反滲透離線清洗技術(shù)研究

王鵬輝

大唐河北發(fā)電有限公司馬頭熱電分公司，河北邯鄲 056044

0 引言

反滲透膜法水處理工藝是目前公認(rèn)為水除鹽最有效的技術(shù)之一。但是由于反滲透膜在正常運(yùn)行過(guò)程中不可避免地會(huì)被無(wú)機(jī)鹽垢、膠體、微生物、金屬氧化物等污染。這些物質(zhì)沉積在膜表面上，將會(huì)引起反滲透裝置出力下降或脫鹽力下降。因此為了恢復(fù)良好的透水和除鹽性能，需要對(duì)膜進(jìn)行化學(xué)清洗。通過(guò)離線清洗技術(shù)，可基本恢復(fù)濾元通量，顯著降低過(guò)濾器進(jìn)、出口壓差，延長(zhǎng)濾元的使用壽命，對(duì)提高反滲透系統(tǒng)的工作效率具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

1 反滲透系統(tǒng)流程與運(yùn)行情況

根據(jù)電廠鍋爐生產(chǎn)工藝中對(duì)進(jìn)水水質(zhì)的控制要求，設(shè)計(jì)反滲透系統(tǒng)運(yùn)行流程為：機(jī)組循環(huán)水排水或水庫(kù)水（深井水）→生水池→生水泵→機(jī)械攪拌澄清池→無(wú)閥濾池→清水箱→清水泵→PCF過(guò)濾器→超濾組件→超濾水箱→超濾出水輸送泵→反滲透保安過(guò)濾器→高壓泵→反滲透組件→淡水箱→淡水泵→二級(jí)除鹽系統(tǒng)。從反滲透系統(tǒng)工藝流程來(lái)看，反滲透膜的進(jìn)水雖然經(jīng)過(guò)了復(fù)雜的前置系統(tǒng)處理，但是仍有較多的雜質(zhì)，比如少量的懸浮物、膠體、微生物和各種金屬氧化物等，這些物質(zhì)如果沉積在膜表面，膜表面流體中溶質(zhì)（截留物質(zhì)）濃度不斷增加，逐漸高于主體流體的濃度，產(chǎn)生濃差極化現(xiàn)象，致使?jié)舛冗吔鐚拥倪^(guò)濾阻力增加，就會(huì)堵塞膜的透水通道，膜通量下降，從而大大降低系統(tǒng)出力。

2 膜污染的主要原因與污染物種類(lèi)

一般認(rèn)為有3種情況可使膜性能下降：一是膜本身的化學(xué)變化，包括膜的水解、游離氯等的氧化以及強(qiáng)酸強(qiáng)堿的作用；二是膜本身的物理變化，包括壓密、反壓力作用使膜被破壞；三是膜受污染，這主要包括結(jié)垢物、微生物、膠體、懸浮物、有機(jī)物等在膜面及內(nèi)部污染堵塞。這3種情況都可使膜性能下降，并造成進(jìn)水壓力升高、產(chǎn)水量下降、脫鹽率下降。

膜污染常見(jiàn)的污染物種類(lèi)主要有以下幾種：

1）膠體污堵

在地下水和地表水中，總含有鐵鋁膠體、硅膠體、有機(jī)質(zhì)膠體及預(yù)處理時(shí)加入的混凝劑、助凝劑、阻垢劑等形成的膠體，在膜表面都可能沉積這些物質(zhì)，從而形成膠體污堵，降低系統(tǒng)產(chǎn)水量，脫鹽率下降。

2）生物污堵

由于單一的殺菌劑不能全部殺死水中的各種細(xì)菌微生物，系統(tǒng)設(shè)在死角區(qū)或停用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)造成細(xì)菌微生物生長(zhǎng)繁殖，粘附在膜表面形成生物粘膜，使系統(tǒng)運(yùn)行壓差升高，產(chǎn)水量下降，脫鹽率先是略有上升，然后降低。

3）化學(xué)結(jié)垢

化水結(jié)垢往往是被濃縮鹽水中過(guò)量的溶解鹽沉淀而結(jié)垢。表現(xiàn)為原段壓降升高，脫鹽率下降，出力降低。

4）顆粒堵塞

由于系統(tǒng)投運(yùn)時(shí)沖洗不徹底，保安過(guò)濾器缺陷致使泥、細(xì)砂等腐蝕碎片通過(guò)，從而導(dǎo)致運(yùn)行壓差高，使膜邊上的膜片脫落堵在下一個(gè)膜的前端，造成壓降升高、出力減小。

3 反滲透膜的離線清洗技術(shù)

