TSB107

摘要

产品标识

本技术公告提供了关于海德能（Hydranautics）复合聚酰胺反渗透（RO）膜元件的污染物和清洗程序的一般信息。这包括 ESPA、ESNA、CPA、LFC、NANO 和 SWC 等产品系列。该信息适用于 4 英寸、6 英寸、8 英寸、8.5 英寸和 16 英寸直径的反渗透膜元件。

运行极限

关键膜保护警告：

• 复合聚酰胺型反渗透膜元件在任何情况下都不得接触含氯水，否则将造成不可修复的损伤。
  • 确保给水、清洗液或储存溶液中不含任何氯残留。
  • 使用亚硫酸氢钠溶液中和余氯（每 1.0 ppm 游离氯需 1.8 至 3.0 ppm 亚硫酸氢钠）。
• 避免在清洗液中使用阳离子表面活性剂，否则可能导致不可逆的污染。
• 膜元件不得接触含有油、油脂或其他可能从化学或物理上损害膜完整性的异物的给水。
• 清洗期间，产水管线和所有产水阀门必须始终对大气压开放，以防止因过高的产水背压造成损坏。

清洗触发条件与性能衰减： 当反渗透系统显示出污染迹象时、在长期停机之前，或作为计划内例行维护的一部分，应进行清洗。应保持膜处于清洁或“接近清洁”的状态，以防止过度污染。建议在超出以下限值之前进行清洗：

• 标准化产水流量下降小于 10%。
• 标准化产水水质下降小于 10%。
• 标准化压降（给水至浓水集管）增加小于 15%。

如果标准化膜性能下降 30% 至 50%，则可能无法将性能完全恢复到基准水平。 可接受的清洗频率的经验法则是每 3 到 12 个月一次。

污染物与清洗程序

常见污染物： 反渗透膜元件容易受到给水中存在的悬浮物或微溶物质的污染。常见污染物包括：

• 碳酸钙垢
• 钙、钡或锶的硫酸盐垢
• 金属氧化物（铁、锰、铜、镍、铝等）
• 聚合硅垢
• 无机胶体沉积物
• 无机/有机混合胶体沉积物
• NOM 有机物（天然有机物）
• 人造有机物（例如，阻垢剂/分散剂、阳离子聚电解质）
• 生物污染物（细菌生物粘泥、藻类、霉菌或真菌）

反渗透故障排除矩阵： 表 1“反渗透故障排除矩阵”总结了常见污染物对压降、进水压力和盐透过率性能的预期影响，通常还会指明具体位置（例如，第一段、最后一段）。请参阅官方 PDF 以获取确切的表格数值。

给水

预处理注意事项：

• 确保没有过量的混凝剂进入反渗透系统，否则可能导致污染。聚电解质污染可能非常难以去除。
• 过量的无机混凝剂可使用 SDI 过滤设备测量；SDI 滤膜垫片上的铁含量通常应为 3 µg/片，且绝不能超过 5 µg/片。
• 颗粒计数器可有效测量给水适用性：尺寸大于 2 微米的颗粒应 < 100 个/毫升。
• 如果给水中的磷酸盐含量达到 5 ppm 或更高，请联系海德能技术部门。

清洗化学药剂

建议在反渗透膜元件保修期内，所有清洗操作均应与海德能密切协调。

推荐清洗顺序（针对复杂污染）：

1. 用产水冲洗，并在冲洗结束时加入非氧化性杀菌剂（DBNPA 或类似类型）。
2. 高 pH 值 CIP（就地清洗）——温度与 pH 值按建议执行。
3. 用产水冲洗，直至浓水侧 pH 值低于 8.5。
4. 低 pH 值 CIP。
5. 用产水和非氧化性杀菌剂（DBNPA 或类似类型）进行酸洗冲洗。

