反滲透系統的運行維護與清洗

張 杰

（海洋石油富島有限公司，海南東方 572633）

1 簡介

某脫鹽裝置于2010年7月建成，主要以凈水和甲醇裝置回收的工藝、透平冷凝液為原料，通過采用UF、RO雙膜技術+離子交換混床除鹽工藝除去水中的各種陰陽離子制得合格的精制水，以滿足用戶的用水需求。該裝置共配備四套反滲透裝置，設計單套產水量為138m3/h，設計產水脫鹽率為98%，產水電導率≤10μms/cm。

2 反滲透裝置存在問題

裝置建成以來工藝參數基本穩定，產水指標合格。隨著反滲透裝置運行時間的延長，反滲透產水指標較原始投運階段有較明顯的上漲趨勢，后期反滲透產水指標大幅上漲，導致混床運行負荷大幅提升，制水批量無法達到設計值，造成混床提前失效情況頻繁發生。

3 原因分析

3.1 數據分析

（1）表1 為現場數據統計。

表1 現場數據統計

（2）表2 同上述運行工況相同時的各壓力容器產水電導率數據：（單位：μs/cm）

表2 各壓力容器產水電導率 μs/cm

（3）2019.10.9 B組探針時的工況及探針結果見圖1

圖1 B組探針時的工況及探針結果

說明：探針結果顯示一段和二段均是明顯的突變點。根據對相關數據進行統計分析，反滲透膜未受到氧化。

3.2 反滲透前置過濾器污堵

反滲透前置過濾器污堵嚴重，拆檢發現，濾芯表面和過濾器筒體內壁出現帶有土腥味的淡黃色黏狀物，黏狀物進行了化驗分析，具體數據如表3所示。

表3 反滲透前置過濾器污堵數據表

說明：污染物中有機物占比偏高；另外，其中 Al的含量明顯較高，初步判斷 Al主要來源預處理中的 PAC 過量投加所致。

3.3 鐵銹及其他物質污染

2019年初對膜拆檢時發現反滲透膜中有大量樹脂，主要因混床水帽損壞，混床再生循環時樹脂漏入中間水箱，后續反滲透運行時樹脂被水帶入膜中。顆粒狀樹脂對膜表面造成不可逆的損壞及造成膜污堵，影響了反滲透膜脫鹽效果及使用壽命。

2019年底對膜拆檢時發現反滲透被大量鐵銹污染，主要因化學清洗閥門質量問題及部分化學清洗管線襯塑脫落，產生大量鐵銹對反滲透膜造成污堵，同時銹渣對膜表面造成破壞，影響了反滲透膜脫鹽效果及使用壽命。

4 化學清洗處理

4.1 在線清洗

（1）清洗藥品：堿性清洗藥劑：NaOH 150kg；酸性清洗藥劑：HCl、檸檬酸 150kg。

（2）清洗過程：反滲透膜化學清洗包括堿洗、酸洗兩個步驟，每個步驟又分為配藥、置換、循環、靜置和沖洗五個環節，具體過程如下。

①系統堿洗采取一段、二段分段清洗方式，將 pH 控制在11.5～12.0。

一段堿洗步驟：配藥、置換、低流量清洗、浸泡、高流量清洗；

二段堿洗步驟：配藥、低流量清洗、浸泡、高流量清洗；

一、二段沖洗：啟動 CIP 泵，將流量控制在 70～100m3/h，對反滲透膜進行沖洗；沖洗過程中在反滲透膜濃水端采樣化驗電導率，當濃水電導率接近進水電導率時結束沖洗。

②系統酸洗采取一段、二段串聯清洗方式，將 pH 控制在1.5～2.5。

系統酸洗步驟：低流量循環、浸泡、高流量循環。

一、二段沖洗：排空 CIP 池，將 CIP 池注滿除鹽水或 RO產水，啟動 CIP 泵，對反滲透膜進行沖洗；沖洗過程中在反滲透膜濃水端采樣化驗電導率，當濃水電導率接近進水電導率時結束沖洗。

（3）清洗前后運行數據的對比

從表4看出：化學清洗后產水量有較大好轉，但單從一段和二段的壓差上看，清洗后的壓差還是較高，效果并不理想。

表4 清洗前后運行數據的對比表

4.2 后續更換藥劑清洗

（1）清洗藥品：NaOH（0.1%）+十二烷基磺酸鈉；控制條件：pH=12，溫度30～35℃；

20%檸檬酸/鹽酸（0.1%～0.2%）；控制條件：pH=2.0，溫度30℃；

硫代硫酸鈉（1%）溶液；控制條件：1%濃度，溫度30℃。

（2）清洗液的量：每支8″膜元件目標清洗液量為40～60L（清洗液越多效果越好）。

（3）清洗步驟

A 清洗前的沖洗：17支壓力容器，其沖洗流量為17×（11～4.5）m3/h=（76.5～187）m3/h，沖洗壓力<0.3MPa，當進水電導率接近濃水排放口電導率時，標明沖洗完成。

