双滦区中水回用系统DTRO碱性清洗剂

碱性清洗剂为浓缩碱性液体清洗剂，低泡配方有利于冲洗以及重污垢的渗透和乳，广泛应用于啤酒、饮料、乳制品和食品加工等行业的CIP 清洗，用于重污垢的设备及容器的清洗。
主要成分，30%有效碱，螯合剂
应用领域
适用于食品饮料业、啤酒业以及乳业加工厂，能够有效快速的除去有机和无机污垢，阻止水中成垢盐类形成水垢，起到良好的缓蚀阻垢作用
产品优势
适用于食品饮料业、啤酒业以及乳业加工厂，能够有效快速的除去有机和无机污垢，阻止水中成垢盐类形成水垢，起到良好的缓蚀阻垢作用

快速渗透和分解污垢，优良的去除无机和有机污垢的能力，长期使用可防止无机污垢的沉积，提高清洗效率；
螯合能力强，在硬水中使用效果依然出色。
适用领域
在推荐的使用浓度下，清洗剂适用于：
金属：不锈钢（304质量以上）

酸性清洗剂

金属表面的污垢多种多样，有油溶性的，也有水溶性的，有金属锈垢，还有水垢、尘垢等。酸性清洗主要用于清洗金属表面的无机盐垢、碱性氧化物和氢氧化物等。常用的酸有无机酸，也有有机酸，其中以盐酸和硫酸应用多。

在酸洗过程中，酸不仅能溶解污垢，而且也能对无机盐垢产生作用。酸对无机盐的作用有两种，一方面使无机盐的组成发生变化，一部分转变为可溶性盐，如碳酸钙、碳酸镁在盐酸作用下转化为氯化钙和氯化镁。另一部分转化为新的难溶盐，但在短时间内组成的新的难溶盐是分散的，易被清洗掉。如用硫酸清洗碳酸盐垢生成新的硫酸盐沉淀：

另一方面，磷酸、柠檬酸等的酸根离子中有多个配位原子，可与二价金属离子结合成螯合物。酸对金属锈垢的作用主要是通过酸碱中和反应，使其转化为易溶于水的盐。因为金属锈垢主要是金属氧化物和氢氧化物。如果酸根对金属离子具有配合作用，也有利于金属氧化物的溶解。

酸性清洗剂的组成

酸性清洗剂的主要成分是氨基磺酸、柠檬酸、乙酸、羟基乙酸、草酸等。常用的是HCl和H2SO4。为了改善清洗效果，缩短清洗时间，减少酸对被清洗对象的损伤和对环境的污染，还常常添加缓蚀剂、湿润剂、消泡剂、抑酸雾剂和增厚剂等。这些添加剂中许多都是表面活性剂。

为某环保公司垃圾渗滤液处理的DTRO系统，工程师的指导下，使用膜清洗剂，对其DTRO系统进行尝试性化学清洗，将已处于无法运行状态的DTRO系统恢复正常运行，得到客户方对清洗剂的肯定。

该项目工艺流程：垃圾渗滤液→初沉池→调节池→IOC→AO系统→外置式管式超滤→化学软化→微滤TUF系统→（阻垢剂、盐酸、还原剂）反渗透系统→反渗透产水池

反渗透浓缩液池→DTRO系统（阻垢剂）→清水池

反渗透系统：#1RO，3:2排列(5芯)；#2RO，2:1排列（5芯）。

DTRO系统：1套，40支膜柱。


2.DTRO系统运行状态

本次对DTRO系统进行化学清洗前，了解到DTRO系统已运行3年左右时间，至2020年9月份部分膜柱存在导流盘损坏问题，已导致DTRO系统根本无法运行。经过检查该系统40支膜柱中只有11支导流盘正常，但因为膜片污堵情况严重，运行压差过大，系统已经无法正常开机运行。从现场拆下的膜片情况来看，膜片覆盖厚厚一层粘泥类的综合性污堵物，污染情况非常严重（见图1和图2）：

从图1及图2现场拆解的膜片污堵的情况可明显看出，其表面覆盖厚厚一层粘泥类污堵物，严重污堵流道及膜面，导致DTRO系统无法正常开机运行，系统处于报废状态。

3.化学清洗情况

3.1膜清洗剂清洗过程

①酸性清洗

⑴清洗前采用干净水对DTRO系统进行冲洗，冲洗结束后清洗水箱中置入约500L干净水，启动清洗水泵对DTRO系统进行循环，按照1:40质量比加入0.5桶膜酸性清洗剂，循环过程中监测清洗液pH值变化情况，pH值一直上涨时，再继续补加0.5桶膜酸性清洗剂，循环清洗1小时。

此时清洗液颜色已较深，详见图3：

图片
图3：遍膜酸性清洗剂清洗时的溶液

⑵循环清洗1小时后，因清洗液颜色变化过大，将该清洗液排放，清洗水箱补充干净水后对DTRO系统进行冲洗，冲洗至浓水排水至清澈状态。

⑶冲洗结束后清洗水箱中置入约500L干净水，启动清洗水泵对DTRO系统进行循环，按照1:40质量比加入0.5桶膜酸性清洗剂，循环过程中监测清洗液pH值变化情况，此时清洗液pH值已处于稳定状态，维持在2左右。

