反滲透膜的在線化學清洗

郭銘

摘要：隨著科學技術的發展，超濾、反滲透裝置已經在電廠水處理系統中得到廣泛應用。隨著運行時間的增加，反滲透膜的化學清洗工作，日漸成為了電廠化學重要工作之一，本文簡單介紹了反滲透膜的清洗過程。

關鍵詞：反滲透膜 化學清洗 清洗劑

1 概述

大唐太原第二熱電廠化學水處理設有反滲透裝置8套，2009年全面建成投入運行。采用一級兩段式布置（一、二段比為20：10），單套裝置出力為120m3/h，設計回收率為75%，脫鹽率高于97%。膜元件采用美國科氏聚酰胺卷式復合膜。因為使用生水作為補給水，水質較好，設備長時間運行狀況良好。但隨著運行時間的增加，出現了段間壓差增大，出力降低等現象，經過對反滲透膜清洗技術的學習和研討，化學車間自主進行了反滲透膜的化學清洗工作，效果明顯。

原水經過超濾裝置后，大部分的懸浮物、膠體、微生物都得到了過濾，但反滲透膜的進水中仍會含有少量5μm以下的雜質。可形成難溶性膠體、微細沉淀物和各類難溶鹽的結垢物質。所以反滲透膜的化學清洗是保證反滲透裝置正常運行的必要措施。

2 形成污垢的原因

2.1 對流沉積 反滲透膜過濾是一個“錯流分離”的過程，進水穿過膜孔。而含有各種污染粒子的濃水流過膜表面，膜對粒子的吸附叫做“對流沉積”。膜表面各粒子數量隨著運行時間的增長，逐漸增加，造成膜的污堵。原水經過反滲透膜的產水過程（如圖1所示）。

圖1

2.2 濃差極化 反滲透裝置在運行過程中，淡水透過后，膜界面層濃縮水中含鹽量增大，和進水之間往往會產生濃度差，嚴重時會形成很高的濃度梯度的現象，稱為濃差極化。濃差極化會加快膜的污染。因為濃差極化會造成鄰近膜表面溶質的濃度快速升高，引起邊界層流體阻力增加，或局部滲透壓增加，導致傳質推動力下降，產生污垢沉積。

2.3 截流物阻擋 膜上的截流物加快了膜的污染，如反滲透膜中的產水隔網，起到支撐膜和增大湍流的作用，但同時也造成截流，污染物受隔網阻擋，迅速沉積下來，造成污堵。

3 反滲透膜的污染特征及清洗時機的判斷

反滲透膜受到不同污染物污染后，會出現不同的特征（見表1）。反滲透系統不能等到膜污染嚴重后才清洗。這樣會增加清洗的難度。要正確把撐清洗的時機，及時清除法垢，當反滲透膜在運行過程中出現以下幾種情況時，應立即清洗。

標準化產水量降低10%以上；

進水和濃水之間的標準化壓差上升了15%；

標準化透鹽率增加5%以上；

以上的標準（基準）比較條件取自系統經過最初48小時運行時的操作性能參數。

表1 反滲透膜污染特征

4 我廠反滲透裝置清洗前的狀況

我廠反滲透裝置在運行5年之后，普遍存在段間壓差上升超過15%，產水量降低超過了10%。在相同入口壓力的情況下，反滲透入口流量從當初的165t/小時，下降到120-140t/小時。說明反滲膜已經受到污染，急需對反滲透裝置進行化學清洗。

5 反滲透膜的清洗步驟

5.1 清洗方案的制定

根據反滲透廠家提供的清洗方案，經過車間人員的反復研討論證，我們使用了專用堿性清洗劑和酸性清洗劑相結合的方法來對反滲透膜進行分段清洗。利用鹽酸（Hcl）和堿（NaOH）溶液來調整清洗溶液的PH值。