化学品选择与使用的一般注意事项：

• 确认专有化学品有资质用于海德能膜；其使用说明不应与海德能的建议相冲突。
• 使用最温和的清洗方案（pH 值、温度、接触时间）以优化膜寿命。
• 在建议的目标温度下进行清洗，以确保效率和膜寿命。
• 使用最短的化学品接触时间。
• 谨慎调节 pH 值；“温和”的 pH 值范围是 4 到 10，而最苛刻的范围是 2 到 12。
• 被油和生物污染的膜不应首先使用低 pH 值清洗，因为油和生物物质会凝结。
• 清洗和冲洗的流向应与正常给水方向一致，以避免膜元件发生望远镜现象和损坏。
• 对于多段反渗透系统，应逐段清洗以优化流速。
• 使用较高 pH 值的产水冲洗掉洗涤剂可以减少泡沫。
• 确认清洗液的适当处置要求。
• 如果存在生物污染，考虑在清洗前后使用消毒杀菌剂。
• 处理化学品时务必佩戴安全眼镜和防护装备。
• 不要将酸与碱混合；在引入下一种清洗液之前，务必彻底冲洗掉前一种清洗液。

Hydranautics 推荐化学清洗方案（基于污染物类型）：

清洗方案说明：

• 方案 1： 低 pH 清洗液，含 2.0%（质量分数）柠檬酸（C₆H₈O₇）。适用于无机垢（CaCO₃、硫酸盐）、金属氧化物/氢氧化物（Fe、Mn、Ni、Cu、Zn）以及无机基胶体物质。柠檬酸为粉末状。
• 方案 2： 高 pH 清洗液（目标 pH 10.0），含 2.0%（质量分数）STPP（三聚磷酸钠，Na₅P₃O₁₀）和 0.8%（质量分数）Na-EDTA（乙二胺四乙酸钠盐）。推荐用于硫酸钙垢以及轻度至中度天然有机物污染物。STPP 是一种无机螯合剂/洗涤剂。Na-EDTA 是一种有机螯合剂。两者均为粉末状。
• 方案 3： 高 pH 清洗液（目标 pH 10.0），含 2.0%（质量分数）STPP（Na₅P₃O₁₀）和 0.025%（质量分数）Na-DDBS（十二烷基苯磺酸钠，C₆H₅(CH₂)₁₂-SO₃Na）。推荐用于较重的天然有机物污染物。Na-DDBS 是一种阴离子洗涤剂。
• 方案 4： 低 pH 清洗液（目标 pH 2.5），含 0.5%（质量分数）HCl（盐酸）。比方案 1 更强力，适用于无机垢和金属氧化物/氢氧化物。HCl 的常见浓度有 18°波美（27.9%）、20°波美（31.4%）、22°波美（36.0%）。
• 方案 5： 较低 pH 清洗液（自然 pH 4-6），含 1.0%（质量分数）Na₂S₂O₄（连二亚硫酸钠）。适用于金属氧化物/氢氧化物（尤其是铁污染），对硫酸盐效果较弱。强还原剂，需要适当通风。粉末状。
• 方案 6： 高 pH 清洗液（目标 pH 11.5），含 0.1%（质量分数）NaOH（氢氧化钠）和 0.03%（质量分数）SDS（十二烷基硫酸钠）。适用于天然有机物污染物、有机/无机混合胶体污染物以及生物质。SDS 是一种阴离子表面活性剂，会产生泡沫。被视为强力清洗方案。
• 方案 7： 高 pH 清洗液（目标 pH 11.5），含 0.1%（质量分数）NaOH（氢氧化钠）。适用于聚合二氧化硅。被视为强力清洗方案。

清洗液配方（每 100 美制加仑 / 379 升配制水）：

配制水应为 RO 产水或去离子（DI）水质，不含氯和硬度。

清洗时的 pH 和温度限制： 表 4 提供了 Hydranautics 针对不同膜类型（例如 NANO-SW、ESNA1-LF、ESPA1、CPA3、SWC4+）的清洗 pH 和温度限制。这些限制定义了连续运行的 pH 范围和最高清洗温度，具体取决于清洗的持续时间和强度。在极限条件下清洗可能更有效，但会因水解而缩短膜寿命。在 pH 极限下清洗时，低于 40 °C 时限制为 60 分钟，高于 40 °C 时限制为 30 分钟。请参阅官方 PDF 以获取针对您膜类型的具体数值。

