反渗透系统膜元件清洗技术规范.doc

ICS 7110040：19020G 76囝园中华人民共和国国家标准GBT 23954-2009反渗透系统膜元件清洗技术规范Technical regulations for cleaning of reverse osmosis membrane element2009-06-02发布20100201实施宰瞀鳃鬻瓣警襻瞥星发布中国国家标准化管理委员会厘111GBT 23954-2009刖置 本标准的附录A为规范性附录，附录B、附录C为资料性附录。本标准由中国石油和化学工业协会提出。 本标准由全国化学标准化技术委员会水处理剂分会(SACTC 63SC 5)归口。 本标准负责起草单位：同济大学、广州市特种承压设备检测研究院、中海油天津化工研究设计院、天津正达科技有限责任公司。 本标准主要起草人：郅玉声、杨麟、陈爱民、李茂东、冯碧萍。GBT 23954-2009反渗透系统膜元件清洗技术规范1范围本标准规定了反渗透系统膜元件清洗过程中的技术要求、清洗前的准备工作、污染物判断、系统清 洗及清洗效果验收。本标准适用于反渗透膜系统的膜元件清洗。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有 的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注El期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB 8978污水综合排放标准GBT 12145火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量GBT 19249反渗透水处理设备DLT 588水质污染指数测定方法3术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。31反渗透膜reverse osmosis membrane用特定的高分子材料制成的，具有选择性半透性能力的薄膜。它能够在外加压力作用下，使水溶液 中的水和某些组分选择性透过，从而达到纯化或浓缩、分离的目的。32反渗透膜元件reverse osmosis membrane element反渗透膜构成的基本使用单元。33反渗透膜组件reverse osmosis element将一只或数只反渗透膜元件按一定技术要求串联，与单只反渗透膜壳组装而成的组合构件。34反渗透装置reverse osmosis unit将反渗透膜组件用管道按照一定排列方式组合、连接而成的组合式水处理单元。35反渗透系统reverse osmosis system利用反渗透膜对符合条件的水进行处理的工艺总称，它由保安过滤器、反渗透装置、化学清洗装置、 加药装置等工艺单元组成。36段stage在反渗透装置中，反渗透膜组件按浓水的流程串接的阶数。37段间压差段压差stage pressure某段的迸水与出水(浓水)之间的压力差。1GBT 23954-200938系统压差system pressure系统的总进水与出水(终端浓水)之间的压力差。39脱盐率salt rejection反渗透装置及膜元件除盐效率的数值。310回收率recovery反渗透装置对原水利用效率的数值。311产水permeate经过反渗透装置处理后所得的水。312浓水concentrate经过反渗透装置处理后所得的含盐量被浓缩的水。313产水通量flux flow单位时间内单位反渗透膜面积上透过的水量。314污染指数siltdensity index用于评价水中杂质对反渗透膜污染能力的一种参数，一般采用15 rain测定法。315预处理系统water pretreatment system将原水处理成符合反渗透装置对进水水质要求的工艺总称，它由絮凝、沉淀、介质过滤、活性炭吸 附、微滤、超滤等工艺单元组成。316化学清洗剂chemical cleaning agent投加在反渗透系统化学清洗中为清除膜表面污垢的化学药品。317在线化学清洗cleaning in place，CIP利用固定配置的清洗装置，采用一定配比的化学药品溶液对反渗透装置内的膜元件进行的化学清 洗过程。318离线化学清洗cleaning off line从反渗透装置内取出膜元件，用独立的清洗装置对膜元件进行的化学清洗过程。