5.2 清洗前的準備工作

5.2.1 開啟運行反滲透裝置的產水側回水門，將反滲透清洗水箱內注入一定量的產水，啟動反滲透清洗水泵，對反滲透清洗管路進行循環清洗。確保管路清潔，無雜物。

5.2.2 停運反滲透清洗水泵，將反滲透清洗水箱排空，注入反滲透產水到一定高度（應考慮整個管路的余量）。啟動加熱器將清洗水箱內水溫加熱到40℃左右。

5.2.3 準備好鹽酸（Hcl）和堿（NaOH）溶液來調整清洗溶液的PH值。準備好PH表，測量并記錄清洗過程中清洗溶液的PH值的變化。

5.3 配置堿性清洗溶液

啟動反滲透清洗水泵進行循環，將五桶（25公斤）堿性清洗劑加入清洗水箱內，然后加入適當的堿（NaOH）溶液，測量溶液PH值，使溶液PH值達到11左右。

5.4 反滲透膜的堿清洗

5.4.1 反滲透一段膜的堿清洗

關閉反滲透裝置出口門，高壓泵出口門，濃水手動排放門及電導率采樣門，確保反滲透裝置從系統內解列。開啟反滲透裝置一段清洗入口門、一段清洗回水門、產水側回水門。調整反滲透清洗水泵循環門，使出口壓力維持在0.2-0.25Mpa左右。使反滲透堿性清洗劑在反滲透裝置一段的膜內進行循環。10分鐘測量一次堿性溶液的PH值，如有降低，則說明膜表面有污染物被清洗溶液溶解，加入適量的堿（NaOH）溶液，使溶液的PH值始終保持在11左右。一直循環到清洗溶液PH值不再變化為止。（一般要循環30分鐘以上）。

5.4.2 反滲透二段膜的堿清洗

開啟反滲透裝置二段清洗入口門、出口門，關閉一段清洗入口門、出口門，按照清洗一段膜的方法進行清洗。

5.4.3 堿性清洗劑的浸泡

當一、二段反滲透膜堿清洗完畢后，停運反滲透清洗水泵，關閉反滲透裝置所有閥門，使反滲透膜在堿性溶液中浸泡一定的時間。（一般在5小時以上）

5.4.4 堿性清洗劑的再次循環

開啟反滲透裝置一段清洗入口門、二段出口門、產水側回水門，使堿性清洗劑在一、二段膜中進行串洗，并記錄溶液PH值有無變化。（一般循環1小時以上）。

5.4.5 將堿性溶液沖洗干凈

停運反滲透清洗水泵，關閉出口門。開啟清洗水箱排污門，將反滲透堿性清洗溶液排空。關閉反滲透裝置一段清洗入口門、二段出口門，開啟濃水電動排放門、產水側排水門，將反滲透裝置內的堿性清洗劑排空。然后開啟沖洗入口門、啟動反滲透沖洗水泵，對反滲透進行沖洗，待反滲透產水電導率低于30μs/cm后，分別開啟反滲透一段清洗入口門、二段清洗出口門，倒沖管路及清洗水箱，直到將管路中的堿性清洗劑沖洗干凈。

5.5 配置酸性清洗溶液

將反滲透清洗水箱內注入一定高度的反滲透產水。大開反滲透清洗水泵循環門，啟動反滲透清洗水泵進行循環，加入5桶（25公斤）的酸性清洗劑，加入適量的鹽酸（Hcl）溶液，直至溶液PH值達到2.0。

5.6 酸性清洗溶液的清洗與浸泡、沖洗

反滲透膜的酸洗過程同堿性過程基本相同，在清洗過程中需要經常性的檢測溶液的PH值，如PH值有上升，則說明，有沉積物與酸性清洗劑中和。需要加入適量的鹽酸（Hcl）溶液，使清洗溶液始終維持在2.0左右。清洗完畢后，同樣需要浸泡5小時以上，并再次循環1小時，并記錄PH值變化，然后將整個反滲透清洗系統，及反滲透裝置沖洗干凈。為反滲透裝置清洗后的投運做好準備。

6 反滲透裝置清洗前、后運行情況的比較

通過清洗前后反滲透裝置運行數據對比可以看出，一、二段壓差，二段與濃水之間壓差明顯降低，入口流量、產水流量顯著提高。清洗效果明顯。

7 結束語

通過對反滲透膜清洗技術的學習、攻關。此次反滲透膜在線化學清洗取得實際效果。使我廠水處理反滲透裝置運行狀況明顯改善。為今后反滲透裝置的運行，維護打下了基礎。為可靠供水提供了保障。同時也節約了邀請專業清洗隊伍所需付出的高額成本。

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