机械/液压参数

每根RO压力管的清洗与冲洗流量： 管道入口压力不得超过60 psi（4 bar）。

每支RO膜元件的清洗溶液体积需求： 以下体积不包括管道、过滤器等所需体积，也不包括初始排放至地漏的20%体积。

RO清洗撬块组件： 现场清洗需要设计良好的RO清洗撬块。

• RO清洗水箱： 尺寸需容纳水置换量，确保100%排水、易于化学药剂投加、循环、适当排气、溢流，并在靠近底部位置设置回流管以减少泡沫。
• RO清洗泵： 尺寸需满足适当的错流流速。压力容器入口处最大推荐压力为60 psi（4 bar）。
• RO清洗滤芯过滤器： 通常为5至10微米，用于去除脱落的污染物。
• RO水箱加热器或冷却器： 清洗最高设计温度为113 °F（45 °C）。注意清洗泵会传递热量。
• RO水箱搅拌器： 建议使用以实现最佳化学药剂混合。
• 仪表： 用于监测流量、温度、压力和水箱液位。
• 取样点： 用于测量泵出口和浓水回流管的pH值和TDS。
• 产水回流管： 用于将少量透过膜的清洗溶液回流至清洗水箱。

清洗程序

清洗一个膜段的所需时间范围可为4至8小时。

RO膜元件清洗通用程序：

1. 低压冲洗： 使用清洁水（RO产水或去离子水质，不含硬度、过渡金属和氯）在60 psi（4 bar）或更低压力下冲洗压力管数分钟，冲洗水排入地漏。
2. 混合清洗溶液： 在水箱中使用清洁的RO产水或去离子水配制一批新鲜的选定清洗溶液。将温度和pH值调整至目标水平。
3. 循环清洗溶液： 使清洗溶液在压力管内循环约一小时或所需时间。
   • 初始阶段，将置换出的水排入地漏。
   • 在返回水箱前，将最多20%污染最严重的清洗溶液排入地漏。
   • 缓慢调节流量：前5分钟为最大设计流量的1/3，第二个5分钟为最大设计流量的2/3，然后达到最大设计流量。
   • 如果pH值变化超过0.5个pH单位，则重新调整。
4. 可选浸泡： 可采用可选的浸泡和再循环步骤，通常为1至8小时，保持适当的温度和pH值。请勿超过特定膜元件的最大pH值和温度限值。
5. 清洗后冲洗： 化学清洗后，使用清洁水（RO产水或去离子水质）进行低压冲洗，以去除化学残留。排空并重新向清洗水箱注入清洁水。通过将冲洗水泵入压力管并排入地漏来冲洗压力管。
6. 最终低压清理冲洗： 系统冲洗掉化学品后，使用预处理给水在低于60 psi（4 bar）的压力下进行最终冲洗。产水管线应保持开启并排入地漏。持续冲洗直至冲洗水清洁、无泡沫或残留物（15-60分钟）。使用电导率仪（在给水电导率的10-20%范围内）或pH计将冲洗水与给水进行比较。
7. 重启RO： 在清洗并冲洗完一个系列的所有膜段后，重启RO系统。将产水排入地漏，直至其水质满足要求（电导率、pH值）。稳定过程可能需要数小时至数天，尤其是在高pH值清洗之后。

替代清洗程序

海德能公司注意到存在几种恢复膜性能的替代方法，但不对其有效性提供保证，也不对任何不良影响承担责任。

• 电磁场（EMF）： 有声称表明，在运行期间持续施加电磁场可降低污染和结垢趋势。
• 高盐度直接渗透（DO-HS）： 涉及每天向高压泵入口脉冲注入约7%的NaCl溶液6-12秒，瞬时将RO流动转变为直接渗透。这会将产水吸回透过膜，可能提升污染物、使细菌脱水并冲刷碎屑。
• 专利清洗化学品： 各种供应商提供专利配方，通常是通用化学品的增强版本。
• 空气擦洗： 使用两相流（气泡和水）可增加剪切力并改善污染物去除效果，主要用于单个膜元件。

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免责声明： 本摘要基于技术数据表提取的文本内容，可能未包含所有图表、脚注或最新修订版本。如需获取合同数据及完整信息，请始终参考项目中使用的官方原始设备制造商（OEM）PDF 文档版本。

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