319分段清洗separate cleaning of each stage利用固定配置的清洗装置，按段分别对反渗透装置内的膜元件进行的化学清洗过程。320净化水purification water经预处理系统处理后所得的水。321冲洗flushing采用低压大流量的水冲洗膜元件的过程，以冲洗掉附着在膜表面的污染物或堆积物，或置换膜装置 内的清洗废液或积水。2GBT 23954-20094总则41反渗透系统膜元件的化学清洗，是除去膜表面污垢、恢复膜元件性能的必要措施。42由专业技术人员制定清洗方案和措施，并有完备的审核、审批手续。清洗过程中进行必要的监督， 清洗结束后，对清洗效果检查、评定。43负责清洗单位按附录A对参加清洗人员进行技术和安全教育培训，使其熟悉清洗系统、清洗方案和措施，掌握安全作业程序。清洗作业人员在清洗过程中严格遵守清洗方案和安全措施，确保人身、设 备安全。44系统化学清洗的确定 当反渗透膜表面受到无机盐垢、金属氧化物、微生物、胶体颗粒和不溶性的有机物污堵时，会导致标准化产水量和脱盐率(按GBT 19249计算)下降、段间压差增加。出现下列情况之一时，并判定是化学 污染造成的，对反渗透系统进行化学清洗：运行数据标准化后，系统产水量比初始值下降15以上；运行数据标准化后，脱盐率比初始值下降10以上；运行数据标准化后，段问压差比初始值增加15以上。45清洗方式451在线化学清洗 在线化学清洗分为不分段清洗和分段清洗。4511不分段清洗 可以对系统所有段同时进行化学清洗。在设定的循环清洗流量能够确保清洗效果，且第一段和最后一段流速均符合膜元件生产商规定的流速范围内，可采用不分段清洗。4512分段清洗 对于高流速循环清洗才能确保清洗效果时，应对系统的各段分别进行化学清洗，以保证各段循环流速不超过膜元件生产商规定值。452离线化学清洗 当膜元件污垢严重，在线清洗效果不好时，应采用离线化学清洗。5技术要求51在制定清洗方案及现场清洗措施时，除应符合本标准外，还应符合与设备相关的技术条件或规范。52清洗前应拆除或隔离易受清洗液损害的部件和其他配件。53清洗效果的验收按81-83的规定执行。54清洗废液应经过处理，符合GB 8978的规定后才能排放。6清洗前的准备工作61清洗参数的选择 清洗药剂、流速、温度、压力等参数的选择，应根据污垢种类、反渗透系统构造等确定，必要时通过试验确定。选择的清洗药剂在保证清洗效果的前提下，综合考虑经济性和环保要求等因素。62判定反渗透系统性能下降的原因 通过对系统的全面调查，分析判断反渗透装置性能下降的原因。是污垢导致的，可进行化学清洗最大限度地恢复膜的性能；因机械损伤或其他原因造成的，则不能通过化学清洗来恢复系统性能。621系统调查 除全面了解原水水质全分析报告、水处理系统工艺流程、反渗透装置设计参数、反渗透系统具体运行参数、系统材质(参见附录B、附录c)外，还应考查下列情况：3GBT 23954-2009a)R0膜元件设计数量、排列是否合理；b)根据水质分析系统污染趋势，生物污染、盐垢类污染或是胶体污染等，经过分析原水水质报 告，能预测发生污垢的可能性；c)检查前几次的清洗过程及清洗效果； d)分析SDI(按DLT 588)及微孔滤膜膜面上所截留的污物； e)打开膜端板，观察一段进水侧第一只和二段出水侧最后一只膜元件颜色和重量的变化，推断污染程度；f)根据RO运行数据变化趋势判断系统污染种类及程度(进水压力、段间压差、产水流量及脱盐率等；g)根据预处理系统再生频率、去除效果判定原水清洁状态及膜元件被污染趋势；h) 根据保安过滤器滤芯污染物判断可能污染物；i)判断系统选材是否合适，有无金属腐蚀产物带入水源； j)通过解剖膜元件进行膜面及垢样分析； k)预处理药剂投加系统是否正常，药剂种类及投加量是否合理；1)系统停机后的冲洗是否及时和充分；m)系统运行回收率是否在设计规程允许范围之内； n)是否存在其他操作不当现象； o)确定机械问题还是化学污染造成膜元件衰减。622判定污垢种类通过对反渗透系统运行状况的全面调查，根据运行参数变化情况和污垢表象观察，可根据表1判别 污垢的种类。