一种环境友好的反渗透清洗装置及方法与流程

本发明涉及一种环境友好的反渗透清洗装置及方法，属于反渗透清洗技术领域。

背景技术：

目前，全世界应用最为广泛的海水及苦咸水淡化技术主要是膜法反渗透脱盐技术，采用的核心设备为螺旋卷式反渗透膜，待处理海水或苦咸水被高压泵升压至一定压力后流经反渗透膜表面，水分子可透过反渗透膜，而有机物、细菌、病毒及绝大部分无机盐等成分会被反渗透膜截留，实现给水的脱盐及净化，透过反渗透膜的淡水即可满足人类生产及生活需求。

反渗透系统运行时，进水中含有的悬浮物质、溶解物质以及微生物等都会造成膜元件的污染，主要包括难溶盐结垢、胶体和颗粒污堵以及生物污堵等形式。膜元件被污染后，会导致系统产水量降低、系统跨膜压差升高、能耗增加，影响系统正常运行，此时，需要采取措施防止或缓解系统产生膜污染。对于常规膜产品(微滤膜、超滤膜)，恢复其性能最主要的方式为反洗，但由于螺旋卷式反渗透膜的特殊卷制结构，反洗会造成膜元件的不可逆损伤。目前清洗技术均为投加化学药剂，在反渗透膜进水侧清洗膜元件，包括：

1)进水中加酸，缓解碳酸盐结垢；

2)进水中加阻垢剂，控制碳酸盐结垢、硫酸盐结垢以及氟化钙结垢；

3)膜表面冲洗：系统长期停机时，采用低压大流量的进水冲洗膜元件表面，冲洗掉附着在膜表面的污染物；

4)化学清洗：采用化学溶液(主要为酸、碱、螯合剂等)，对反渗透膜进行定期清洗，去除结垢及污堵。

在一些偏远海岛、村庄、建筑工地等地，由于缺乏可饮用的淡水资源，须采用集装式的小型海水或苦咸水淡化系统对当地的海水或苦咸水进行净化及脱盐处理，以满足人们的日常生活需求。但由于膜元件易被污染，必须向系统内投加多种化学药剂，由此带来的问题是：一是部分化学药剂会随浓水及清洗液外排，对当地环境生态产生不利影响；二是必须向使用现场运送化学药剂，运输成本极高且交通十分不便。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是如何在不投加化学药剂的情况下，实现对反渗透系统膜元件的清洗。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种环境友好的反渗透清洗装置，其特征在于，包括反向渗透清洗单元，反向渗透清洗单元包括水压缸，水压缸为活塞式水压缸，内部设有可滑动活塞，活塞两侧将水压缸分为两个独立腔室盐水腔室和淡水腔室，反向渗透清洗单元还包括4个自动阀门，盐水腔室与反渗透膜系统的进水管路连通，连通通路上设有盐水侧补水阀；盐水腔室设有控制排出盐水的盐水侧外排阀；淡水腔室与反渗透膜系统的产水管路连通，连通通路上设有淡水侧补水阀；反渗透膜系统产水至产水收集单元管路上设有反渗透产水隔断阀。

优选地，所述的的水压缸和活塞材质为耐腐蚀不锈钢。

优选地，所述的活塞与水压缸内壁接触部位设有可滑动橡胶密封环。

优选地，所述的水压缸结构为中空薄壁圆筒形，外径为250mm，对于常规海水淡化系统，长度为7.4m；对于常规苦咸水淡化系统，长度为6.4m。

本发明的技术方案还提供了一种环境友好的反渗透清洗方法，其特征在于，采用上述的一种环境友好的反渗透清洗装置，利用反渗透膜两侧介质天然存在的渗透压，使反渗透产水反向渗透过反渗透膜，来实现的反渗透膜表面污垢的清洗。

本发明的有益效果在于：

1、降低反渗透系统外排水对外界环境的不利影响；

2、降低系统运行成本(主要为偏远地区药剂购买、运输费用)；

3、降低系统投资成本(主要为清洗水泵、清洗水箱、清洗保安过滤器等)；

4、反渗透系统无需停机即可实现自动清洗，减少系统启停操作。

附图说明

图1为本实施例中提供的一种环境友好的反渗透清洗装置及方法运行示意图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

