EDI工藝的化學(xué)清洗與對(duì)沖

朱 琳，朱 虹

（1.菏澤發(fā)電廠，山東 菏澤 274032；2.新汶礦業(yè)職工大學(xué)，山東 新汶 271100）

0 引言

EDI電除鹽工藝相對(duì)混合離子交換工藝是一種新技術(shù)，它的電再生工藝和清洗方法，國內(nèi)還沒有很成熟的技術(shù)，國電菏澤發(fā)電廠三期水處理EDI裝置自2006年6月投運(yùn)以來，由于各項(xiàng)指標(biāo)控制嚴(yán)格，運(yùn)行情況基本良好。但是，因?yàn)樗幚碓捎醚h(huán)冷卻排污水，城市中水其水質(zhì)較差，含鹽量、有機(jī)物、細(xì)菌含量較高。再加上設(shè)備長期的連續(xù)運(yùn)行和來水水質(zhì)不穩(wěn)定等原因，直接影響到化學(xué)的預(yù)處理和全膜脫鹽處理的正常運(yùn)行，給膜工藝處理增加了處理難度。RO（反滲透）的化學(xué)清洗由原來的6個(gè)月清洗一次增加到3個(gè)月清洗一次。EDI裝置的產(chǎn)水量和脫鹽率也有不同程度的下降。其中，2006～2009年由于EDI裝置的連續(xù)長期運(yùn)行，產(chǎn)水量由原來的單套50 t/h下降到42 t/h。同時(shí)進(jìn)出水壓差明顯增大，進(jìn)水壓力有初啟動(dòng)的0.25 MPa上升到0.5 MPa左右。直接影響到設(shè)備的安全運(yùn)行和機(jī)組的正常供水。

針對(duì)這一現(xiàn)象，進(jìn)行了全方位的取樣化驗(yàn)分析論證，在取得第一手判斷數(shù)據(jù)后，先后聯(lián)系并配合EDI廠家對(duì)EDI裝置進(jìn)行了系統(tǒng)對(duì)沖、化學(xué)清洗和強(qiáng)電流電壓再生。經(jīng)處理后的EDI裝置，系統(tǒng)的壓力、壓差、流量和各項(xiàng)控制指標(biāo)恢復(fù)到初投運(yùn)的規(guī)定值，系統(tǒng)運(yùn)行恢復(fù)正常良好。

1 EDI膜塊的污堵、污染與結(jié)垢

1.1 EDI膜元件污堵、污染及結(jié)垢原因

菏澤發(fā)電廠采用全廠6臺(tái)機(jī)組循環(huán)冷卻水排污水和城市中水做為水處理的水源，來水電導(dǎo)率不穩(wěn)定，一般在1 500～3 800 μS/cm之間，循環(huán)水濃縮倍率是地表水（黃河水）的3～4倍，水中有機(jī)物和細(xì)菌含量及各種雜質(zhì)都比較高。如果前期系統(tǒng)和予處理控制不好很容易造膜元件污堵、污染與結(jié)垢。如果運(yùn)行中各項(xiàng)指標(biāo)及加藥參數(shù)控制不當(dāng)也會(huì)造成膜的污染。

1.2 EDI膜元件受到污堵、污染及結(jié)垢的不同處理方式

由于我廠水處理水源采用的水質(zhì)不同，水質(zhì)每天的變化都有較大的波動(dòng)，再加上不同的季節(jié)用水不同，水的溫度對(duì)膜元件的運(yùn)行有很高的要求，另外，循環(huán)冷卻水需要定期加入殺菌滅藻劑。在很大程度上增加了預(yù)處理和膜處理的控制難度。所以，預(yù)處理的加氯殺菌和RO（反滲透）進(jìn)水前的亞硫酸氫鈉加藥還原調(diào)整，每時(shí)每刻都在根據(jù)余氯的變化情況進(jìn)行改變。通過近幾年的運(yùn)行觀察和調(diào)整，總結(jié)出一套適應(yīng)我廠對(duì)UF（超濾）、RO（反滲透）、EDI（電除鹽）污染、污堵及結(jié)垢的化學(xué)清洗方法。在這里，主要談一下EDI膜元件受到污堵、污染及結(jié)垢后的不同處理方式。

