反滲透離線清洗技術研究

王鵬輝

大唐河北發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為水除鹽最有效的技術之一。但是由于反滲透膜在正常運行過程中不可避免地會被無機鹽垢、膠體、微生物、金屬氧化物等污染。這些物質沉積在膜表面上，將會引起反滲透裝置出力下降或脫鹽力下降。因此為了恢復良好的透水和除鹽性能，需要對膜進行化學清洗。通過離線清洗技術，可基本恢復濾元通量，顯著降低過濾器進、出口壓差，延長濾元的使用壽命，對提高反滲透系統的工作效率具有重要現實意義。

1 反滲透系統流程與運行情況

根據電廠鍋爐生產工藝中對進水水質的控制要求，設計反滲透系統運行流程為：機組循環水排水或水庫水（深井水）→生水池→生水泵→機械攪拌澄清池→無閥濾池→清水箱→清水泵→PCF過濾器→超濾組件→超濾水箱→超濾出水輸送泵→反滲透保安過濾器→高壓泵→反滲透組件→淡水箱→淡水泵→二級除鹽系統。從反滲透系統工藝流程來看，反滲透膜的進水雖然經過了復雜的前置系統處理，但是仍有較多的雜質，比如少量的懸浮物、膠體、微生物和各種金屬氧化物等，這些物質如果沉積在膜表面，膜表面流體中溶質（截留物質）濃度不斷增加，逐漸高于主體流體的濃度，產生濃差極化現象，致使濃度邊界層的過濾阻力增加，就會堵塞膜的透水通道，膜通量下降，從而大大降低系統出力。

2 膜污染的主要原因與污染物種類

一般認為有3種情況可使膜性能下降：一是膜本身的化學變化，包括膜的水解、游離氯等的氧化以及強酸強堿的作用；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，這主要包括結垢物、微生物、膠體、懸浮物、有機物等在膜面及內部污染堵塞。這3種情況都可使膜性能下降，并造成進水壓力升高、產水量下降、脫鹽率下降。

膜污染常見的污染物種類主要有以下幾種：

1）膠體污堵

在地下水和地表水中，總含有鐵鋁膠體、硅膠體、有機質膠體及預處理時加入的混凝劑、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，從而形成膠體污堵，降低系統產水量，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菌微生物，系統設在死角區或停用時間過長造成細菌微生物生長繁殖，粘附在膜表面形成生物粘膜，使系統運行壓差升高，產水量下降，脫鹽率先是略有上升，然后降低。

3）化學結垢

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

4）顆粒堵塞

由于系統投運時沖洗不徹底，保安過濾器缺陷致使泥、細砂等腐蝕碎片通過，從而導致運行壓差高，使膜邊上的膜片脫落堵在下一個膜的前端，造成壓降升高、出力減小。

3 反滲透膜的離線清洗技術

3.1 清洗技術原理

離線清洗是單獨拆出運行系統中的滲透膜，利用專業清洗裝置對滲透膜進行清洗。通過物理和化學的共同作用達到清除污垢、恢復膜元件性能的目的。其系統組成包括：清洗配液罐（按清洗藥劑的酸堿性分為堿性液和酸性液，罐內可以安裝加熱盤管）、清洗泵、過濾器、原水泵、RO泵（高壓泵）、RO膜組（壓力容器）、壓力表、溫度計、pH計、流量計、閥門、管道以及控制儀表等。離線清洗可以充分發揮清洗裝置的優勢，先對膜元件性能參數進行測試，然后針對污垢特點使用不同的清洗藥劑反復、交替進行清洗。化學藥劑的使用針對性強、除垢率高，不會對膜元件造成傷害。因此，一般對于污染較輕或初次清洗的系統適合采用在線清洗方式進行恢復。如果在線清洗很難恢復正常運行狀態，再采用離線方式進行徹底清洗。

3.2 清洗條件

為了保證反滲透系統的正常運行，延長反滲透膜元件的壽命，按照反滲透的設計要求，在達到以下條件時應盡早實施清洗：

1）一運轉（流量）條件下，各段的壓差達到運轉初期壓差的1.5倍；

2）段的壓差達到各個反滲透元件的規格表記載的允許值；

3）準運轉條件（相同壓力、溫度、回收率、濃度）下的產水量減少到初期的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，同時必須在去除污染物的同時要保證膜不受傷害，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的預處理工藝、進水水質、系統運行狀況、系統正在使用的化學品以及膜元件的材質特性即耐受酸、堿、氧化劑、溫度、外力沖擊的能力等諸多因素。根據上述所述，通常污染類型雖然可以簡單地劃分為無機鹽污染、金屬氧化物污染、膠體污染、系統短路引起的顆粒污染，但是實際例子中通常需要相當的現場經驗才可以準確判斷污染的類型。然后，根據污染類型針對性的選擇清洗劑，如TS-883是種高pH的藥劑，用于去除有機物、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、碳酸鈣和其它類的結垢； 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，通常情況下各種污染都是相伴而生的，這些藥劑的協同使用可以最大程度恢復膜元件性能，同時保證膜元件不受傷害。

3.4 清洗步驟

1）用性能優良的備用膜元件替換系統上的待清洗膜元件，以保證系統不停止運行；2）測試膜元件性能。每一支膜元件單獨測試其各項性能指標，包括：脫鹽量、產水量、壓差、重量等，并作好測試前紀錄。通過對元件物理檢測和性能分析，判斷元件污染類型，并確定出最有效的清洗方案對單支膜元件進行清洗；3）用反滲透產品水配制清洗液，準確稱量并混合均勻，檢測清洗液的pH值、藥劑含量、溫度等是否符合要求；4）對單支膜元件進行試清洗，然后對超濾裝置的所有超濾膜元件（4組，每組10支）均進行離線單支清洗。所用清洗劑為KY410、KY420、KY430、KY440藥劑及部分鹽酸等輔助藥劑。將加熱的藥液經泵注入滲透膜，泵的流量10m3/h～15m3/h，揚程20m～30m，泵揚程的選擇要符合要求，不要超高。剛清洗時一桶藥液不要循環到藥箱，要求直接排放至廢液回收裝置，里面含有大量的污染物，會直接影響藥液的效果，導致清洗不佳。之后沒有大量污染的時候藥液直接回到原藥液罐，進行循環清洗。清洗時要全量打開濃水排放閥門盡量降低壓力，關閉產水閥，以免藥液流入純水箱。

[1]郝丹宇.反滲透膜的清洗[J].工業水處理，2002(11).