反滲透水處理技術(shù)存在問(wèn)題及改進(jìn)措施

概述

制藥生產(chǎn)工藝用水可分為原料藥用水和制劑用水。制劑用水又分為口服藥用水和注射藥用水。除原料藥配料用水可用自來(lái)水外,其余均須用純水。

反滲透(RO)是水處理中高精技術(shù),90年代中期起在我國的醫藥行業(yè)得到了廣泛的應用,它的使用極大地延長(cháng)了傳統的離子交換設備的再生周期,減少了酸堿排放量,有利地保護了生態(tài)環(huán)境。隨著(zhù)《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規范》(GMP)技術(shù)標準的深入貫徹與實(shí)施,全國許多藥廠(chǎng)相繼進(jìn)行技術(shù)改造,陸續引進(jìn)國外的先進(jìn)技術(shù)和裝備,RO水處理技術(shù)及設備逐漸被制藥行業(yè)所采用。

1 常用的反滲透水處理工藝方案
 
2 反滲透設備在應用中存在的問(wèn)題

反滲透除鹽較其他除鹽裝置,如:蒸發(fā)器、電滲析、復床等,有著(zhù)獨到的特點(diǎn)和優(yōu)勢,反滲透國產(chǎn)化的工作也日益得到重視。隨著(zhù)反滲透技術(shù)應用的增多,出現的問(wèn)題也日益嚴重。近年來(lái)對反滲透水處理裝置的應用進(jìn)行了廣泛調研,共收集了全國各地各行業(yè)的RO水處理裝置99套資料,其中全套國外引進(jìn)的76套,部分國產(chǎn)、部分引進(jìn)的設備共同組成的有13套,全套設備均為國產(chǎn)的有10套。經(jīng)整理研究發(fā)現,全套進(jìn)口的正常使用率為30%;部分國產(chǎn)、部分引進(jìn)的設備正常使用率為60%;全套國產(chǎn)的正常使用率為10%。上述問(wèn)題的出現主要有以下幾方面原因:

        ①全套進(jìn)口設備由于原水水質(zhì)的不同,缺乏技術(shù)論證及工藝修改,照搬照抄,不適合我國實(shí)情。所以反滲透進(jìn)水一定要根據原水水質(zhì)的不同進(jìn)行預處理,以滿(mǎn)足設備對進(jìn)水水質(zhì)的要求。

        ②有些技術(shù)能力較差的企業(yè),不懂得反滲透裝置膜元件及其數量的合理選擇,膜元件的合理排列等,造成部分膜元件在非正常情況下運行。

        ③國產(chǎn)膜質(zhì)量不過(guò)關(guān)。膜的質(zhì)量的好壞直接影響到鹽及其它雜質(zhì)的去除率,美國陶氏化學(xué)公司生產(chǎn)的Filmtec復合膜,其截留率可穩定在90%以上。

        ④運行管理不嚴。系統運行時(shí),壓力要處于膜的可承受的工作壓力范圍,防止超強度,超負荷運行,使膜產(chǎn)生機械性損傷,導致泄漏發(fā)生。當反滲透系統運行一段時(shí)間后,出現制水量銳減,制水水質(zhì)惡化或者壓差增高時(shí),說(shuō)明膜已需要清洗,此時(shí)應將機器轉換成清洗狀態(tài),使系統自行清洗,即可恢復膜的功能。

3技術(shù)改進(jìn)

機械過(guò)濾器的設計

進(jìn)口設備正常使用率低的主要原因是預處理設備沒(méi)有結合我國原水水質(zhì)差的特點(diǎn),機械過(guò)濾器反沖洗不徹底,上層濾砂結塊,SDI(污染指標)升高,造成了膜的污堵,影響系統運行。RO裝置一般要求SDI<4(各膜元件生產(chǎn)商對SDI有不同的要求),要達到上述要求,通過(guò)調研及實(shí)踐提出以下建議：

(1)機械過(guò)濾器的選擇
結合我國原水水質(zhì)及設備材質(zhì)、填料的情況,建議使用雙層過(guò)濾料過(guò)濾器。從過(guò)濾的機理來(lái)說(shuō),應由大而小,而實(shí)際上機械過(guò)濾器都是通過(guò)上層最細的砂層來(lái)截留,故最上層砂容易堵塞、結塊,水頭損失增長(cháng)快。若在砂上層再添加顆粒狀無(wú)煙煤則增加容污能力,運行周期長(cháng),水頭損失增長(cháng)較慢,實(shí)踐中應用效果良好。

(2)機械過(guò)濾器的反沖洗
機械過(guò)濾器由于內部裝填石英砂比重較大,反沖不易,許多系統運行不穩定是忽視了反沖洗徹底、干凈這個(gè)過(guò)程,系統上設置的反沖裝置均達不到反沖洗強度的要求,這是許多水處理設備生產(chǎn)廠(chǎng)及工程公司存在的問(wèn)題。經(jīng)筆者與某處理設備有限公司共同研究及實(shí)踐,采用氣、水反復沖洗的方法,機械過(guò)濾器污堵后的反沖洗效果十分明顯,砂層清洗情況十分干凈,性能恢復良好,具體措施是：

        ①在設計反沖洗裝置時(shí),反沖泵、管道必須符合反沖洗量的要求,反沖洗強度為12-15L／(ｓ·ｍ2)；

        ②采用壓縮空氣擦洗濾料,使濾料表面的污泥等物脫落,其強度為18-25L／(ｓ·ｍ2)。

(3)部填料的選擇

內部填料,根據其排水結構的不同可選用不同粒徑的石英砂,但最上層石英砂粒徑應在0.3MM。在最上部裝填0.5-1.0MM顆粒無(wú)煙煤,其高度不低于200MM。

