反滲透膜污堵的原因及防治措施

杜洋，付凱勻，陳穎，殷炳華，裴真，馬凱，朱巖

(1.安徽華塑股份有限公司，安徽 滁州 233290; 2.東北大學資源與土木工程學院，遼寧 沈陽 110819)

安徽華塑股份有限公司(以下簡稱安徽華塑)機械動力廠脫鹽水站近年來運行不穩定，反滲透膜污堵迅速、清洗頻繁；不論是在線還是離線清洗，效果均不理想，生產極為被動。脫鹽水裝置設計產能為420 m3/h,預處理水源來自中水回用、河水凈化系統、反洗水回用、冷凝液回用。

1 存在的問題

(1)預處理水質復雜，藥劑種類多。

(2)反滲透膜污堵迅速，平均10天須化學清洗1次，清洗后效果不明顯。

(3)保安過濾器濾芯脫落頻繁，平均10天更換1次。

2 原因分析及采取的措施

2.1 預處理水質復雜，藥劑種類多

(1)原因。

安徽華塑擁有5個基層生產廠，4座循環水站。因各基層廠生產工藝要求不同，藥劑投加量也各不相同，循環排污水中藥劑殘留量高達70×10-6。

(2)采取的措施。

暫停中水使用，反滲透膜污堵速率降低。對各基層廠循環水使用藥劑與脫鹽水站使用的藥劑進行兼容試驗，雖未發現肉眼可見的不溶物，但對反滲透膜的污堵程度需做進一步的定量分析。

2.2 保安過濾器濾芯脫落頻繁

(1) 原因。

一級保安過濾器和化學清洗保安過濾器存在以下缺陷：①濾芯安裝形式為直接插入花板孔，沒有固定裝置，在設備運行中容易晃動，造成污染物泄漏。當受到瞬時沖擊時，濾芯容易脫落。②化學清洗裝置保安過濾器在化學清洗循環時，清洗出來的污染物再次進入反滲透膜流道，致使反滲透膜元件清洗無效果，越清洗越差。保安過濾器濾芯脫落如圖1所示。

圖1 保安過濾器濾芯脫落照片Fig.1 Photo of filter element falling off security filter

(2)采取的措施。

①更換保安過濾器，符合規范的保安過濾器結構如圖2所示。②按時檢查保安過濾器進出口壓差，達到0.1 MPa時更換濾芯。

1—支腳;2—封頭;3—筒體;4—快開法蘭及封頭;5—懸吊裝置; 6—首輪及絲桿;7—自動排水閥;8—進水擋板;9—名牌; 10—壓板;11—緊固螺桿與螺母;12—濾芯;13—固定多空板; 14—多孔板;15—濾芯承插座。

圖2保安過濾器結構

Fig.2Structureofsecurityfilter

2.3 膜污染物

2.3.1 原因分析

(1)打開反滲透膜進水側端蓋，第一支膜污染嚴重。反滲透膜進水側端蓋如圖3所示，第一支膜污染圖片如圖4所示。

圖3 反滲透進水側端蓋照片Fig.3 Photo of inlet side end cap of reverse osmosis filter

圖4 第一支膜污染圖片Fig.4 Photo of polluted first membrane

(2)將反滲透膜進水流道污染物刮出做定量分析，結果如表1所示。

表1 反滲透膜進水流道污染物定量分析Table 1 Quantative analysis of pollutant in inlet passage of reverse osmosis filter

從表1數據可知：污染物主要為有機物，此外還含有一定比例的鐵和鋁以及少量的碳酸鹽垢。說明膜污染物中的鋁和鐵來自聚合雙酸鋁鐵藥劑在水體中的殘留。通過對預處理水源進行鋁鐵含量分析，中水預處理聚合雙酸鋁鐵藥劑投加量是凈化水預處理藥劑投加量的1.5倍，分析結果如表2所示。

表2 預處理產水、反滲透膜進水中鋁和鐵的殘留量Table 2 Aluminum and iron contet in water flowing out of pretreater and in water feeding to reverse osmosis filter

從表2數據可見：①藥劑投加量不同，水體中殘留的鋁含量也不同，須在控制水質的基礎上降低混凝劑的投加量；②依據膜手冊規范(反滲透進水含鐵質量分數≤0.05×10-6,含鋁質量分數≤0.05×10-6)，安徽華塑反滲透膜進水鋁和鐵含量均超標。

2.3.2 采取的措施

(1)針對水體中的有機物，在預處理水質中增大次氯酸鈉投加量，控制游離氯質量分數在(0.5～1)×10-6。

(2)調整反滲透殺菌劑的種類，由異噻唑啉酮改為有機溴類；調整反滲透殺菌劑的投加方式，由原來7天投加1次(100×10-6)改為5天投加1次(100×10-6)。

(3)在保證預處理水質合格的前提下，降低回用、凈化系統混凝劑聚合雙酸鋁鐵的投加量，聚合雙酸鋁鐵投加量越低，水體中的鋁和鐵殘留量越低。

用燒杯進行試驗，考察絮凝劑投加濃度不同對預處理水的濁度和鋁含量的影響，結果如表3所示。

表3 預處理水的濁度和鋁含量Table 3 Turbidity and aluminum content of pretreated water

2.4 預處理水箱防腐層脫落

(1)原因。

脫鹽水系統預處理各級水箱內部均采用聚脲防腐，因使用時間已有6年，超濾水箱防腐層嚴重脫落(見圖5),在保安過濾器濾芯失去截留作用時，進口膜流道堵塞，造成一段壓差較高，清洗無法去除。

圖5 防腐層脫落照片Fig.5 Photo of anticorrosive layer falling off

(2)采取的措施。

超濾水箱重新做防腐后，堵塞狀況好轉。建議各級水箱重新做防腐，并在脫鹽水裝置界區內新建一個多功能水箱作為備用。

2.5 膜結垢污堵

(1)原因。

預處理水硬度高，pH值不穩定，水質波動大，反滲透回收率75%，鹽分的濃縮會導致鈣鎂離子濃度升高，碳酸鈣、碳酸鎂在反滲透膜上析出，造成結垢污堵。

(2)采取的措施。

①將阻垢劑投加量由3×10-6調整為4×10-6。

②在反滲透進水總管上投加鹽酸，調控pH值在7.5左右，解決結垢造成的污染問題。

2.6 反滲透清洗閥門內漏

(1)原因。

部分反滲透清洗閥門存在內漏情況，在清洗過程中清洗液被不斷地稀釋，影響清洗效果，造成藥劑大量浪費。

(2)采取的措施。

采用探測法排查內漏的閥門，發現6只閥門內漏，并對其進行更換。閥門更換后，反滲透循環清洗時的藥劑濃度得到有效控制。

2.7 反滲透低壓沖洗

膜污染是膜接觸的某些物質在膜表面或者膜孔內吸附、沉積造成膜孔徑變小或者堵塞。堵塞后對運行的反滲透裝置停機進行低壓沖洗。

3 反滲透技術改進前后運行數據

對反滲透膜污堵采取一定的防治措施后，一級反滲透和濃水反滲透系統運行良好，運行數據見表4和表5。

表4 一級反滲透運行數據Table 4 Operation data of primary reverse osmosis filter

表5 濃水反滲透運行數據Table 5 Operation data of primary reverse osmosis filter for concentrated water

4 結語

通過改進工藝，調整藥劑投加量，低壓沖洗膜表面的附著物，加大預處理進水指標的控制，反滲透膜運行周期延長2倍多，為反滲透系統長期穩定運行提供了保障。