（1）膜元件的污堵。膜元件的污堵與污染、結(jié)垢后的處理方式有所不同，膜元件污堵主要是水中的細(xì)密的顆粒雜質(zhì)進(jìn)入EDI膜元件，這些顆粒雜質(zhì)主要是附著在陰陽離子膜表面，系統(tǒng)運(yùn)行過程中直接影響到產(chǎn)水量和系統(tǒng)壓力。但對(duì)產(chǎn)水質(zhì)量沒有直接的影響。可以通過系統(tǒng)對(duì)沖反洗進(jìn)行處理。

（2）膜元件的污染及結(jié)垢。膜元件的污染與結(jié)垢主要是與上一級(jí)系統(tǒng)處理水質(zhì)好壞以及膜塊電再生的控制調(diào)整有很大關(guān)系，UF（超濾）、RO（反滲透）的出水質(zhì)量、預(yù)處理的效果以及各種加藥效果好壞都有著直接的關(guān)系，其中EDI膜塊的加電情況（電流、電壓）以及濃水排放率、產(chǎn)水回收率都是影響設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量的原因之一。這些問題會(huì)直接導(dǎo)致系統(tǒng)的產(chǎn)水質(zhì)量下降，脫鹽率降低。其原因是膜元件污染或結(jié)垢，這種情況采用一對(duì)一反沖洗是不能恢復(fù)原設(shè)計(jì)出力的，這需要根據(jù)污染和結(jié)垢情況進(jìn)一步進(jìn)行化學(xué)加藥清洗，和適當(dāng)?shù)南練⒕拍芑謴?fù)到原出力設(shè)計(jì)值。

2 EDI膜元件的反沖洗與化學(xué)清洗

很多使用EDI工藝的廠家，膜工藝系統(tǒng)都沒有配備EDI反沖洗裝置，根據(jù)自己的情況在EDI設(shè)備的進(jìn)水管和產(chǎn)水管以及化學(xué)加藥清洗系統(tǒng)進(jìn)行的一定的改造，在EDI裝置的進(jìn)水管、產(chǎn)水管和濃水回流管上分別加一路三通并聯(lián)接在化學(xué)清洗系統(tǒng)上，既能進(jìn)行反沖洗也能進(jìn)行化學(xué)清洗。

2.1 反沖洗與系統(tǒng)改造

EDI的反沖洗。利用一臺(tái)運(yùn)行的EDI設(shè)備的產(chǎn)水反方向?qū)α硪慌_(tái)EDI設(shè)備進(jìn)行沖洗，其目的，就是將附著在另一臺(tái)EDI膜元件中陰陽離子交換膜表面上的顆粒雜質(zhì)沖洗清除干凈，恢復(fù)膜塊的水通量，將這個(gè)沖洗過程稱之為對(duì)沖。

由于EDI工藝在安裝過程中沒有設(shè)計(jì)專門的反沖洗裝置，不可能利用現(xiàn)有的設(shè)備進(jìn)行反沖洗，只有通過設(shè)備改造來完成，通過管路改造系統(tǒng)對(duì)接，完成了一套獨(dú)立的反沖洗與加藥清洗綜合系統(tǒng)，解決了EDI設(shè)備的系統(tǒng)缺陷。

反沖洗對(duì)接方式。一套EDI裝置的進(jìn)水管、產(chǎn)水管、濃水管、調(diào)節(jié)水管與另一套EDI裝置的進(jìn)水管、產(chǎn)水管、濃水管、調(diào)節(jié)水管分別進(jìn)行三通對(duì)接，一路用來系統(tǒng)對(duì)沖，一路用來加藥清洗，使其形成運(yùn)行過程中關(guān)閉對(duì)沖和清洗，化學(xué)清洗過程中將運(yùn)行產(chǎn)水門關(guān)閉，做到互不影響。也就是說正常運(yùn)行的EDI裝置的產(chǎn)水管、濃水管與被反洗EDI裝置的產(chǎn)水管、濃水管相連對(duì)接兩端分別增加一個(gè)閥門便于操作，運(yùn)行中的EDI產(chǎn)水進(jìn)入被反洗EDI膜元件的陰陽離子膜再通過被反洗EDI膜塊的進(jìn)水管、進(jìn)水調(diào)節(jié)管最后通過進(jìn)水門后的排放口以及清洗裝置的排放口排入地溝。

