火電廠再生水處理反滲透系統的化學清洗

張偉偉，田明

火電廠再生水處理反滲透系統的化學清洗

張偉偉1，田明2

（1. 石家莊市環境監控中心，河北 石家莊 050000；2. 邢臺職業技術學院，河北 邢臺 054000）

再生水作為火電廠生產用水，增加了反滲透膜結垢或被污染的風險，異常情況主要表現在給水壓力、壓差、產水流量和脫鹽率的變化，應結合預處理方式和原水水質進行判斷，確定結垢或污染物類型。碳酸鈣垢和硫酸鈣垢的清洗主要采用酸和EDTA鹽，微生物和細菌污染采用非氧化性的殺菌劑，鐵污染的清洗劑主要是NaHSO3溶液，無機膠體污染采用低濃度的NaOH溶液，在清洗過程中應嚴格控制清洗劑的溫度和pH值。

反滲透；化學清洗；結垢

反滲透技術是一種以壓力差為推動力，從含鹽水中分離出純凈水的膜分離技術，具有脫鹽效率高、運行成本低、操作簡單、占地面積小等優點，被廣泛應用在火電廠鍋爐補給水處理中[1-2]。目前由于我國水資源日益短缺，新建的火力發電廠不再允許使用地下水作為生產用水，經過簡單處理的城市污水成為其生產用水的唯一來源。水源的變化使得反滲透膜在生產中會出現結垢、性能衰退和被污染等問題，進而造成鍋爐補給水水質變差，影響系統的水汽品質[3-4]。當反滲透膜出現以上問題時，應及時分析原因，有針對性地對反滲透膜進行化學清洗，避免造成長期不可逆的損害，影響產水性能。

1 反滲透膜的異常情況

例如河北某電廠采用污水處理廠再生水作為生產水源，鍋爐補給水處理系統采用超濾+反滲透的預脫鹽和傳統的陽、陰離子交換工藝。該電廠鍋爐補給水處理車間2號反滲透裝置在2019年9月出現異常情況。其給水壓力、壓差、產水流量和脫鹽率均出現異常，如圖1所示，給水壓力增大了約40%，壓差由0.13 MPa增加到0.55 MPa。圖2是化學清洗前后產水流量與脫鹽率隨時間變化圖，由圖2可知，產水流量由55 m3·h-1降至37 m3·h-1，脫鹽率由93.84%降至90.80%，下降約3.2%。

反滲透系統在運行過程中，一般認為出現下列現象之一者屬于異常情況，反滲透膜需要進行化學清洗：膜產水透過量下降10%～15%；裝置的脫鹽率降低10%～15%；膜的壓力差增大10%～15%[5-7]。常見的異常現象主要表現在流量、脫鹽率和壓差上，檢查原因首先排除原水水質是否發生變化。對于輕微的膜污堵進行簡單的循環清洗即可，較嚴重的膜污染或者結垢情況則需要進行化學清洗。

圖1 化學清洗前后給水壓力與壓差隨時間變化圖

圖2 化學清洗前后產水流量與脫鹽率隨時間變化圖

2 反滲透膜化學清洗藥劑的選擇

當確認反滲透膜組件被污染后，必須進行化學清洗。針對不同的污染物，須采用不同的化學清洗劑。反滲透膜的污染或結垢受其污染物的種類、膜本身的材質等諸多條件的影響。如表1所示，碳酸鈣垢和硫酸鈣垢的清洗主要采用酸和EDTA鹽[8]；微生物和細菌污染采用非氧化性的殺菌劑[9]；鐵污染的來源是管道或過濾器中腐蝕的鐵，主要的清洗藥劑為亞硫酸氫鈉[10]；無機膠體污染出現的原因主要是再生水的預處理不當，產生的無機膠體進入到反滲透系統，清洗方式主要采用低濃度的NaOH溶液[11]。

