反滲透膜長周期運行離線清洗方法探究及淺析

袁國光 關賽賽 李虹

摘要：本文通過對污染物，脫鹽率，來水水質、清洗方法等原因進行了剖析，通過數據分析和實際清洗使用效果，總結提出了來水水源變化下，反滲透系統膜經過長周期運行后的離線清洗方案和步驟。因此，來水污染物精準分析及清洗方法的改進，脫鹽水的脫鹽率和回收率得到了明顯提高，并且延長了清洗周期，以期為相關行業人員提供參考。

關鍵詞：反滲透;脫鹽率;清洗劑;污染物;余氯;生石灰

Abstract： Through the analysis of pollutants， desalting rate， incoming water quality， cleaning methods and other reasons， through data analysis and actual cleaning effect， the off-line cleaning scheme and steps of reverse osmosis system membrane after long-term operation under the change of incoming water source are summarized and put forward. Therefore， the accurate analysis of incoming water pollutants and the improvement of cleaning methods， the desalination rate and recovery rate of desalted water have been significantly improved， and the cleaning cycle is prolonged， in order to provide reference for relevant industry personnel.

Key Words： Reverse osmosis; Desalination rate; Cleaning agent; Contaminants; Residual chlorine; Quick lime

河鋼邯鋼能源中心第七軟水脫鹽水站反滲透系統經過了近8年長周期運行，而且近幾年環保對鋼廠外排水質要求不斷提高，水源水質復雜，雖然污水處理廠對生產做了相應調整，但部分污染物質是去除不掉的。七軟水站反滲透膜脫鹽率下降明顯，單套產水電導率升高，離線清洗效果不明顯和運行周期短的情況，這樣對反滲透的出水水質造成了嚴重影響。各種污染物會對反滲透膜造成嚴重后果。因此，我們要討論的是：因來水水源變化給長周期運行的反滲透膜造成影響的淺析及反滲透膜離線清洗的方法探究。

1 反滲透系統概述

河鋼邯鋼能源中心第七軟水脫鹽水站2013年投產，有7套一級反滲透裝置。1號到3號每套膜支共計17根;排列11：6;每套6支裝。生產商美國DOW公司型號BW30-400FR;4號到7號每套膜支共計28根;排列18：11。每套6支裝。一級反滲透系統回收率：75%，脫鹽率：98%。二級反滲透共計2套。每套膜支共計13根;排列9：4;每套6支裝。在離線清洗反滲透膜過程中，發現膜表面有一層白色物質。初步判斷是它導致反滲透膜壓差增大，脫鹽率下降很快，給出水指標造成嚴重威脅[1，2]。

2 反滲透系統運行狀況

2020年8月七軟水站7套反滲透系統脫鹽率均降至84%左右，單套產水量降低，膜系統壓差升高。在線清洗效果不明顯，離線清洗后使用周期短的情況。表1為系統運行約7年的數據和對系統進行改進措施調整前的運行數據（選取污染最嚴重的三套系統）[3，4]。

據表1數據分析可見，2019年12月至2020年8月，各套脫鹽率下降，產水量降低，產水電導率升高;一段壓差均增長較快、二段壓差增長較慢、;第5套系統反應更加敏感，污染程度最嚴重。

3 脫鹽水系統加藥調整

（1）氧化性殺菌劑（次氯酸鈉）。由于原水余氯較高，次氯酸鈉停用。（2）非氧化性殺菌劑。定期對反滲透系統進行沖擊連續性投加，尤其是夏天，防止膜元件長周期運行中的細菌，微生物等對膜造成污染。（3）阻垢劑。投加適量的阻垢劑防止反滲透膜結構，反滲透阻垢劑的投加方式為連續性投加，藥液的配置濃度保持在10%，加藥濃度保持在2.5ppm左右。（4）還原劑（亞硫酸氫鈉）。因來水余氯較高，可以在原水箱內增加亞硫酸氫鈉。藥液濃度配制成10%，聯系投加，初始系統加藥濃度為8ppm左右。反滲透進水余氯在高位運行時，要適當調整還原劑的加藥量。

4 反滲透系統污堵原因分析

長周期運行的反滲透膜更容易受到污染物的污染，不同的污染物會對反滲透膜造成不同的表現，反滲透膜的常見污染特征如表2所示[5]：

分析可得污染的主要原因：來水水質變化，含氧量的增高，余氯在高位值，生石灰造成鈣類沉積物，清洗方法沒有針對性，反滲透膜經過長周期運行性能衰減。

5 反滲透膜污染原因

當反滲透膜性能明顯下降，單套系統脫鹽率降低8%，或者產水量降低15%～20%，而且在線化學清洗效果達不到預期，經過離線清洗后膜的運行周期只能達到20天左右或者更低，需要進一步查明來水水質變化和藥劑投加比例，可能有新的污染物質存在，監測來水余氯和反滲透進水余氯，建議采用“離線+在線清洗方法”徹底進行清洗。污染物的累積情況可以通過日常數據的膜壓差增大、產水電導率、脫鹽率變化等參數直接觀察。對于長周期運行的反滲透膜有必要定期采用離線化學清洗。清洗前先確定污染的類型，制定清洗方案，針對性的進行清洗。應采用在線化學清洗和離線化學清洗同時對長周期運行的反滲透膜進行清洗。對長周期運行的反滲透膜必須進行深度且徹底的離線化學清洗才能較好的恢復膜的性能。