注意事項(xiàng)。每一組EDI膜塊都配有一套浮子流量計(jì)，濃水回流管也配有一套單獨(dú)的浮子流量計(jì)，用于調(diào)節(jié)進(jìn)出水量的大小，同時(shí)產(chǎn)水管和濃水回流管各配有一套單項(xiàng)閥（逆止閥），在反洗過程中，要將浮子流量計(jì)的浮子拆除，單項(xiàng)閥（逆止閥）進(jìn)行反裝，防止被反洗的EDI膜塊裝置不過水，達(dá)不到反洗效果。 EDI膜塊反洗前，首先關(guān)閉EDI產(chǎn)水箱和濃水回流水箱的進(jìn)水門，防止水質(zhì)交叉污染和反洗水量不足。反洗水壓力不要超過0.4 MPa，防止膜片超壓，損壞膜元件。值得注意的是，沖洗和化學(xué)清洗必須首先切斷整流柜的電源，操作過程是在就地“手操”和“點(diǎn)操”中完成。

2.2 化學(xué)清洗的前提條件

以下條件任何一項(xiàng)超標(biāo)則需清洗：

（1）水溫度和流量不變的情況下淡水壓差增加30%；

圖1 EDI膜塊與膜塊的反沖洗平面圖

（2）水溫度和流量不變的情況下濃水壓差增加30%；

（3）水溫度和流量及進(jìn)水電導(dǎo)率不變的情況下產(chǎn)水電阻率下降；

（4）水溫度不變的情況下模塊電阻增加20%；（5）產(chǎn)水量不變的情況下脫鹽率明顯下降。

2.3 化學(xué)清洗過程及注意事項(xiàng)

清洗之前，需要先分析污堵類型。對(duì)有機(jī)物污染較嚴(yán)重的情況，需延長堿洗時(shí)間，必要時(shí)，堿洗后再進(jìn)行一次簡單酸洗。對(duì)無機(jī)鹽結(jié)垢較嚴(yán)重的情況，需延長酸洗時(shí)間，酸洗后再進(jìn)行簡單堿洗或水洗。一般情況，酸洗清洗無機(jī)鹽垢，堿洗清洗有機(jī)物和微生物。

每類清洗后，務(wù)必用RO出水沖洗干凈，才可進(jìn)行下一類清洗，禁止酸、堿在系統(tǒng)里混和。循環(huán)清洗EDI系統(tǒng)時(shí)，進(jìn)水壓力務(wù)必保證≤0.4 MPa。較高的藥液溫度有利于化學(xué)清洗，一般可用清洗水箱電加熱，對(duì)酸洗可加熱至30～35℃，對(duì)堿洗可加熱至35～40℃，但藥液溫度不可太高，太高的溫度會(huì)引起EDI膜元件降解。

較嚴(yán)重的污堵還可以采用浸泡的措施，即循環(huán)清洗2 h后（或更長時(shí)間，最好清洗至酸、堿濃度不再變化時(shí)），停清洗泵，使EDI膜浸泡2～4 h左右，然后再循環(huán)15～30 min，若一次清洗不理想，需分析原因，必要時(shí)可以再進(jìn)行一次清洗。

藥洗完成后進(jìn)行清水沖洗，可沖洗掉尚未溶解的物質(zhì)與不溶性物質(zhì)。日常操作時(shí)必須測量和記錄膜元件的壓力和壓差變化，隨著元件內(nèi)進(jìn)水通道被堵塞，壓差將增加。如果進(jìn)水溫度降低，元件產(chǎn)水量也會(huì)下降，這是正常現(xiàn)象而非膜的污染所造成的。通常情況下，壓力控制失常或回收率的增加將會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)水量的下降或鹽透過率的增加，此時(shí)膜元件一般不需要清洗。

注意事項(xiàng)?；瘜W(xué)清洗要根據(jù)污染和結(jié)構(gòu)情況選擇清洗方式。一般在高pH清洗（如NaCl/NaOH）前進(jìn)行鹽水沖洗，除去重金屬離子和硬度離子，先做高pH清洗再做低pH清洗，低pH清洗會(huì)使有機(jī)物或微生物膜更難除去，在兩種高pH溶液清洗間不用進(jìn)行鹽水沖洗，如進(jìn)行過碳酸鈉清洗和NaCl/NaOH清洗，在高pH溶液清洗和低pH間應(yīng)進(jìn)行鹽水沖洗，避免因中和反應(yīng)降低清洗效果。在進(jìn)行過碳酸鈉清洗或過乙酸清洗前應(yīng)進(jìn)行鹽水沖洗。除去可能會(huì)催化氧化樹脂或膜的離子，最好一次通過（避免循環(huán)）?；瘜W(xué)清洗結(jié)束后應(yīng)先用清水沖洗至少10 min再通電，需要逐漸調(diào)高電壓，直接設(shè)定到運(yùn)行電流。

