化學反滲透膜元件被氧化性污染原因分析及保護措施

李佳琦

（寧夏大唐國際大壩發電有限責任公司，寧夏青銅峽 751600）

1 概述

寧夏大唐國際大壩發電有限責任公司鍋爐除鹽水制備系統水源為黃河地表水，日供水量約9 600t，青銅峽市城市中水作為備用水源。預處理使用纖維過濾器，預脫鹽采用超濾裝置加反滲透裝置，脫鹽率可達99%，反滲透產水經除碳器除碳后，經二級除鹽制出合格的除鹽水，制水量120t/h。

補給水處理工藝流程

黃河水→綜合水泵房生產水池→混合式加熱器→生水箱→生水泵→纖維過濾器→清水箱→清水泵→自清洗過濾器→超濾裝置→超濾水箱→超濾水泵→保安過濾器→高壓泵→反滲透裝置→除碳器→淡水箱→淡水泵→陽離子交換器→陰離子交換器→混合離子交換器→除鹽水箱→除鹽水泵→主廠房。

化學反滲透系統設計2套80m3/h 反滲透裝置，系統設計為2個系列單元，每系列都能單獨運行，也可同時運行。每套反滲透由20支壓力容器組成，分為2段，第一段13支，第二段7支。每支壓力容器內裝6只膜元件，共有240只膜元件。反滲透膜元件采用DW30-400FR 卷式復合膜，使用壽命為3～5a，根據膜使用情況，如運行三年脫鹽率大于97%，回收率75%，可以繼續使用。

2 反滲透系統運行數據分析

反滲透運行數據見表1。

表1 反滲透系統運行數據

產水量流量計顯示65m3/h 左右，顯示不準，實際測量產水水量均在80m3/h 左右。同時測量了兩套反滲透系統所有單支壓力容器的電導率，如表2、表3所示。

表2 反滲透1#系統單支壓力容器電導率（單位μS/cm）

表3 反滲透2#系統單支壓力容器電導率（單位 us/cm）

根據實際運行工況采用美國陶氏化學 ROSA 軟件對水壓、電導率進行模擬，如表4所示。

表4 水壓、電導率模擬數據

表5 ROSA 軟件對反滲透水壓、電導率模擬結果

軟件模擬顯示，膜元件正常的反滲透系統進水壓力約11.49bar，一段產水TDS（溶解性固定總量）約12.06mg/L（電導率約20μS/cm），二段產水TDS 約41.77mg/L（電導率約70μS/cm）。與 ROSA 軟件計算結果相比，兩套系統的實際進水壓力均大幅降低，產水電導率均大幅上升。進水壓力下降（即產水量上升），產水電導率上升（即系統脫鹽率下降）的原因一般是膜被氧化或發生物理泄漏如劃傷等，為進一步確認系統脫鹽率下降原因，對1#、2#反滲透裝置各抽取一支反滲透膜元件取樣進行檢測。

3 反滲透膜元件性能檢測數據分析

將取樣的兩支反滲透膜元件（一段首支和二段末支各一支）外送到美國陶氏化學上海實驗室進行單支膜元件性能測試。測試結果：編號F2581978膜元件實際產水量為27853GPD， 是其標準性能產水量10 500GPD 的265%，產水量大幅升高；實際脫鹽率為98.54%，脫鹽率有所衰減。編號F6465981膜元件實際產水量為48 993GPD，是其標準性能產水量10 500GPD的467%，產水量大幅升高，實際脫鹽率為93.09%，脫鹽率大幅衰減。產水量明顯變大并且脫鹽率變差原因一般是膜元件被氧化。同時取樣膜片樣品進行Fujiwara 實驗，對比樣品膜片與新膜片，實驗結果如圖1、圖2所示。

圖1 對比樣品膜片與新膜膜片結果：

圖2 對比樣品膜片與新膜膜片結果：

Fujiwara 實驗表明：兩支膜元件的膜片測試溶液均呈現出粉紅色，證明兩支膜元件均被氧化性污染。單支膜元件性能檢測結果與現場實際運行數據分析結果相符，進一步說明膜元件被氧化性污染。

4 反滲透保護措施

針對反滲透膜元件被氧化性污染，無法通過物理、化學清洗等方式進行恢復問題，在日常運行中需采取以下措施對反滲透膜元件進行保護。

1）嚴格控制產水量、控制濃水回收率，并按照設計要求運行。在操作方式上，盡量提高進水水溫，使得分子運行加快，降低黏度，使得膜內表面邊界層減薄，降低膜表面的濃差極化，同時及時進行沖洗，盡量消除膜表面的濃差極化，降低產水的能耗和膜的性能產水量，提高系統的脫鹽率。

2）控制操作進水壓力、濃水回收率等運行操作條件，避免濃縮鹽分超過溶度積。

3）加強超濾裝置出水水質，盡量去除顆粒物和結垢性成分，使反滲透入口水質滿足運行要求。

4）對反滲透進水中結垢性物質、余氯等通過預處理、加阻垢劑、加還原劑、加酸等進行穩定處理，降低相關物質數量，減少污染物的總量。