⑷循环清洗1小时后，清洗液pH值已稳定，且清洗液颜色也无明显变化，详见图4

图4：膜酸性清洗剂遍清洗时的溶液

将清洗液排放后，清洗水箱补充干净水对DTRO系统进行冲洗，冲洗至浓水排水pH至6-7，酸性清洗结束。

纳滤是一种分离尺度介于超滤及反渗透之间的压力驱动膜分离技术，也被称为低压反渗透。主流的商用纳滤膜是通过界面聚合方法制备的超薄复合膜，通常在聚砜基膜上合成超薄聚酰胺分离层。聚酰胺具有可电离的羧基和氨基官能团，其表面荷电性受环境pH影响，因此纳滤膜对溶质的分离机制主要包括孔径筛分和道南效应。受益于纳滤膜的高水通量和的小分子分离选择性，目前纳滤膜已广泛应用于水处理及食品加工过程。然而膜组件长期运行过程中不可避免会形成膜污染，从而降低水通量并影响分离性能，终限制了纳滤膜技术的大规模推广。虽然预处理、膜面改性和膜过程优化可以减轻污染程度，但膜清洗仍然是避免污染物累积和恢复膜分离性能的有效策略。
1. 化学清洗剂间的协同作用机制
膜清洗根据清洗机制分为物理清洗和化学清洗，其中化学清洗相比于物理清洗效果更佳，是快速恢复膜性能的有效方法。化学清洗剂根据试剂的性质可以分为酸性清洗剂、碱性清洗剂、消毒剂、表面活性剂、金属螯合剂和酶六类。化学清洗虽然能恢复膜分离性能，但也会对纳滤膜理化性质造成可逆/不可逆的影响，甚至破坏膜结构并影响分离性能。深入了解化学清洗对聚酰胺纳滤膜的作用机制，能够避免化学清洗对纳滤膜的损伤。此外，多种化学清洗剂之间也存在协同或抑制作用，阐明化学清洗剂间的相互作用有助于指导化学清洗过程。
图2. 耐化学清洗纳滤膜制备及膜污染控制研究思路
文章回顾了近年来膜污染表征技术的研究进展以及各类化学清洗剂对污染物的作用机制。随后论述了化学清洗对聚酰胺纳滤膜理化性质的影响，其中酸性清洗剂和氧化消毒剂会对纳滤膜分离层造成不可逆的损伤，导致分离性能下降；而碱性清洗剂会引起纳滤膜荷电性和膜孔的可逆变化，进而影响溶质截留和抗污染性能。同时，文章对清洗剂间的反应机制和协同/抑制作用进行总结，并探讨了膜污染控制和膜清洗的未来研究方向。文章不仅有助于指导绿色和的膜清洗过程，同时也为耐化学清洗纳滤膜的研发提供了新思路

将渗滤液从调节池提升至反渗透系统的原水罐，并投加H2SO4，投加量为1.0～1.5L/m3去除难溶性碳酸盐类无机物，消除对膜的污染。

原水罐出水由水泵加压后进入石英砂过滤器，过滤精度50μm。砂滤器进、出水压差超过25kPa时执行反冲洗程序，反冲洗周期约100h，对于SS值比较低的原水，砂滤运行100h后若压差未超过25kPa也须进行反冲洗，避免石英砂过度压实及板结现象，两者以先到时间自动激活反冲洗程序。砂滤反冲洗采用气、水结合，先气洗、再水洗，冲洗时间一般为5min、并可根据运行状态另行设定，冲洗废水排至调节池。

砂滤出水后进入芯式过滤器，过滤精度为10μm，采用10μmPP熔喷滤芯，进出口压力达到200kPa时更换滤芯。在芯式过滤器前加入一定量的阻垢剂防止结垢现象对膜系统的污染，阻垢剂为聚合物和盐的混合物，投加量为115mg阻垢剂和1mg硅酸盐。

设备冲洗和清洗

系统冲洗：目的是防止渗滤液中的污染物在膜片表面沉积，在每次系统关闭时进行，正常运行状态下需停机时，一般都采取先冲洗后再停机模式。系统故障时自动停机，也执行冲洗程序。系统冲洗分为渗滤液冲洗和净水冲洗：DTRO停机时先采用渗滤液原水冲洗，再采用清水冲洗；二级DTRO只需清水冲洗。两种冲洗的时间都可以在操作界面上设定，一般为5～10min，冲洗用水量为5m3/h，冲洗后水排至调节池。

化学清洗：为保持膜片性能，膜组需定期进行化学清洗，定期向储罐添加清洗剂和阻垢剂，并设定清洗执行时间，清洗时自动执行。清洗剂分为酸性和碱性两种，均为清洗剂，碱性清洗剂的主要作用是清除脂肪、腐殖酸等有机物的污染，酸性清洗剂的主要作用是清除铁盐、碳酸盐等无机物污染。清洗时间一般为1～2h，清洗后的液体排出系统到调节池。清洗周期取决于污染物浓度，当在相同进水条件下，膜系统透过液流量减少10%～15%或膜组件进出口压差超过允许的设定值时即进行清洗