淺談某核電站除鹽水生產系統反滲透膜的化學清洗

雷曦　方國青

【摘 要】YA反滲透膜用在一級除鹽RO裝置內部，用于去除淡水廠來水中99%以上的離子，降低后續離子交換器的負荷，降低再生頻率，減少酸堿的使用量。本文簡單介紹了除鹽水生產系統的工藝流程、反滲透膜清洗的時間及步驟、清洗前后的效果分析，以及分析反滲透膜污染的原因和后續的建議措施等。

【關鍵詞】反滲透；化學清洗；損傷；分析

0 前言

反滲透技術是當今較先進和有效的除鹽技術，其原理是在壓力作用下，水分子透過反滲透膜成為純水，水中的雜質被反滲透膜截留被弄水帶出。利用反滲透技術可以有效地去除水中的溶解鹽、膠體、細菌、病毒、細菌內毒素和大部分有機物等雜質。反滲透設備系統除鹽率一般為97-99%。

1 除鹽水生產系統的概況

某2*650MW核電機組除鹽水生產系統利用以過濾器、反滲透、離子交換的水處理技術，通過反滲透一級脫鹽，除去水中鹽類等物質，再通過離子交換進行深度除鹽。系統配置2套RO裝置，設計出力為2×100m3/h，采用美國“DOW”公司BW30-400FR型抗污染膜，一級兩段，一段14支，二段7支，每根壓力容器內裝有6支膜元件，兩套裝置共使用252支反滲透膜元件。設備初始投運時間為2014年10月10日。

2 反滲透膜清洗時間及步驟

2.1 清洗時間

11月4日對 1號反滲透進行抽膜檢查；11月5日—11月6日沖洗1號反滲透膜殼進水端部；11月7日—11月10日對1號反滲透進行維護清洗；11月14日—11月15日對1號保安過濾器更換濾芯；11月15日—11月16日沖洗2號反滲透膜殼進水端部；11月16日—11月17日對2號反滲透進行維護清洗.

2.2 清洗步驟

1號反滲透和2號反滲透均執行以下清洗步驟：

殺菌：使用濃度為2%，溶液溫度為28℃的KC-310A分段進行。

堿洗：使用濃度為2%，溶液溫度為30℃的KC-502-Z、EDTA、NaOH分段進行。

酸洗：使用濃度為2%，溶液溫度為28℃的KC-501-Z、HCL分段進行。

2.3 1號反滲透膜優化調整方式

清洗前后，為了判斷膜元件脫鹽率降低原因，對一段部分膜殼內個別膜元件進行了位置調整，其中將1號壓力容器的1號膜和6號膜互換位置，13號壓力容器的1號膜和14號壓力容器的6號膜互換位置，排查脫鹽率低膜元件的位置。

3 清洗效果分析

3.1 效果分析

1號反滲透：通過維護清洗前后數據對比分析，清洗后給水壓力保持0.51MPa，一段壓差0.11MPa，二段壓差0.12MPa；進水電導330μs/cm；淡水流量101t/h，濃水流量34t/h，回收率約77.2%；脫鹽率89.7%。與清洗前數據對比，一段壓差和二段壓差均降低0.01MPa，淡水流量增加3t/h，進水電導升高10μs/cm，脫鹽率降低了1.5%。

1號反滲透部分膜元件位置進行了調整，調整的編號為1號，13號和14號壓力容器。調整后1號、13號、14號出水電導率分別為49.9μs/cm、 29.66μs/cm、 51.55μs/cm，13號的出水電導率明顯好于14號的出水電導率。在調整過程中，由于把14號的最后一支膜元件和13號的第一支膜元件進行了位置調換，調整后的13號出水水質明顯優于14號出水水質，說明一段反滲透前端的膜元件脫鹽率數衰減程度較嚴重，因為通常前端膜元件更容易受到氧化損傷和機械損傷。