表1污垢分类和判别污垢分类 污垢特征 运行参数变化情况 第一段产水量降低颗粒类污染物的沉积进水侧可见颗粒污染物第一段压差增加脱盐率降低最后一段压差迅速增加 水垢 最后一段膜元件增重最后一段浓水侧可见结垢(碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐等) 最后一段产水量降低脱盐率降低保安过滤器滤芯或膜进水侧滑腻有异味 第一段产水量降低 微生物第一段膜表面有十分黏稠胶状沉积物 第一段压差增加(细菌黏泥等)进水、浓水或产水水样中含大量微生物污染严重时脱盐率降低分析SDI滤膜上的截留物 第一段产水量降低有机物分析进水中的油和有机物第一段压差增加(聚电解质、油脂等)将污垢研碎加入乙醚后，溶液呈黄绿色脱盐率可能升高污染指数SDI超标 第一段压差增加股体物分析SDI滤膜上的截留物 产水量逐渐降低进出水端面为红棕色第一段产水量降低金属氧化物 系统有金属腐蚀现象 第一段压差增加 分析进水中的铁、锰、镍、铜、锌等含量脱盐率降低623化学清洗不能恢复系统性能的情况判定 因机械损伤或其他原因造成的反渗透系统性能下降，有下列情形之一的，则无法通过清洗来恢复系统性能：4GBT 23954-2009“0”形圈泄漏导致的脱盐率下降；进水与浓水压差过大造成的膜元件机械损坏(望远镜现象)结晶体或金属颗粒造成的膜表面磨损；产水背压造成的复合膜复合层间的剥离；余氯、溴、臭氧或其他氧化物造成的膜氧化损坏；膜元件或产水中心管严重的机械损伤导致的泄漏；保安滤器内短路导致的膜元件受到物理堵塞；预处理介质过滤器穿透造成膜元件被细小粉末污堵；盐水密封损坏导致的无规律的压降增加。63清洗方案制定631清洗药剂的选择 应根据污垢的性质，有针对性的选择化学清洗剂。一般按表2确定清洗剂。表2清洗剂的选择污垢种类 清洗液使用条件备注 温度35o2盐酸 清洗效果最好PH>2碳酸盐垢 05州磷酸温度35 清洗效果可以 温度352 0柠檬酸 清洗效果可以用氨水调节pH值为3001氢氧化钠温度30清洗效果最好10EDTA四钠 pH12硫酸盐垢01氢氧化钠温度30清洗效果可以0025十二烷基苯磺酸钠pH1210焦亚硫酸钠 清洗效果最好0，5磷酸温度30pH>2清洗效果可以金属氧化物温度3020柠檬酸 清洗效果可以 用氨水调节pH值为3001氢氧化钠温度30胶体物 清洗效果最好0025十二烷基苯磺酸钠pH1201“氢氧化钠温度30 用NaOH和十二烷基苯磺酸钠0025十二烷基苯磺酸钠第一步pHi2 作第一步清洗；再用HCI清洗作02盐酸第二步pHi2第二步清洗有机物01氢氧化钠 温度30清洗效果可以用NaOH和10EDTA四钠 第一步pH12 EDTA四钠作第一步清洗；再用02“盐酸第二步pH>2HCI清洗作第二步清洗01氢氧化钠 温度30清洗效果最好微生物 0025十二烷基苯磺酸钠pH1201氢氧化钠温度30pH12 清洗效果可以632清洗药剂用量的确定 根据反渗透清洗系统的容积和污垢情况，确定各种清洗药剂用量。633清洗方式的确定 根据污垢的污染程度以及反渗透系统构造，确定清洗方式。GBT 23954-2009 采取不分段清洗方式时，计算各段膜元件的流速或流量，防止第一段的循环清洗流速过低影响清洗效果；同时防止最后一段清洗流速过高而损坏膜，以最后一段的最高流速为控制值。 高流速的循环清洗应采取分段清洗，分段清洗流量可按膜元件规定的高、中、低流速确定，一般情况下应选用高速清洗方式。可以通过清洗泵分别清洗各段，或针对每段清洗流速的要求设置不同循环清洗流量。634清洗温度的确定清洗液应根据膜元件生产商规定的最高温度控制范围，或参照表2的要求，确定最佳清洗温度。635确定清洗顺序 清洗时一般先酸洗后碱洗。当生物污垢严重时，宜先碱洗、再杀菌、最后酸洗。为取得最佳清洗效果，也可根据实际应用情况，变化清洗顺序，7系统清洗71清洗装置 在线清洗时将清洗溶液以低压大流量在膜的高压侧循环，此时膜元件仍装在压力容器内而且需要用专门的清洗装置来完成该工作。反渗透系统清洗装置示意图见图1。正常供1循环清洗泵； 12一、二、三段(分段清洗)清洗液回流管；流量计；2清洗箱； 13一、二、三段(分段清洗)清洗透过液回流管压力计；3保安过滤器； 14清洗液进液总管；4一段膜元件； 15一、二、三段(分段清洗)清洗液进液管；温度计；5二段膜元件； 16配置用水进水管；(配载电动机6三段膜元件； 17排放管； 电导率计；7搅拌机； 18放空管； 液位计；8电加热器； 19取样管；一pH计；9反渗透高压泵；20溢流管；10清洗液回流总管；21回流管*一各类阀门11清洗透过液回流总管22排气管； N一止回阀；Y排水收集。