反滲透進(jìn)水壓力快速上漲原因分析及處理

楊高亮(中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516000)

0 引言

本除鹽水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)模為1000m3/h，其中反滲透裝置設(shè)計(jì)規(guī)模為1100m3/h。一級(jí)除鹽系統(tǒng)采用“超濾+反滲透”的雙膜法工藝，形式為一級(jí)兩段。工藝流程為：原水先經(jīng)進(jìn)口的盤(pán)式過(guò)濾器進(jìn)行粗過(guò)濾，再通過(guò)超濾進(jìn)行深度的降濁度、除懸浮物及有機(jī)物后，最后進(jìn)入反滲透進(jìn)行一級(jí)除鹽。

超濾與反滲透共用一套化學(xué)清洗裝置，包括1臺(tái)容積為10m3的化學(xué)清洗水箱，2臺(tái)額定流量為130m3/h 的清洗水泵，2臺(tái)額定負(fù)荷為130m3/h 的保安過(guò)濾器。反滲透采用DOW 公司高脫鹽率、抗污染復(fù)合膜組件，具體表現(xiàn)為對(duì)原水變化的適應(yīng)性強(qiáng)、更低的操作壓力、更低的段間壓差、更長(zhǎng)的使用壽命，單支膜性能參數(shù)如表1所示。

表1 單支反滲透膜技術(shù)參數(shù)表

1 存在的問(wèn)題

反滲透進(jìn)水水質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果：溫度=24 ℃，pH=7.9，濁度=0.13NTU，余氯=0.01mg/L，電導(dǎo)率=256μs/cm，ORP=208，SDI15=3.65，COD=10mg/L，二氧化硅=16.7mg/L，鐵離子=0.001mg/L，鋁離子=0.005mg/L，錳離子=0.004mg/L。反滲透周期制水量約為25萬(wàn)～30萬(wàn)m3,在額定產(chǎn)水量Q=220m3/h，其他進(jìn)水條件不變的情況下，記錄化學(xué)清洗前數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 反滲透化學(xué)清洗前數(shù)據(jù)記錄

由上表可知，周期制水量大幅衰減，在進(jìn)水水質(zhì)不變的情況下對(duì)反滲透產(chǎn)水量標(biāo)準(zhǔn)化，系統(tǒng)壓降大幅增大。如果繼續(xù)運(yùn)行，有可能造成產(chǎn)水端爆膜，而且持續(xù)升高的進(jìn)水壓力增加產(chǎn)水能耗，也不利于節(jié)能降本增效。

2 原因分析

進(jìn)水壓力上漲過(guò)快，一段壓差達(dá)0.298MPa,二段壓差為0.067MPa，說(shuō)明前端膜元件可能污染嚴(yán)重。分析可能造成一段進(jìn)水壓力快速上漲的原因有：

(1)固體顆粒物污堵。一般情況下，較大的固體顆粒物已被超濾和反滲透前端精度為5μm 的保安過(guò)濾器截留，除非超濾出現(xiàn)短路狀況。觀察預(yù)處理超濾裝置的流量、進(jìn)水壓力、壓降、產(chǎn)水濁度正常，保安過(guò)濾器壓降也正常，進(jìn)水SDI15=3.65，固體顆粒物污堵的可能性小。考慮到該套反滲透化學(xué)清洗裝置的設(shè)備老化問(wèn)題，故對(duì)D 套反滲透一段進(jìn)水拆除端蓋，并用一級(jí)除鹽水進(jìn)行物理沖洗，如圖1、圖2所示。

圖1 反滲透D套一段進(jìn)水端沖洗前

圖2 反滲透D套一段進(jìn)水端沖洗后

(2)金屬氧化物的污染。金屬垢的產(chǎn)生可能是裝置短路、容器的腐蝕產(chǎn)物或被空氣氧化的金屬離子。進(jìn)水化驗(yàn)中鐵離子=0.001mg/L，鋁離子=0.005mg/L，錳離子=0.004mg/L，說(shuō)明金屬氧化物的污染程度較小，但不排除整個(gè)制水周期在膜表面被其他污染物截留后累積的可能。

