脫鹽水超濾膜反滲透膜的運行管理

薛建麗，王 磊

（陜西延長石油集團榆林煤化有限公司，陜西榆林 719000）

膜法水處理技術是近年興起的一門技術。主要包括微濾、超濾、鈉濾和反滲透等幾類。這些膜分離產品均是利用特殊制造的多孔材料的攔截能力，以物理截留的方式去除水中一定顆粒大小的雜質。在壓力驅動下，尺寸較小的物質可通過纖維壁上的微孔到達膜的另一側，而尺寸較大的物質則不能透過纖維壁而被截留，從而達到篩分溶液中不同大小組分的目的。這些分離膜的 “孔徑”和分離的對象如表1和圖1所示。

表1 分離膜的“孔徑”

圖1 幾類膜分離技術及其分離特性

圖1顯示了水中各種雜質的大小和去除它們所使用的分離方法。反滲透主要用來去除水中溶解的無機鹽；而超濾則可以去除病毒、大分子物質、膠體等；這些都是傳統的過濾（如砂濾、多介質過濾等）無法實現的。因此，可使用超濾為下游反滲透膜提供最大限度的保護。超濾作為反滲透預處理的優點有：

（1）膜過濾精度遠高于傳統過濾，可全部去除大于0.1μm的膠體和顆粒物；

（2）對懸浮顆粒、膠體、微生物、細菌、病毒的去除率近100%；

（3）對有機物的去除率達25%～50%；

（4）受原水水質波動影響小，出水水質穩定；

（5）運行壓力低，節能效果顯著；

（6）設備占地空間小，僅為傳統工藝的1／5～1／3，可全自動運行；

（7）可顯著提高反滲透的產水通量，節省反滲透膜用量；

（8）大幅度降低反滲透清洗頻率，提高反滲透的效率及穩定性；

（9）預處理化學藥劑用量小，降低污染排放。

陜西延長石油榆林煤化公司脫鹽水裝置采用多介質過濾器＋盤式過濾器＋超濾＋反滲透裝置＋除碳器＋一級混床＋二級混床，以超濾作為反滲透的預處理裝置，超濾采用科氏V1072－35－PMC，總出力340m3／h（4套，每套出力85m3／h）。反滲透采用陶氏BW30－400，總產水量250t／h（2套，每套127.5t／h），單套膜殼排列方式18∶9（六支裝）。

1 進水水質

脫鹽水系統進水由王圪堵水庫供給，進水水質標準符合國標飲用水標準，見表2。

表2 脫鹽水系統進水水質

2 運行管理

該裝置（見圖2）自2010年5月調試結束轉入正常運轉后，因加藥量不合適及水質突變，曾出現超濾污堵、反滲透污堵，反滲透污染等問題。經過化學清洗，調整加藥量后，裝置至今運行穩定。

2.1 超濾系統主要監控點，指標及運行參數控制

圖2 超濾反滲透系統

2.1.1 余氯值

超濾系統前加入次氯酸鈉，通常控制投加0.8mg／L，因水溫、進水水質及有機物的影響，余氯會有所變化，在2點為0.1～0.5mg／L，保證水箱內的微生物不滋生。在保安過濾器前加藥可使藥液中的雜質不進入反滲透系統而且藥液得以均勻混合，保證反滲透膜不被氧化。4點余氯控制在0.01～0.05mg／L，這樣，反滲透膜不會被氧化，因存在余氯也無微生物滋生。

2.1.2 SDI值

超濾產水SDI值一般在1～3之間，當SDI過高，大于5時，屬于高污染水，不得進入反滲透。此時表明預處理系統出現故障。首先檢查超濾進水1點的SDI，如果很高則說明原水有污染，應加強多介質及超濾反洗。如1點SDI值正常，說明超濾水箱出現微生物爆發，或膠體污染。應對超濾水箱進行殺菌處理（加非氧化性殺菌劑剝離殺菌），殺菌結束后，正常運行。

2.1.3 超濾壓差

正常超濾跨膜壓差（TMP）為0.01～0.05MPa，TMP增大，超濾發生微生物、膠體污堵或鐵污染。產生原因主要是加氯量不足，反洗周期過長，產水量過大，加強反洗效果不佳。解決方法是，提高加次氯酸鈉量，縮短反洗周期，在額定范圍內產水，縮短加強反洗周期。如仍然無效，需進行化學清洗。

2.1.4 ORP（氧化還原電極電位）

ORP作為反滲透最重要的監控指標之一，其高低關系著反滲透膜是否被氧化，是否會發生微生物污染。一般ORP值控制在－200～200之間，ORP為正值，說明水質呈現氧化性，過高（大于300時）會出現反滲透膜氧化。如ORP過低，加入亞硫酸氫鈉（還原劑）量較大，易出現厭氧菌或硫化細菌滋生的情況，導致反滲透膜及保安過濾器壓差升高。

故ORP為稍正值最好，如此既可抑制細菌又可保證膜不氧化。

2.1.5 反滲透流量

反滲透進水流量控制170m3／h，產水流量127.5m3／h，濃水流量42.5m3／h。進水流量過大，因膜過水量有限，壓力升高，易導致膜壓實，膜性能變差；過水量過小，膜表面水流速慢，則無法沖刷，膜易結垢、微生物污染。濃水流量大，浪費水資源；濃水流量過小，回收率高，膜易發生結垢，污堵。