2.4 清洗過程及藥品配置

（1）鹽酸溶液（2%）循環(huán)清洗30 min；（2）水沖洗20～30 min；

（3）氯化鈉（5%）清洗30 min；

（4）水沖洗20～30 min；

（5）氯化鈉（5%）加氫氧化鈉（1%）循環(huán)清洗30 min；

（6）水沖洗20～30 min；

（7）清洗結(jié)束后電再生至產(chǎn)水合格。

注：EDI清洗藥品必須為化學(xué)純或分析純。

表1 化學(xué)清洗配藥比例

2.5 EDI化學(xué)清洗藥品及其作用

HCl：僅清洗，除去硬度結(jié)垢，金屬氧化物。

NaCl/NaOH：僅清洗，除去膜和樹脂上的有機(jī)污染物。

NaOH：清洗、消毒，除去微生物膜和SiO2。

過碳酸鈉：清洗消毒，除去有機(jī)污染，顆粒污堵，微生物膜，殺滅細(xì)菌。

過乙酸（Minncare 或 P3 Oxonia）：僅消毒，殺死細(xì)菌。

2.6 EDI裝置殺菌消毒

EDI殺菌要采用非氧化性的殺菌劑，如過乙酸或過氧化氫混合殺菌消毒。與水的配比要根據(jù)污染情況或者廠家提供數(shù)據(jù)而定。消毒前后，首先用5%NaCl液沖洗模塊，NaCl沖洗可去除金屬離子，如Ca2+、Mg2+。

舉例：過碳酸鈉循環(huán)洗，配制參照表2。

表2 殺菌劑配藥比例

鹽水消毒。應(yīng)確保所用模塊可用鹽水消毒，當(dāng)用熱水消毒時(shí)，進(jìn)水壓力應(yīng)小于≤0.2 MPa，注：升溫過程中防止高溫對(duì)模塊的沖擊。水溫升至60～80℃，時(shí)間控制在5～10 min。關(guān)加熱器和循環(huán)泵，開排水，漫漫加入水至清水箱使溫度從80℃降至45℃，關(guān)閉所有閥門及清洗系統(tǒng)，將出水濃水排地溝，進(jìn)水10 min并調(diào)整流量至正常操作，沖洗結(jié)束后EDI通電。檢測各水質(zhì)合格情況至正常操作位置。并重新調(diào)整進(jìn)水流量和壓力以及電流、電壓。

3 EDI膜元件的電再生

EDI清洗后的操作與調(diào)整。EDI系統(tǒng)化學(xué)清洗后不能直接投入運(yùn)行，因?yàn)樗漠a(chǎn)水達(dá)不到合格條件，如果直接投運(yùn)EDI系統(tǒng)很可能會(huì)造成再次污染與結(jié)垢。EDI工藝最大的優(yōu)點(diǎn)是能在運(yùn)行中完成再生，再生中運(yùn)行。再生時(shí)，EDI膜元件在調(diào)整好的電流、電壓下自動(dòng)完成這一程序，關(guān)產(chǎn)水回流閥和濃水回流閥，開產(chǎn)水排放氣動(dòng)閥和濃水回收閥 （開度與清洗前一樣），等EDI產(chǎn)水電阻率合格后，開產(chǎn)水閥（開度與清洗前一樣），關(guān)產(chǎn)水排放氣動(dòng)閥，設(shè)備投入運(yùn)行。

EDI的加電再生過程。電再生過程中還要根據(jù)出水電導(dǎo)率的情況調(diào)整整流柜電流、電壓，同時(shí)嚴(yán)格計(jì)算出每一個(gè)膜塊的電流承受值，防止EDI膜塊過熱或被擊穿。在強(qiáng)電流再生過程中等出水電導(dǎo)率下降后，再將整流柜電流、電壓恢復(fù)到原設(shè)定值，嚴(yán)格控制EDI單塊模塊電流大于4 A，最佳控制值為1.6～2.8 A之間。

4 結(jié)語

由于膜處理工藝在發(fā)電廠中的運(yùn)用越來越廣泛，因水質(zhì)的問題運(yùn)行中難免出現(xiàn)這樣那樣的問題，結(jié)合我廠水處理膜工藝4年來出現(xiàn)的問題及處理方式，僅供大家參考借鑒。