(3)阻垢劑污染。在經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的原水進(jìn)入反滲透前加入高效率的專用阻垢劑，防止反滲透濃水測(cè)結(jié)垢。正常按照2-4ppm 投加，但當(dāng)反滲透總進(jìn)水量減小時(shí)卻未及時(shí)調(diào)整阻垢劑的投加量時(shí)，反滲透消耗所需的阻垢劑后，多余的阻垢劑會(huì)吸附于膜表面，與其他污染物混雜，堵塞膜孔，使產(chǎn)水量下降，進(jìn)水壓力升高。

(4)膜的氧化損壞。監(jiān)測(cè)反滲透進(jìn)水余氯持續(xù)在0.01mg/L左右，給水壓力不降反升，所以排除可能性。

(5)有機(jī)物污染。有機(jī)物在膜表面截留后，容易成為細(xì)菌繁殖的營(yíng)養(yǎng)源，影響系統(tǒng)水通量。化驗(yàn)進(jìn)水COD=10mg/L，SDI15=3.65，有機(jī)物污染程度可能比較輕微。

(6)生物污染。生物污染的特征之一是濃水中的總細(xì)菌數(shù)迅速增加，原因可能是進(jìn)水預(yù)處理不良、水溫高、SDI 高、有機(jī)和無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)物濃度高且殘存大量細(xì)菌。任何系統(tǒng)都會(huì)發(fā)生生物污染，即使系統(tǒng)中的殘留細(xì)菌數(shù)量很微小，也會(huì)隨著制水過(guò)程不斷繁殖直至爆發(fā)式增長(zhǎng)。

(7)膠體污染。膠體是懸浮在水中的無(wú)機(jī)物或有機(jī)物與無(wú)機(jī)物混合的顆粒，不會(huì)隨自身重力而沉降，通常為混合型污染。由于污染物沉積，加之與截留的微生物、金屬氧化物、藥劑、細(xì)菌等混合，為微生物及其代謝產(chǎn)物提供營(yíng)養(yǎng)液，加重微生物污染，造成膜通量迅速減小，進(jìn)水壓力持續(xù)快速升高。

3 問(wèn)題的解決

根據(jù)以上分析，制定相應(yīng)的化學(xué)清洗方案：

(1)酸洗。投加鹽酸10kg、草酸100kg 配制酸性清洗液，溫度33～35℃，不控制pH，大流量低速循環(huán)清洗一段膜，清洗膜表面的金屬氧化物、阻垢劑垢等污染物。

(2)堿洗。投加30%濃度液堿50kg、EDTA50kg、十二烷基苯磺酸鈉1kg，配制堿性清洗液，控制pH=12.2～12.4，溫度30～31℃，一段、二段、串洗循環(huán)清洗，擴(kuò)張膜孔，清除膜表面的膠體、微生物膜等污染物。

(3)酸洗。投加鹽酸10kg、檸檬酸150kg 配制酸性清洗液，控制pH=1.9～2.0，溫度33～35℃，一段、二段、串洗循環(huán)清洗，進(jìn)一步清洗掉金屬污染物、無(wú)機(jī)鹽垢等污染物，并收縮膜孔，保證脫鹽率。

4 結(jié)語(yǔ)

化學(xué)清洗后48h 標(biāo)定數(shù)據(jù)如表3所示：

表3 反滲透化學(xué)清洗后數(shù)據(jù)記錄

由上表可知，反滲透系統(tǒng)壓降、一段壓降均大幅減小，進(jìn)水壓力明顯降低。脫鹽率微有下降，是由于擴(kuò)張膜孔尚未完全收縮，待制水量增加時(shí)脫鹽率可恢復(fù)。

同時(shí)對(duì)化學(xué)清洗管線、彎頭進(jìn)行拆檢，更換襯膠破損的管線。