2號反滲透：通過維護清洗前后數據對比分析，清洗后給水壓力保持0.48MPa，一段壓差0.10MPa，二段壓差0.12MPa；進水電導309.6μs/cm；淡水流量102t/h，濃水流量33t/h；回收率約76.5%；脫鹽率92.5%。與清洗前數據對比，一段壓差和二段壓差均降低0.01MPa，淡水流量增加3t/h，進水電導下降30μs/cm，脫鹽率降低了1.5%。

3.2 污染成因分析

通過分析，反滲透系統存在問題主要為膜的機械損傷和膜氧化，同時也存在混合膠體等污染問題。

混合膠體污染：在拆膜檢查中發現，膜元件內存在以鐵膠體為主混合膠體污染。

機械損傷：通過對保安過濾器和反滲透抽膜檢查，發現保安過濾器濾芯機械受損嚴重，且濾芯出現脫落、折損的問題，進水沒有經過濾芯過濾直接進入反滲透膜元件，在拆膜檢查中已經證實，反滲透一段膜元件的進水端存在大量的鐵屑、砂礫和保安過濾器濾芯的碎屑等。機械雜質在高壓水流的攜帶下，造成膜片的磨損、變薄甚至穿透，導致膜元件發生不可恢復的機械損傷。

變價金屬的催化氧化：反滲透的進水水質鐵含量偏高，且膜元件內發現大量鐵屑，在進水存在輕微余氯的條件下，變價金屬鐵會加強氧化劑的氧化趨勢，同時，發現反滲透一段膜的進水側有鐵銹等物質，《陶氏技術手冊》中說明，當重金屬（鐵）含量較高時，會增加氯對反滲透膜的氧化作用，促進膜的降解，金屬氧化物（鐵銹）也會對反滲透膜元件的氧化降解。另外，Fe2+遇到氧化劑會轉變成Fe3+生成膠體Fe（OH）3，經過反滲透濃水段濃縮后，Fe（OH）3極易達到飽和而沉積于膜表面，不但會產生膠體污染還會造成生物污染，導致膜元件不可恢復性的損傷。

清洗前后脫鹽率變化的原因：其一，反滲透膜存在氧化及機械損傷現象，但是由于存在有機物和膠體污染物，降低了膜元件的鹽透過量，使得真正的透鹽率被屏蔽。進行化學清洗后，污染物被清除，反滲透膜元件表現出一個真實運行狀態，從而化學清洗后產水電導率出現增加現象和脫鹽率輕微的降低現象。其二，進水pH小于6.0，在弱酸條件下不利于膜元件的脫鹽效果，且無法脫除原水中二氧化碳等氣體，造成產水電導率的偏高。其三，清洗后較清洗前回收率升高5%，也會影響膜元件的脫鹽效果，導致產水電導率的偏高，脫鹽率下降。

4 建議措施

（1）化學清洗期間測定氯含量變動范圍較大，因此建議今后定期進行現場反滲透膜進水氯含量指標的測定，同時建議水廠投加二氧化氯時持續穩定，避免沖擊式投加。

（2）保證還原劑充分溶解，正確投加，嚴格控制反滲透膜元件進水余氯為零，防止膜元件的氧化。

（3）處理進水流過設備的生銹問題，控制反滲透進水鐵含量小于0.03ppm。

（4）調整反滲透進水pH到中性，避免弱酸條件下影響膜元件的脫鹽效果。

（5）嚴格保證保安過濾器的運行正常，觀察壓差變化情況，防止濾芯折損短路，導致顆粒物進入反滲透系統，造成膜元件不可逆轉的機械損傷。

5 結語

反滲透技術在電廠除鹽水處理中的應用極大地節約了大量的能源，保證了除鹽水生產系統的安全穩定運行，也提高了電廠的安全經濟效益。因此通過對反滲透膜的化學清洗，清洗前后的效果分析，可以使得反滲透膜能夠安全穩定的運行，在除鹽水生產系統中為離子床提供合格的水源。

【參考文獻】

[1]楊若冰.海南昌江核電廠1、2機組除鹽水生產系統手冊，2012.

[2]陶氏技術手冊.

[責任編輯：朱麗娜]