图1 一级三段卷式膜元件反渗透系统清洗装置示意图GBT 23954-2009711清洗箱7111针对膜元件的清洗液pH值范围可能在212之间，因此清洗系统应采用耐腐蚀材料建造， 混合与循环的清洗箱可以是聚丙烯或玻璃钢(FRP)等耐酸碱腐蚀材料。7112清洗箱应设有可移动的盖子。7113清洗箱应有加热装置和温度计，某些情况下需要控制清洗温度以达到最佳效果。7114清洗箱回水尽量延伸到清洗液位下并且远离泵吸入口正上方，以免回流液带气泡进人循环 泵，影响清洗质量。7115清洗箱的容积应能满足系统清洗容量的要求。7116清洗箱的强度满足安全技术要求。712保安过滤器7121通常设计滤芯为5 pm10 pm，用于去除已在清洗过程中沉积出来的污染物。7122保安过滤器的设计流量应满足系统清洗最大流量的要求。713清洗泵7131清洗泵应选用低扬程，高流量的耐腐蚀泵。7132清洗泵应设置回流或出口阀门以调节流量。7133清洗压力一般控制在04 MPa以下。714取样点 要安装取样阀门以观察清洗液变化情况，并随时对清洗液有关参数进行监测。应分别装设清洗液进口、清洗液回流、渗透液取样装置。715产水回路7151清洗过程中会有少量产水(透过液)，为保持清洗液浓度稳定，应将产水送回清洗箱。7152在清洗和冲洗阶段，产水回路阀门处于常开状态，以免因产水背压损坏膜元件。716清洗循环回路7161 清洗液流动方向应与正常运行时的方向相同，防止膜元件机械损坏(望远镜现象)。7162分段清洗时，应有防止前段膜元件产生背压的可靠措施。7163分段清洗时，应有防止各循环回路间短路的措施。7164清洗液回流应接至清洗箱。分段清洗时，各段均应装设清洗液回流管路。7165应设置清洗泵至清洗箱的循环回流管路，并安装调节阀，控制清洗流量。717监测仪表7171清洗箱应装具有温度调节装置的温度计。7172清洗箱应装液位计，并宜装设低液位控制器。7173保安过滤器出口应装设流量计。7174保安过滤器进口、出口应装设压力表。718混合器或搅拌 用于化学药剂在清洗箱的溶解和混匀，应设置一个清洗泵至清洗箱的循环回流管路或加搅拌装置。72清洗步骤721低压冲洗根据制定的清洗方式，将反渗透装置切换到清洗状态，用产水(符合GBT 12145相关要求)低压(O3 MPaO35 MPa)冲洗反渗透和清洗装置，待确认冲洗干净，排空装置内的充水。722严密性试验 调整好阀门到清洗状态，以产水进行循环试漏，确定管路畅通无漏点，阀门位置正确后开始转入正7GBT 23954-2009 式清洗操作。723配制清洗液 根据系统水容积计算化学药剂的用量，用产水在清洗箱中配制清洗液，应将药剂溶解混合均匀。724加热清洗剂 将清洗液加热升温至设计清洗温度。725置换系统内原水 以低流速和尽可能低的压力置换膜元件内的原水，压力应低至不会产生明显的渗透水。最大限度的防止污垢再次沉积到膜表面，视情况排放部分浓水以防止清洗液被稀释。726低流速循环清洗 当系统内的原水被置换掉后，将清洗液回流至清洗箱，并保持清洗液温度恒定。低流速循环清洗30 rain左右。727浸泡对于难以清洗的污垢，可以采取浸泡的方式。浸泡时间视情况而定，有的污垢浸泡1 h，有些可能 需要10 h。若需要长时间浸泡才能达到良好的清洗效果时，为了维持浸泡清洗液的温度，可以采取很 低的循环流速。728高流速循环清洗在膜制造商允许的高流速下循环清洗45 rain左右，或视荇染情况而定。729低压冲洗 用预处理净化水或反渗透产水低压冲洗反渗透系统，直至排出液为中性。7210清洗时注意事项 清洗时应注意如下情况： a)清洗过程中，观察清洗液颜色变化及pH变化，进行补加药剂或更换药剂处理； b)每一步清洗完成以后，排净清洗箱并进行冲洗，然后向清洗箱中充满产水以备下一步清洗； c)如果需要更换几种药剂清洗，则以产水依次溶解不同清洗药剂，重复723729清洗步骤至清洗操作全部完成；d)膜系统进行全面清洗的过程包括生物黏泥清洗、垢和金属氧化物、胶体粒子清洗三个程序。 