3.1 清洗技術(shù)原理

離線清洗是單獨(dú)拆出運(yùn)行系統(tǒng)中的滲透膜，利用專(zhuān)業(yè)清洗裝置對(duì)滲透膜進(jìn)行清洗。通過(guò)物理和化學(xué)的共同作用達(dá)到清除污垢、恢復(fù)膜元件性能的目的。其系統(tǒng)組成包括：清洗配液罐（按清洗藥劑的酸堿性分為堿性液和酸性液，罐內(nèi)可以安裝加熱盤(pán)管）、清洗泵、過(guò)濾器、原水泵、RO泵（高壓泵）、RO膜組（壓力容器）、壓力表、溫度計(jì)、pH計(jì)、流量計(jì)、閥門(mén)、管道以及控制儀表等。離線清洗可以充分發(fā)揮清洗裝置的優(yōu)勢(shì)，先對(duì)膜元件性能參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，然后針對(duì)污垢特點(diǎn)使用不同的清洗藥劑反復(fù)、交替進(jìn)行清洗。化學(xué)藥劑的使用針對(duì)性強(qiáng)、除垢率高，不會(huì)對(duì)膜元件造成傷害。因此，一般對(duì)于污染較輕或初次清洗的系統(tǒng)適合采用在線清洗方式進(jìn)行恢復(fù)。如果在線清洗很難恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)，再采用離線方式進(jìn)行徹底清洗。

3.2 清洗條件

為了保證反滲透系統(tǒng)的正常運(yùn)行，延長(zhǎng)反滲透膜元件的壽命，按照反滲透的設(shè)計(jì)要求，在達(dá)到以下條件時(shí)應(yīng)盡早實(shí)施清洗：

1）一運(yùn)轉(zhuǎn)（流量）條件下，各段的壓差達(dá)到運(yùn)轉(zhuǎn)初期壓差的1.5倍；

2）段的壓差達(dá)到各個(gè)反滲透元件的規(guī)格表記載的允許值；

3）準(zhǔn)運(yùn)轉(zhuǎn)條件（相同壓力、溫度、回收率、濃度）下的產(chǎn)水量減少到初期的90%。

3.3 清洗藥劑

膜清洗劑的使用要求不但要將污染物從膜上去除，同時(shí)必須在去除污染物的同時(shí)要保證膜不受傷害，或最小程度的受傷害。因此，離線清洗藥劑的選擇要充分考慮到系統(tǒng)的預(yù)處理工藝、進(jìn)水水質(zhì)、系統(tǒng)運(yùn)行狀況、系統(tǒng)正在使用的化學(xué)品以及膜元件的材質(zhì)特性即耐受酸、堿、氧化劑、溫度、外力沖擊的能力等諸多因素。根據(jù)上述所述，通常污染類(lèi)型雖然可以簡(jiǎn)單地劃分為無(wú)機(jī)鹽污染、金屬氧化物污染、膠體污染、系統(tǒng)短路引起的顆粒污染，但是實(shí)際例子中通常需要相當(dāng)?shù)默F(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)才可以準(zhǔn)確判斷污染的類(lèi)型。然后，根據(jù)污染類(lèi)型針對(duì)性的選擇清洗劑，如TS-883是種高pH的藥劑，用于去除有機(jī)物、污泥、膠體以及其它附著于膜表面的顆粒；TS-882是種低pH藥劑，用于去除金屬氫氧化物、碳酸鈣和其它類(lèi)的結(jié)垢； TS-881是種廣譜的生物抑制劑，在低藥量下可以快速的起到殺菌作用。同時(shí)，通常情況下各種污染都是相伴而生的，這些藥劑的協(xié)同使用可以最大程度恢復(fù)膜元件性能，同時(shí)保證膜元件不受傷害。

3.4 清洗步驟

1）用性能優(yōu)良的備用膜元件替換系統(tǒng)上的待清洗膜元件，以保證系統(tǒng)不停止運(yùn)行；2）測(cè)試膜元件性能。每一支膜元件單獨(dú)測(cè)試其各項(xiàng)性能指標(biāo)，包括：脫鹽量、產(chǎn)水量、壓差、重量等，并作好測(cè)試前紀(jì)錄。通過(guò)對(duì)元件物理檢測(cè)和性能分析，判斷元件污染類(lèi)型，并確定出最有效的清洗方案對(duì)單支膜元件進(jìn)行清洗；3）用反滲透產(chǎn)品水配制清洗液，準(zhǔn)確稱(chēng)量并混合均勻，檢測(cè)清洗液的pH值、藥劑含量、溫度等是否符合要求；4）對(duì)單支膜元件進(jìn)行試清洗，然后對(duì)超濾裝置的所有超濾膜元件（4組，每組10支）均進(jìn)行離線單支清洗。所用清洗劑為KY410、KY420、KY430、KY440藥劑及部分鹽酸等輔助藥劑。將加熱的藥液經(jīng)泵注入滲透膜，泵的流量10m3/h～15m3/h，揚(yáng)程20m～30m，泵揚(yáng)程的選擇要符合要求，不要超高。剛清洗時(shí)一桶藥液不要循環(huán)到藥箱，要求直接排放至廢液回收裝置，里面含有大量的污染物，會(huì)直接影響藥液的效果，導(dǎo)致清洗不佳。之后沒(méi)有大量污染的時(shí)候藥液直接回到原藥液罐，進(jìn)行循環(huán)清洗。清洗時(shí)要全量打開(kāi)濃水排放閥門(mén)盡量降低壓力，關(guān)閉產(chǎn)水閥，以免藥液流入純水箱。

[1]郝丹宇.反滲透膜的清洗[J].工業(yè)水處理，2002(11).