3 反滲透膜化學清洗過程注意事項

3.1 清洗前準備工作

根據反滲透膜出現的異常現象，確定反滲透確實需要化學清洗。對反滲透膜上的污染物或結垢物進行采樣分析，確定污染物或結垢物的化學成分，進而根據表1確定需要采用的化學配方。化學清洗前檢查電加熱裝置是否能夠正常工作，確保清洗液的溫度不低于15 ℃[12]。

3.2 清洗藥液的配置

化學清洗藥劑的配置是化學清洗過程的基礎，其中要藥劑的濃度直接影響化學清洗的效果。按計算好的藥劑量將藥劑倒入化學清洗箱中。注水至化學藥箱滿液位線時，啟動清洗液循環泵，循環攪拌5 min左右，使之充分混合。檢測其pH值，調節pH值至要求范圍內。

3.3 浸泡

浸泡是反滲透化學清洗過程中的關鍵過程，既可以使化學液與污染物有足夠的時間發生相應的化學反應，又能讓污染物從膜的表面脫落，溶于化學液中，達到化學清洗的目的。在化學清洗過程中，一定要保證足夠的浸泡時間。

河北某電廠針對出現的異常現象，結合對反滲透進水硬度、pH和堿度的化驗分析以及阻垢劑的加入量分析，判斷異常原因是碳酸鈣結垢[2]。化學清洗后給水壓力、壓差、流量和脫鹽率變化如圖1、圖2所示，可見化學清洗后2號反滲透裝置運行狀況良好，壓差在0.40 MPa左右，脫鹽率在92.41%左右。運行一段時間后各項指標恢復到化學清洗前，脫鹽率下降到81.1%。檢查清洗記錄發現技術人員未嚴格按照化學清洗步序，導致反滲透膜在化學藥劑中的浸泡時間不足，未達到化學清洗效果。

3.4 循環清洗過程

循環清洗是反滲透系統化學清洗的主要過程。該過程中化學液與膜內部污染物發生物理的動力接觸，進一步發生滲透、摩擦、剪切等反應，從而達到化學清洗的目的[13]。清洗過程中清洗液的pH值是重要的測定參數，通過pH的變化可以判斷系統清洗的狀況和清洗階段。現場可采用精密試紙法或便攜式pH儀進行檢測。

4 結 論

反滲透進水水質的變化，使得反滲透裝置在運行過程中經常會出現壓差升高、脫鹽率下降等問題，同時增加運行維護工作量。出現異常情況時，應結合各項給水指標，判斷污染類型，確定化學清洗藥劑，同時在化學清洗過程中應嚴格控制清洗劑的溫度和pH值，保證足夠的浸泡時間，使得清洗劑和污染物可以反應完全。在日常工作中應嚴格按照國家標準進行，保證反滲透給水品質，可以有效地降低反滲透膜污染，延長膜清洗周期。

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Chemical Cleaning of Reverse Osmosis System for Reclaimed Water in Thermal Power Plants

1,2

（1. Shijiazhuang Environmental Monitoring Center, Shijiazhuang Hebei 050000, China;2. Xingtai Polytechnic College, Xingtai Hebei 054000, China）

As the production water of thermal power plant, reclaimed water increases the risk of fouling or contamination of the reverse osmosis membrane.The abnormal situations are manifested in the feed water pressure, pressure difference, water flow rate and desalination rate. It is necessary to determine the type of fouling or contamination by combining the pre-treatment method and raw water quality. Acid and EDTA salt are mainly used for cleaning calcium carbonate scale and calcium sulfate scale, non oxidizing bactericide is used for cleaning microbial and bacterial pollution, NaHSO3solution is used for treating iron pollution, low-concentration NaOH solution is used to treat inorganic colloid pollution. The temperature and pH of the cleaning agent should be strictly controlled during the process.

Reverse osmosis; Chemical cleaning; Fouling

2020-11-27

張偉偉（1993-），女，河北省邢臺市人，助理工程師，研究方向：環境監測方向研究。

TQ202

A

1004-0935（2021）04-0533-03