化泡的氣液界面上和本體溶液中同自由基發生氧化反應，降解效率較低超聲降解發生在空化核內或空化氣泡的氣-液界面處，離子不易接近氣-液界面，很難進入空化泡內，因此，溶液的pH值調節應盡量有利于有機物以中性分子的形態存在并易于揮發進入氣泡核內部。

2.3溫度

溫度對超聲空化的強度和動力學過程具有非常重要的影響，從而造成超聲降解的速率和程度的變化。不同溫度下，實驗表明溫度提高有利于加快反應速度，但超聲誘導降解主要是由于空化效應而引起的反應，溫度過高時，在聲波負壓半周期內會使水沸騰而減小空化產生的高壓，同時空化泡會立即充滿水汽而降低空化產生的高溫，因而降低降解效率。一般聲化學效率隨溫度的升高呈指數下降，因此，低溫(小于20℃)較為有利于超聲降解實驗,一般都在室溫下進行。多數研究也表明，溶液溫度低對超聲降解有利。

2.4超聲波頻率

研究表明，并非頻率越高降解效果越好。超聲頻率與有機污染物的降解機理有關，以自由基為主的降解反應存在一個最佳頻率；以熱解為主的降解反應，當超聲聲強大于空化閾值時，隨著頻率的增大，聲解效率增大。

2.5超聲功率強度

超聲功率強度是指單位聲發射端面積在單位時間內輻射至反應系統中的總聲能，一般以單位輻照面積上的功率來衡量。一般來說，超聲功率強度越大越有利于降解反應，但過大時又會使空化氣泡產生屏蔽，可利用超聲功率強度能量減少，降解速度下降。

3.結語

超聲處理是一個極其復雜的過程。不同物化性質的有機污染物，因降解機理不同，超聲降解的效果也存在差異。利用超聲空化技術，只有針對具體的有機污染物，優化反應操作條件才能獲得最佳的超聲降解效果。今后有關超聲空化技術的研究方向是，針對實際多組分難降解物系在降解機理、物質平衡、反應動力學、反應器設計放大等方面進行深入的研究，使其最終成為一種適用、高效和低成本的水處理技術。

超純水機知識之什么是水中的膠體物質和懸浮物質
作者：內蒙古水處理 來源：東北亞水網 發布時間：
水中的膠體物質是指直徑在10-4 -10-6mm之間的微粒。膠體是許多分子和離子集合物。天然水中的元機礦物質膠體主要是鐵、鋁和硅的化合物。水中的有機膠體物質主要是植物或動物的肢體腐爛和分解而生成的腐殖物。其中以湖泊水中的腐殖質含量最多，因此常常使水呈黃綠色或褐色。
由于膠體物質的微粒小，重量輕，單位體積所具有的表面積很大，故其表面具有較大的吸附能力，常常吸附著多量的離子而帶電。同類膠體因帶有同性的電荷而相互排斥，它膠在水中不能相互粘合而處于穩定狀態。所以，膠體顆粒不能藉重力自行沉降而去除，一般是在水中加入藥劑破壞其穩定，使膠體顆粒增大而沉降予以去除。

水中的懸浮物質是顆粒直徑約在10-4mm以上的顆粒。肉眼可見。這些微粒主要是由泥沙、沾土、原生動物、藻類、細菌、病毒、以及高分子有機物等組成，常常懸浮在水流之中。這些微粒很不穩定，可以通過沉淀和過濾而除去。水在靜置的時候，重的微粒（主要是砂子和粘土一類的無機物質）會沉下來。輕的微粒（主要是動植物及其殘骸的一類有機化合物）會浮于水面上，用過濾等分離方法可以除去。

懸浮物是造成濁度、色度、氣味的主要來源。它們在水中也不穩定，往往隨著季節、地區的不同而變化。