2.1.6 反滲透壓力

反滲透壓力控制1.5MPa以下，壓力過高膜易壓實；壓力過低水流量小，膜易結垢污染，膜的脫鹽率低。

2.1.7 反滲透溫度

反滲透溫度控制20～27℃，水溫過高膜易水解，脫鹽率低；如水溫超過40℃，將對膜脫鹽層造成不可恢復的破壞，必須立即停反滲透。溫度過低，膜過水量小，脫鹽率高，系統壓力升高。

2.1.8 超濾產水濁度

超濾產水濁度控制0.04～0.5NUT，超濾產水濁度上升，說明原水水質變化，超濾性能變差或是超濾膜絲斷裂。超濾產水濁度升高，首先檢查是否為超濾進水水質變差，對多介質及盤式過濾器加強反洗；加強超濾反洗，如不見效，說明膜絲斷裂，需對性能變差超濾膜進行氣密實驗，對斷絲超濾膜進行補絲。

2.2 RO系統的殺菌、沖洗

2.2.1 系統殺菌

本系統進水水質較好，電導率及鈣離子含量較低，再加上預處理采用超濾處理，進水膠體較少，故發生膠體污染及結垢幾率較小，微生物污染和有機物污染為本系統污堵的主要原因。系統穩定運行的關鍵就在于運行中抑制微生物的生長，及時剝離黏泥層。主要是定期投加非氧化性殺菌劑，每天一次，每次2h。

2.2.2 定期沖洗

反滲透在運行一定時間后，膜表面易產生含鹽層，長期不沖洗易造成膜結垢，單套設備運行超過24h需停機進行低壓沖洗一次（淡水沖洗）。

2.3 膜的化學清洗

2.3.1 超濾膜的化學清洗

當TMP上升至0.05MPa時，需進行化學清洗，并判斷污堵物。

（1）有機物、膠體污堵。可用0.4%堿液（pH值調至12）進行低流量循環，運行壓力0.15MPa，每支膜保證1～2m3／h流量，循環半小時（如pH值下降，隨時補充堿液）后浸泡2～8h（根據污染程度確定）后，再高流量循環，運行壓力0.15MPa，每支膜保證2～3m3／h流量。高流量循環后，進行沖洗，沖洗至pH中性，后投用。

（2）微生物污堵污染。可用200×10－6次氯酸鈉及0.4%堿液進行化學清洗，清洗方法同上。

（3）鐵污染或金屬污染。采用2%的檸檬酸或0.4%的鹽酸進行化學清洗。pH值調至2進行低流量循環，運行壓力0.15MPa，每支膜保證1～1.5m3／h流量，低流量循環半小時（如pH值上升，隨時補充酸液）后浸泡2～8h（根據污染程度確定）后，再高流量循環，運行壓力0.3MPa，每支膜保證2～3m3／h流量，高流量循環后，進行沖洗，沖洗至pH中性，后投用。

通常運行中膜受到的污染是多方面的，根據污染情況，先化洗較重污染，后洗較輕污染。檸檬酸酸性較弱，對膜保護效果較好，但清洗效果一般。鹽酸清洗效果好，但pH值掌握不好可能對膜造成損害。

2.3.2 反滲透化學清洗

反滲透的進水壓力上升0.3MPa，產水量減少10m3／h，膜壓差升高0.2MPa，說明膜發生污堵，需進行清洗。一般來說，一段壓差升高為發生微生物或膠體污堵，需用堿清洗；二段壓差升高為發生碳酸鹽結垢，需用酸洗。如發生整體壓力上升，為膠體污染。

（1）有機物，膠體，微生物污堵。可用0.1%堿液（根據污染情況可選擇加入0.5%十二烷基苯磺酸鈉），pH值調至12進行低流量循環，運行壓力0.3MPa，每支膜保證1～1.5m3／h流量，循環半小時（如pH值下降，隨時補充堿液）后浸泡4～12h（根據污染程度確定）后，再高流量循環，運行壓力0.3MPa，每支膜保證1.5～3m3／h流量，沖洗至pH中性，后投用。

（2）碳酸鹽結垢。可用0.3%鹽酸或2%檸檬酸，pH值調至2進行低流量循環，運行壓力0.3MPa，每支膜保證1～1.5m3／h流量，循環半小時（如pH值上升，隨時補充酸液）后浸泡4～12h（根據污染程度確定）后，再高流量循環，運行壓力0.3MPa，每支膜保證1.5～3m3／h流量，循環結束后進行沖洗至pH中性，后投用。

3 膜的停機保護

3.1 短期停用

如停用時間不超過15d，每天進行沖洗（超濾反洗一次，反滲透低壓沖洗一次），防止膜氧化，結垢。

3.2 長期停機

如停機時間超過1個月，需對反滲透及超濾裝置進行停機保護，使用1%的亞硫酸氫鈉溶液充至膜內，防止膜氧化。投用時，需先用清水沖洗干凈。

4 結 語

良好的指標控制，既可延長設備的使用壽命，又可減少對水資源的浪費。該裝置開車至今，一套反滲透進行過一次化學清洗，超濾系統進行一次化學清洗，現裝置運行穩定，指標平穩。

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［3］錢文英，李旭升，陳東玖，等.化工廢水深度處理回用中反滲透系統的運行管理 ［J］.膜科學與技術，2010，30（3）：107～111.