在实际运用过程中，可根据系统的实际情况而采用其中的一个或两个程序来进行清洗；e)对于发生严重微生物污染的反渗透系统，仅采用化学清洗并不能完全去除膜表面的生物膜，还 需要进行相应的消毒处理，应注意在消毒过程中绝不能使用会对反渗透膜元件造成损害的杀 菌剂；f)清洗完毕投入运行，在冲洗反渗透系统后，在产水排放阀打开状态下运行反渗透系统，直到产 水清洁、无泡沫或无清洗剂，高压产水至电导率恢复完全，转入正常运行。8清洗效果验收81清洗验收资料包括清洗方案、清洗操作步骤、分析数据、清洗前后工艺运行参数对比表(见表3)以 及清洗效果评价等。82在了解反渗透系统工艺设计运行工况的基础上，根据表3和膜元件性能以及相应的规定条件，综 合评价清洗效果。83若条件允许，可根据膜元件规定的方法对清洗后的运行参数进行标准化计算，将标准化的数据与 初始性能数据值进行对比，评价清洗效果。GBT 239542009 表3反渗透装置清洗前后运行参数表参数初始值 清洗前 清洗后 进水压力MPa一段压差MPa二段压差MPa 进水量(m3h) 产水量(m3h) 进水电导率(,uSem)产水电导率(ttScm)脱盐率水温注1：初始值是指系统开机平稳运行前10天的平均值。 注2：清洗后进水压力不高于初始运行压力的10，或不高于清洗前的进水压力。 注3：清洗后各段运行压差不高于初始运行压差的20，或各段运行压差较清洗前下降5以上。 注4：清洗后产水流量不低于初始运行产水流量的lo，或产水流量上升5以上且不高于设计值。 注5：清洗后系统脱盐率不能低于清洗翦系统脱盐率。9GBT 23954-2009附录A (规范性附录) 膜清洗操作规程A1方案确认后，应建立相应指挥系统，明确分工、各负其责，实行统一计划、统一管理、统一指挥。 A2方案确认后须制定清洗进度表、清洗方案，确定清洗负责人，制定安全措施及验收标准。 A3清洗工作进度和清洗方案编写完毕后，应得到委托方有关部门的认可，做好技术交底工作后方可 实施。A4清洗负责人应对清洗时所有设备、分析试剂认真检查，做好各项安全检查工作。 A5清洗人员进入现场应穿戴好工作服、安全帽、防护手套等。 A6清洗中遇到用电、动火等情况应按要求办理有关手续。 A7清洗时遇加药、加酸等作业应有两人以上，其中一人负责安全监护。GBT 23954-2009附录B (资料性附录) 水质分析调查表表B1水质分析调查表分析日期 取样日期单位名称水样名称 取样人姓名分析项目RO进水(ragL) 分析项目 RO进水(ragL)Na+ 颜色 K+pH Ca2+总硬度M92+ 碳酸盐硬度 Fe3+ 非碳酸盐硬度 Cuo+ 负硬度NH。+ 酚酞碱度 oH一 总碱度 HCO。一 耗氧量C嘎2一游离二氧化碳Cl 悬浮物Siq 2一溶解固形物 SO2一 电导率QtScm) PO。3一 浊度NTuN03一 N02一 S一+ Ba2+备注分析 审核GBT 23954-2009表B2膜面、垢样分析报告单位名称： 系统名称： 取样设备位号： 取样部位： 样品名称： 报告日期： 取样日期： 分析者：项目结果 外观550灼烧失重 Fe：O： P：0；CaO MgO ZnO SiO： A1203 CuO SrS0。 BaS04“ 合计清洗前膜照片 清洗后膜照片12GBT 23954-2009附录C (资料性附录) 反渗透系统调查表格调查记录日期： 调查者：用户单位：技术公司： 工程项目： 技术负责人： 联系地址：联系地址： 联系人： 联系人：电话：传真：电话：传真： 电子信箱：电子信箱：工程概况：原水类型： 原水水质(附录A)：膜外壳规格：膜组件排列：一段 二段 三段设计能力：膜元件型号：膜元件数量：絮凝剂：水温情况：冬季：助凝剂：夏季：杀菌剂：平均：阻垢剂：pH值调整：产水用途：水处理工艺流程：运行概况：初期运行日期： 至水温：产水压力MPa： 进水量(m3h)：进本水质(pScm)： 产水量(m3h)：产水水质(pScm)： 浓水量(m3h)：浓水水质(pScm)： 进水压力MPa：脱盐率“： 浓水压力MPa： 回收率：1、2、3段压差MPa：SDI·5值：正常运行开始日期：水温： 产水压力MPa： 进水量(m3h)： 进水水质(,Scm)： 产水量(m3h)：产水水质(pScm)：浓水量(m3h)：浓水水质(pScm)：进水压力MPa：脱盐率：浓水压力MPa：回收率：1、2、3段压差MPa：SDIl5值：化学清洗概况： 清洗日期：污染物类型：污染物成分：清洗药剂：清洗方式： 清洗频率：清洗时间：清洗效果说明： 其他要求及说明：13