淺析反滲透化學清洗的實踐作用

摘 要：定期對反滲透膜進行化學清洗，是解決反滲透設備污染后，運行壓差升高，產品水流量減少，系統回收率降低的最有效措施。綜合水溫、壓力、含鹽量、回收率和膜的使用時間等條件對反滲透設備是否需要清洗，并根據不同的污染物和污染程度確定清洗配方，合理地對反滲透膜進行化學清洗，對保證反滲透設備的正常運行和延長膜的使用壽命是非常關鍵的。

關鍵詞：反滲透；污染；清洗；膜壽命

0 概述

反滲透作為膜過濾技術在火力發電廠的水處理應用中已越發普遍，從用于離子交換的預脫鹽到全膜水處理的一部分，它解決了單一離子交換設備存在的設備臺數多、投資費用高、大量使用酸、堿而造成的環境污染等一系列問題。

1 我廠反滲透設備運行狀況

我廠發電一分場作為東北地區最早使用反滲透進行預脫鹽的單位，自1996年至2011年已有15年的運行和維護經驗，從反滲透膜的使用年限看運行維護水平。從RO實際運行狀況看：兩套RO自1996年10月投運，第一次換膜時間均為2004年5月，膜使用年限為七年半，到2011年6月，#1RO狀況良好，總壓差未超過0.35MPa，而#2RO2011年4月壓差升高，清洗后效果不明顯，等待換膜。在脫鹽率和回收率基本能保證要求的情況下，都達到了理論使用年限。本文重點從化學清洗方面進行總結和分析。

我廠水處理系統由預處理系統、反滲透預脫鹽系統和離子交換除鹽系統三大部分組成，其工藝流程如下：地下水→生水泵→生水加熱器→高效纖維過濾器→5U保安過濾器→高壓泵→反滲透（2×52m3/h）→滲透水箱→滲透泵 →逆流再生陽離子交換器→除碳器→中間水箱→中間水泵→陰浮動床→除鹽水箱→除鹽水泵→主廠房。

我廠使用的反滲透設備，系引進美國陶氏公司生產的復合膜。#1、2 RO出力分別為50m3/h，總出力為100t/h，脫鹽率為90%，回收率為75%。每套反滲透設備由54根膜元件組成，均采用一級二段6-3方式排列布置，即一段由36根膜元件組成6個膜組件，二段由18根膜元件組成3個膜組件。

2 反滲透清洗情況及效果

反滲透設備自96年10月投運以來，由于使用地下水，加之運行過程對高效過濾器和對保安過濾器進行嚴格的監督檢查、清洗和更換濾芯，并堅持每年對反滲透設備進行清洗，運行狀況一直良好。2004年5月換膜后脫鹽率97%左右，系統壓差0.3MPa，產水流量50m3/h。自2006年4月份，反滲透逐步出現異常現象，產水流量約下降10%左右，脫鹽率下降至91%左右。對不同于以往的情況進行了詳細的分析，發現反滲透設備存在以下幾方面問題：

2.1 產品水流量達不到設計要求

反滲透設備單套原設計產品水流量為50 m3/h，目前實際上只有40-45 m3/h。

2.2 脫鹽率普遍降低

反滲透系統原設計脫鹽率為97%以上，目前實際上只有92%左右。

2.3 各段壓差明顯增高

正常運行系統壓差在0.3MPa左右，而目前壓差最高達0.5MPa左右。

2.4 加藥系統存在問題

由于自動加藥系統一直未投入運行，對于母管制并聯運行的兩套反滲透設備，單靠人工調節加藥量很難控制，長期運行中加藥量的不穩定，導致反滲透膜結垢，并呈加速趨勢。

3 產生原因分析

3.1 阻垢劑加入量不夠

2005年8月份更換為新型阻垢劑FLOCON-260。由于FLOCON-260無化驗方法，對于水處理母管制并聯運行的反滲透設備，單靠人工調節加藥量很難控制，阻垢劑的使用控制不當，使得反滲透進水中的加藥量極不穩定，沒有真正起到阻垢作用，導致反滲透膜結垢，并呈加速趨勢。

鹽水經過反滲透后，水中95%以上的含鹽量被阻擋在濃水中，導致濃水含鹽量上升（水的回收率在75%時，濃水中含鹽量增加至進水4倍），鹽類的這種濃縮是反滲透裝置結垢的主要原因。這些物質中最常見的為碳酸鈣垢、硫酸鈣垢、金屬氧化物垢、硅沉積物及有機或無機沉積物。由于污染物的污染速度與給水條件、運行方式等因素有關，因此應該控制產品水的回收率，使濃水流量維持在難溶鹽類不會析出的狀況下，既避免其離子積超過濃度積，同時要嚴格按照導則要求在發生污染時應及時的進行清洗，否則污染將會在相對較短的時間內使膜元件的性能遭到嚴重的破壞。