实施例

本发明为一种环境友好的反渗透清洗装置及方法，包括反向渗透清洗单元140，可实现系统无化学药剂投加，节省化学药品物流运输成本，也可最大程度降低系统外排对环境产生的影响，尤其适用于偏远地区的反渗透系统。本发明结构表述如下，反向渗透清洗单元140包括活塞式水压缸141，根据处理水盐度不同而选择相应的耐腐蚀不锈钢作为水压缸及活塞材质。水压缸141为中空薄壁圆筒形设计，内部设置可滑动的活塞143，活塞143两侧将水压缸141分为两个独立腔室分别为盐水腔室142和淡水腔室144。活塞143与水压缸141内壁接触部位设置可滑动橡胶密封环，确保活塞143两侧腔室水系统被分隔开。根据反渗透膜压力容器长度及外径，将水压缸141外形设计为类似尺寸，对于海水淡化系统，长度优选为7.4m；对于苦咸水淡化系统，长度优选为6.4m；外径优选为250mm；布置时可将水压缸141同反渗透膜系统130作为整体布置于框架上。反向渗透清洗单元140同时配备4个自动阀门，分别为盐水侧补水阀145、淡水侧补水阀146、反渗透产水隔断阀147和盐水侧外排阀148。盐水腔室142通过不锈钢接管连接至反渗透膜系统130的进水管路120，通过盐水侧补水阀145进行隔断或连通；同时，盐水腔室142通过盐水外排阀148将盐水腔室142盐水向外排放，外排设计为无背压设计。淡水腔室144通过不锈钢接管连接至反渗透膜系统130产水管路，通过淡水侧补水阀146进行隔断或连通。反渗透膜系统130产水至产水收集单元149管路上设置有自动阀门反渗透产水隔断阀147。

如图1所示，反渗透膜系统130运行初始阶段，水压缸141内无盐水及淡水。关闭盐水侧补水阀145，开启淡水侧补水阀146、反渗透产水隔断阀147和盐水侧外排阀148。当反渗透膜系统130进入初始制水阶段后，淡水通过阀门淡水侧补水阀146进入淡水腔室144，推动活塞143滑动，直至盐水腔室142被压缩至最小，淡水腔室144充满淡水，此时关闭淡水侧补水阀146和盐水侧外排阀148，反渗透膜系统130进入正常制水阶段。

当反渗透膜系统130跨膜压差达到清洗设定值时，或反渗透膜系统130运行时间达到设定值时，反向渗透清洗单元140开始运行。关闭反渗透产水隔断阀147，同时缓慢开启盐水侧补水阀145及淡水侧补水阀146。反渗透膜系统130的进水管路120的高压进水通过盐水侧补水阀145进入盐水腔室142，将压力传递给活塞143，活塞143将其压力再传递给淡水腔室144的淡水，使淡水压力升高，直至略低于反渗透膜系统130的进水。由于活塞143与水压缸141内壁滑动摩擦系数极小，反渗透膜进水侧与出水侧压力几乎相等，而且，反渗透进水侧含盐量远高于出水侧含盐量，根据渗透压的基本原理，淡水腔室144内淡水的渗透压高于反渗透膜进水侧盐水渗透压，淡水会自发地从淡水侧透过反渗透膜流至浓水侧，冲刷掉反渗透膜元件表面结晶盐、颗粒污垢及生物垢，冲刷下来的污垢随反渗透浓水从浓水外排端150排出系统。在此过程中，活塞143不断向右滑动。当盐水腔室142充满高压盐水，淡水腔室144被完全压缩时，关闭盐水侧补水阀145，反向渗透清洗过程结束。开启反渗透产水隔断阀147和盐水侧外排阀148，系统重新开始初始制水，产水通过淡水侧补水阀146进入淡水腔室144，推动活塞143向左运行，将活塞143左侧盐水腔室142内盐水排出水压缸141。当淡水腔室144再次充满淡水时，关闭淡水侧补水阀146和盐水侧外排阀148，反向渗透清洗单元140进入正常制水状态，直至下一个清洗周期开始。

反向渗透清洗单元140用于定期反向渗透清洗膜元件，洗去聚集在膜表面的污垢。根据进水水质、反向渗透压、反向渗透通量、反向渗透时长等情况区别，反向清洗系统运行周期也有区别，需根据实际项目情况制定。

本发明首创地采用反向渗透清洗技术，无需向系统内投加任何化学药剂，不在反渗透膜进水侧清洗膜元件，而是定期利用系统产出的淡水反向渗透过反渗透膜，反向冲刷掉积累在膜元件表面的污垢，使污垢随系统浓液外排，可有效替代现有药剂清洗方式，实现反渗透膜元件长期保持稳定运行，节约药剂运输成本，且对外界环境友好无不利影响。

本发明技术适用于海水及苦咸水反渗透脱盐领域，尤其适用于集装式反渗透脱盐系统的维护性清洗，确保反渗透系统膜元件上积聚的污垢定期得到清除，有助于反渗透膜系统的长时间稳定运行，且大幅降低系统对外界环境造成的不良影响。