B 硫代硫酸鈉清洗

①按照表中配置硫代硫酸鈉的清洗液，流量控制在目標值的一半（76.5m3/h），壓力<0.3MP；

②低流量循環，循環60min，壓力<0.3MPa；

③浸泡4h；

④高流量循環，循環1～2h，注意壓力<0.3MPa。根據清洗液顏色的變化，酌情延長清洗時間；

⑤清水沖洗：排放清洗液，然后采用RO產水沖洗，壓力<0.3MPa，當進水電導率接近濃水排放口電導率時，標明沖洗完成。

C 酸洗

①配制檸檬酸（或鹽酸）清洗液，pH控制在2左右；

②低流量清洗，流量控制在目標清洗流量的一半左右即76.5t/h；

③循環沖洗：壓力<0.3MPa，循環沖洗30～60min；

④浸泡2～4h；

⑤循環沖洗：壓力<0.3MPa，循環初期pH若有上升，需要補充酸藥劑，自pH穩定起沖洗60min或更長，在此過程中，監測pH并保持在2左右；

⑥清水沖洗：排放清洗液，然后采用RO產水或除鹽水沖洗，壓力<0.3MPa，當進水電導率接近濃水排放口電導率時，標明沖洗完成。

D 堿液清洗

①按照清洗藥品配置堿洗的清洗液；

②低流量清洗，流量控制在目標清洗流量的一半左右即76.5t/h；

③低流量循環：循環沖洗60min，壓力<0.3MP；

④浸泡：浸泡8h；期間每3h循環1h；

⑤高流量循環：循環1～2h，壓力<0.3MPa。根據清洗液顏色的變化，酌情延長清洗時間；

⑥清水沖洗：排放清洗液，然后采用RO產水或除鹽水沖洗，壓力<0.3MPa，當進水電導率接近濃水排放口電導率時，標明沖洗完成。

（備注：一是沖洗系統的RO產水也需要加熱至25～30℃；二是產水閥門要打開，防止背壓過高。）

E 酸洗

①配制檸檬酸（或鹽酸）清洗液，pH控制在2左右；

②低流量清洗，流量控制在目標清洗流量的一半左右即76.5t/h；

③循環沖洗：壓力<0.3MPa，循環沖洗30～60min；

④浸泡2～4h；

⑤循環沖洗：壓力<0.3MP，循環初期pH若有上升，需要補充酸藥劑，自pH穩定起沖洗60min或更長，在此過程中，監測pH并保持在2左右；

⑥清水沖洗：排放清洗液，然后采用RO產水或除鹽水沖洗，壓力<0.3MPa，當進水電導率接近濃水排放口電導率時，標明沖洗完成。

（備注：按照上述程序，進行全系統串聯清洗，若時間可以分段清洗，在清洗二段膜元件時，相應清洗流量減半。）（4）更換藥劑清洗前后運行數據的對比更換藥劑清洗后數據見表5

表5 更換藥劑清洗前后運行數據對比

5 系統運行建議

1）從目前的化學清洗效果來看，普通的在線酸堿化學清洗效果一般，結合保安過濾器的污染物分析結果，增加其他專用藥劑進行清洗，化學效果有很大轉變；如條件具備可以進行徹底的離線化學清洗。

2）根據保安過濾器上污染物分析的結果 Al 含量較高，Al離子的主要來源應為預處理中投加的 PAC 過量，RO 進水的Al 離子要求<0.05mg/L，因此，嚴格控制 PAC 的投加量；另外，P 的主要來源一般是阻垢劑中含P，過量的阻垢劑同樣也會帶來系統污堵，應及時優化調整藥劑投加量；

3）根據系統目前的污堵情況，除了考慮可以是預處理投加的藥劑過量導致外，污染指數 SDI 值也是測定反滲透系統進水的重要指標之一，同時也是檢驗預處理（如UF、多介質等）出水是否達到反滲透進水要求的主要手段之一，它的大小對反滲透運行壽命至關重要。因此，日常運行管理維護中，增加SDI 的監測，至少 1 次/d，要求 SDI<5，最好<3；

4）系統存在背壓的問題，產水背壓的要求是<0.5bar，但是原則上要求 RO 系統在任何情況下，產水側的壓力都不得高于給水側的壓力，否則系統可能會出現背壓風險從而導致膜元件性能衰減，目前現場發現的兩個工況下均存在產水背壓的風險，初步判斷主要原因是由于清洗產水回流管道偏小導致，應進行改進。

6 結束語

在裝置的日常運行維護中，當反滲透運行水質、水量出現異常后，可根據來水水質中污染物的情況，反滲透膜的污物污染情況，采用相匹配的藥劑進行化學清洗，完全可以改善反滲透運行狀況，從而確保裝置的“安、穩、長、滿、優”運行。