6 長周期反滲透膜離線清洗的操作步驟

離線清洗設備的操作步驟：（1）把反滲透設備上拆下來的膜元件依次裝進離線清洗設備。（2）清洗水箱里加滿一級產水，開高壓泵進行沖洗，沖到離線清洗設備濃水浮子流量計水質清澈。（膜元件在大設備里，單支膜殼是由6支膜組裝的，在線沖洗肯定不到位，壓力和流速也達不到，在膜里面的污染物也沖洗不出來）。（3）沖洗完畢后，給單支膜做離線清洗前的性能檢測（膜壓差、流量、脫鹽率），把進水壓力調到1.0MPA，濃水調到5t/h左右。產水用電導儀測脫鹽率并記錄。（4）先給堿性的清洗箱內加約三分之二一級產水水和10%堿性清洗藥劑，用液堿調PH。溫度控制在40度左右，PH控制在12左右。（5）開高壓泵進行清洗循環。倒單支膜清洗的進水和出水閥門。隨時測PH，必須要時進行補藥，保證清洗濃度，壓力控制在0.4MPA以下。（6）堿性專用清洗藥劑清洗完畢后，用一級產水進行沖洗，出水PH沖洗到中性（7左右）。（7）沖洗到中性后，進行堿性清洗后的性能檢測（膜壓差、流量、脫鹽率）。堿性藥劑清洗后一般會膜壓差下降、流量大、脫鹽率下降，堿性專用清洗劑對反滲透膜孔有擴張作用，促使膜表面污染物與膜脫離。（8）先給酸性的清洗箱內加約2/3一級產水水和10%酸性清洗藥劑，用鹽酸調PH。溫度控制在35℃左右，pH控制在3左右。（9）開高壓泵進行清洗循環。倒單支膜清洗的進水和出水閥門。隨時測pH，必須要時進行補藥，保證清洗濃度，壓力控制在0.4MPA以下。（10）酸性專用清洗藥劑清洗完畢后，用一級產水進行沖洗，出水pH沖洗到中性（7左右）。（11）沖洗到中性后，進行酸性清洗后的性能檢測（膜壓差、流量、脫鹽率）。這個檢測數據和清洗前檢測數據做對比，就能看出離線清洗的結果。（12）離線清洗后的膜元件裝進在線設備，設備運行[6]。

7 調整后系統運行情況

通過以上改進的有效措施后，觀察5#反滲透系統連續運行由25d延長至60d，脫鹽率達91%，反滲透系統壓差2.0MPa，產水量125以上，運行比較穩定。

8 結論

通過對長周期反滲透系統參數和污堵原因進行分析，結果表明，污染源主要是生石灰造成鈣類沉積物和有余氯在高位值運行。污染的主要原因是來水水質變化，來水電導率較高，含氧量的增高，之前的離線清洗方法沒有針對性。日常運行維護管理長周期的反滲透膜過程中，建議注意以下幾個方面。

（1）定期清理加藥箱。保證各水箱和藥劑水箱不被污染。（2）在更換保安過濾器濾芯過程中要觀察污染物變化，并記錄數據，摸索規律。（3）加強來水余氯和pH監測，來水余氯較高時，及時反饋，并在原水箱投加還原劑，防止余氯過高氧化膜系統，使超濾產水的余氯保持在0.5～1.0ppm，同時加強對余氯的監測，必要時可在原水箱增加還原劑的投加。（4）化驗中水水質，污水廠加強來水監測，重點是余氯和電導率的跟蹤監測。（5）重視長周期反滲透設備啟動前的低壓沖洗步驟和沖洗時間。（6）反滲透膜經過長周期運行，受到新污染的沖擊，恢復效果緩慢，所有更需要加強日常運行的監測和化驗指標記錄，尤其是來水的水質分析，早發現早清洗。

參考文獻

[1] 劉茂舉，龔福忠，鐵云飛，等.反滲透膜法處理磷酸鐵生產廢水的零排放工藝研究[J].無機鹽工業，2021，53（8）：101-105.

[2] 姜思洋.電廠化學水處理中反滲透膜技術的運用研究[J].清洗世界，2021，37（7）：1-2.

[3] 朱佳麗.反滲透膜的生物污堵處理研究[J].清洗世界，2021，37（7）：70-71.

[4] 張放，時艷，郭姣.小型反滲透純水制備系統工藝設計[J].工業加熱，2021，50（7）：16-20.

[5] 陳建花.關于電廠化學水處理中反滲透膜技術的應用探討[J].當代化工研究，2021（14）：119-120.

[6] 孫江虎.脫鹽水站濃水反滲透系統的節水改造[J].中國給水排水，2021，37（12）：156-159.