活性碳吸附的應用
活性碳吸附器主要有二個(gè)功能：

        ①吸附水中部分有機物,吸附率為60%左右；

        ②吸附水中余氯。對于直接抽取地下水的用戶(hù),可取消活性碳,若硬度較大則選用軟水器,地表水則必須使用活性碳,因為水中殺菌劑活性余氯具有較強的氧化性,會(huì )損壞RO膜,根據RO系統進(jìn)水要求余氯<0.1MG/L,所以用活性碳去吸附余氯。另外活性碳脫除余氯并不是單純的吸附作用,而是在其表面發(fā)生催化作用,所以活性碳不存在吸附飽和的問(wèn)題,只是損失碳而己。

混凝藥劑的選擇
在機械過(guò)濾器前加入各種凝聚劑及高分子絮凝劑,以去除水中懸浮物、膠體等雜質(zhì),但如果不根據水源實(shí)情,一味地添加,不僅改善不了水質(zhì),相反會(huì )因藥劑本身或藥劑中所含雜質(zhì)而使水中帶入對RO膜有害的物質(zhì),國內有許多制藥廠(chǎng)水處理系統存在上述問(wèn)題。所以藥劑的選擇大有講究。根據RO膜的特點(diǎn)：

        ①凝聚劑應避免使用鋁鹽類(lèi)。鋁鹽類(lèi)凝聚劑使凝聚過(guò)程中易產(chǎn)生鋁膠,進(jìn)入RO表面后不易清洗；

        ②不應使用陽(yáng)離子型高分子絮凝劑。RO膜為陰離子型,陽(yáng)離子型高分子絮凝劑易與膜結合生成一種難以清洗的高分子膜。如果不重視上述情況,輕則減短膜壽命,重則部分膜元件報廢。同時(shí)藥劑之間的兼容性也不容忽視,如選用了ＳＴ高分子絮凝劑應配合ＡｒｇｏＡＦ１５０ｕL同時(shí)使用。

RO系統的探討

(1)保安過(guò)濾器的重要性
保安過(guò)濾器主要目的是為了保證RO進(jìn)水不損壞膜組件,一般選用過(guò)濾孔徑為５μｍ,根據前后壓差來(lái)確定調換濾芯,壓差控制在５８.８ｋＰａ以?xún)取?BR>濾芯使用時(shí)間也不宜過(guò)長(cháng),因為濾芯易滋長(cháng)細菌,建議采用１４～１５ｔ／(ｈ·ｍ2)(ｍ2為濾芯過(guò)濾面積。)

(2)阻垢劑的使用
反滲透膜污染可分為:生物污染、懸浮物污染、化學(xué)污染、膠體污染、細菌污染等。目前反滲透系統中阻垢劑使用最多的為六偏磷酸鈉,但六偏磷酸鈉易分解成磷酸根,而磷酸根又是細菌的營(yíng)養源,所以使用不當易造成生物污染。另外六偏磷酸鈉不易溶解,本身的結垢也影響系統的運行。阻垢劑同時(shí)具有：

        ①可抑制細菌生長(cháng)而延長(cháng)清洗周期;

        ②可防止原水中溶解和不溶解的鐵形成鐵膠而影響系統運行和造成膜不可逆污染;

        ③提高了飽和臨界值(LＳＩ值可達2.５),對絕大部分原水可以不加酸,對小部分原水也可大量減少酸的投加,從而降低了反滲透出水中ＣＯ2;

        ④藥劑的成份穩定,可以長(cháng)時(shí)間存放及開(kāi)蓋使用。為了保證RO系統的正常運行,除了選用適宜的阻垢劑品種之外,還應根據原水水質(zhì)對加藥量進(jìn)行計算。

(3) 大流量沖洗的配置
反滲透在水質(zhì)分離過(guò)程中,膜表面含有許多污染物,由于水分離方向與水流方向呈９０°關(guān)系,所以膜表面污染物部分可通過(guò)大量沖洗來(lái)去除,實(shí)際上原來(lái)國產(chǎn)組裝設備均忽視了該清洗裝置,而進(jìn)口設備上均配備了清洗裝置。目前筆者接觸的一些水處理設備工程公司,均已開(kāi)發(fā)ＰLＣ自控大流量沖洗系統,該套裝置有利于RO膜使用壽命的延長(cháng)。

(4)化學(xué)清洗液的選擇
RO系統在正常運行情況下,每年只需清洗３－４次,不同的污染應選用不同的藥劑。國內一般選用檸檬酸及ＥＤＴＡ為主要成份,但往往清洗效果不佳,而進(jìn)口清洗液清洗效果明顯。

(5)反滲透裝置的設計
RO裝置設計計算有一套復雜的計算方式,目前國外各膜元件商均已開(kāi)發(fā)了專(zhuān)用軟件,只要設計人員根據原水水質(zhì)報告及各膜元件性能初步確定方案,然后將原水水質(zhì)輸入電腦,由程序軟件來(lái)驗證初步方案的可行性,若不行則發(fā)出警告,并告之哪一部分設計不合理。另外設計者應根據膜元件使用手冊中的要求,注意設計應配備的各種保護措施。

混床紫外線(xiàn)殺菌器及膜濾的選用

混床是提高水質(zhì)的最終手段,紫外線(xiàn)殺菌器能殺滅水中的細菌,然后通過(guò)膜濾,去除細菌尸體,這幾套設計均可采用常規產(chǎn)品,在此不作敘述。  來(lái)源：谷騰水網(wǎng)