3.2 反滲透運行監督部分誤差大

反滲透系統中的有關表計如壓力表、流量表、電導表等損壞較多，現存表計誤差大，無法保證正常監督反滲透設備的運行情況。

3.3 反滲透進水溫度無法保證

眾所周知反滲透膜有適宜的水溫要求，適當地提高水溫有利于降低水的黏度，增加膜的透過速度。由于加熱器使用年限較長，銅管漏泄停運情況時有發生，針對此情況對生水加熱器進行了全面的改造，并且增加了二次加熱系統，提高了生水的加熱效果，改善了反滲透的運行工況。

4 清洗方案的確定

膜的污染是一個漸變過程，所以應在早期采取措施，消除污染物，避免損壞膜元件或降低其性能。根據反滲透設計導則的要求，結合反滲透投運以來的各種情況運行、清洗的經驗，為了進一步檢查、驗證系統結垢情況和制定符合實際的清洗方案，對反滲透系統進行檢查、取樣，結果如下：

RO一段壓力容器進口側第一膜元件端面有許多橡膠墊碎片等雜物。

RO二段壓力容器進口側內壁附著有一層外觀為淺黃白色疏松狀的垢類，根據分析可初步判斷，系統內所結垢類的主要成分為硫酸鈣。并且通過對一段壓力容器進口側機械雜質的清理，使一段壓差有所下降。

反滲透系統的清洗是一項嚴謹的技術工作，清洗中稍有不慎，將會對反滲透膜造成不可彌補的損傷。因此，清洗前首先應根據系統存在的問題制訂嚴格、科學的清洗方案，其次要嚴格控制清洗過程的每一個步驟，同時應嚴密監視清洗過程中出現的不同情況，靈活機動的調整監督手段，最終達到清洗污垢、保護設備的目的。

5 清洗過程

清理機械雜質，將一段壓力容器進水端的端板打開，清理每根膜元件端頭上的機械雜質。

根據清洗配方配制酸洗、堿洗、殺菌等清洗藥液：啟動清洗水泵循環一小時以上，使其中的藥液完全溶解，并達到所需要的濃度與溫度。

水清洗：啟動清洗水泵，將配置好的清洗液以低流速、低壓力打至反滲透設備壓力容器中并置換掉原有溶液。

循環：當系統內原有水質被置換掉，全部充滿清洗藥液時，即可將清洗藥液全部回收至清洗箱中打循環，并維持恒定的壓力和溫度。如果膜元件污染嚴重，應在清洗初期幾分鐘內將藥液排放掉，然后再進行循環清洗。

浸泡：通常浸泡一小時即可，對于污染嚴重的膜元件延長浸泡時間，最多可浸泡10～15個小時。在延長的浸泡時間內，為保持較高的溫度，可繼續加熱并保持低速循環。

大流量沖洗：用泵在一定壓力下大流量循環清洗液30—60分鐘。

沖洗：用反滲透產品水或除鹽水沖去系統中殘存的清洗液。

清洗過程中應嚴格控制清洗液溫度、PH值、壓力等在要求范圍內，不得任意超標。

6 清洗程序的規范化

配制清洗液時，應保證所用全部化學藥品均是可溶的。在進入膜元件循環前藥液應混合均勻。

清洗結束轉入正常備用前，應先在低流量，低壓力下將膜元件內的藥液沖凈，直至出水潔凈。

在清洗循環中，清洗液溫度不應超過40℃。

對于多段反滲透裝置，即可分段清洗，也可串聯清洗，具體清洗方式可根據膜污染情況確定。

7 清洗效果的評價

實際過程中可以把清洗前后RO運行各參數變化情況，輸入反滲透“標準化運行管理軟件”，進行反滲透系統清洗效果的評價。最直觀的方法就是在相同的水溫、流量和產品水回收率和入口水壓力情況下，壓差和脫鹽率變化情況。反滲透系統運行狀況的好壞，影響因素有進水水質成分、回收率、溫度、壓力、PH值及膜的運行時間等，這些因素綜合構成了對反滲透膜性能的影響。

本次清洗使各種參數恢復正常，保證供給合格的除鹽水。

在隨后的幾年里，我廠堅持對反滲透設備加強運行監督和定期清洗制度，反滲透設備運行一直很穩定，實踐證明，只要按照要求對反滲透裝置進行運行和維護，就能保證反滲透設備的出力和水質要求，就能保證膜壽命。

參考文獻

[1]DL/T951—2005《火電廠反滲透水處理裝置驗收導則》中國電力出版社

作者簡介

韓鳳麗（1967-），女，內蒙古赤峰市，現職稱：技師，學歷：大專，研究方向：電廠化學水處理。