反滲透離線清洗技術研究

王鵬輝

大唐河北發(fā)電有限公司馬頭熱電分公司，河北邯鄲 056044

0 引言

反滲透膜法水處理工藝是目前公認為水除鹽最有效的技術之一。但是由于反滲透膜在正常運行過程中不可避免地會被無機鹽垢、膠體、微生物、金屬氧化物等污染。這些物質沉積在膜表面上，將會引起反滲透裝置出力下降或脫鹽力下降。因此為了恢復良好的透水和除鹽性能，需要對膜進行化學清洗。通過離線清洗技術，可基本恢復濾元通量，顯著降低過濾器進、出口壓差，延長濾元的使用壽命，對提高反滲透系統(tǒng)的工作效率具有重要現(xiàn)實意義。

1 反滲透系統(tǒng)流程與運行情況

根據電廠鍋爐生產工藝中對進水水質的控制要求，設計反滲透系統(tǒng)運行流程為：機組循環(huán)水排水或水庫水（深井水）→生水池→生水泵→機械攪拌澄清池→無閥濾池→清水箱→清水泵→PCF過濾器→超濾組件→超濾水箱→超濾出水輸送泵→反滲透保安過濾器→高壓泵→反滲透組件→淡水箱→淡水泵→二級除鹽系統(tǒng)。從反滲透系統(tǒng)工藝流程來看，反滲透膜的進水雖然經過了復雜的前置系統(tǒng)處理，但是仍有較多的雜質，比如少量的懸浮物、膠體、微生物和各種金屬氧化物等，這些物質如果沉積在膜表面，膜表面流體中溶質（截留物質）濃度不斷增加，逐漸高于主體流體的濃度，產生濃差極化現(xiàn)象，致使?jié)舛冗吔鐚拥倪^濾阻力增加，就會堵塞膜的透水通道，膜通量下降，從而大大降低系統(tǒng)出力。

2 膜污染的主要原因與污染物種類

一般認為有3種情況可使膜性能下降：一是膜本身的化學變化，包括膜的水解、游離氯等的氧化以及強酸強堿的作用；二是膜本身的物理變化，包括壓密、反壓力作用使膜被破壞；三是膜受污染，這主要包括結垢物、微生物、膠體、懸浮物、有機物等在膜面及內部污染堵塞。這3種情況都可使膜性能下降，并造成進水壓力升高、產水量下降、脫鹽率下降。

膜污染常見的污染物種類主要有以下幾種：

1）膠體污堵

在地下水和地表水中，總含有鐵鋁膠體、硅膠體、有機質膠體及預處理時加入的混凝劑、助凝劑、阻垢劑等形成的膠體，在膜表面都可能沉積這些物質，從而形成膠體污堵，降低系統(tǒng)產水量，脫鹽率下降。

2）生物污堵

由于單一的殺菌劑不能全部殺死水中的各種細菌微生物，系統(tǒng)設在死角區(qū)或停用時間過長造成細菌微生物生長繁殖，粘附在膜表面形成生物粘膜，使系統(tǒng)運行壓差升高，產水量下降，脫鹽率先是略有上升，然后降低。

3）化學結垢

化水結垢往往是被濃縮鹽水中過量的溶解鹽沉淀而結垢。表現(xiàn)為原段壓降升高，脫鹽率下降，出力降低。

4）顆粒堵塞

由于系統(tǒng)投運時沖洗不徹底，保安過濾器缺陷致使泥、細砂等腐蝕碎片通過，從而導致運行壓差高，使膜邊上的膜片脫落堵在下一個膜的前端，造成壓降升高、出力減小。

3 反滲透膜的離線清洗技術

3.1 清洗技術原理

離線清洗是單獨拆出運行系統(tǒng)中的滲透膜，利用專業(yè)清洗裝置對滲透膜進行清洗。通過物理和化學的共同作用達到清除污垢、恢復膜元件性能的目的。其系統(tǒng)組成包括：清洗配液罐（按清洗藥劑的酸堿性分為堿性液和酸性液，罐內可以安裝加熱盤管）、清洗泵、過濾器、原水泵、RO泵（高壓泵）、RO膜組（壓力容器）、壓力表、溫度計、pH計、流量計、閥門、管道以及控制儀表等。離線清洗可以充分發(fā)揮清洗裝置的優(yōu)勢，先對膜元件性能參數(shù)進行測試，然后針對污垢特點使用不同的清洗藥劑反復、交替進行清洗?；瘜W藥劑的使用針對性強、除垢率高，不會對膜元件造成傷害。因此，一般對于污染較輕或初次清洗的系統(tǒng)適合采用在線清洗方式進行恢復。如果在線清洗很難恢復正常運行狀態(tài)，再采用離線方式進行徹底清洗。

3.2 清洗條件

為了保證反滲透系統(tǒng)的正常運行，延長反滲透膜元件的壽命，按照反滲透的設計要求，在達到以下條件時應盡早實施清洗：

1）一運轉（流量）條件下，各段的壓差達到運轉初期壓差的1.5倍；

2）段的壓差達到各個反滲透元件的規(guī)格表記載的允許值；

3）準運轉條件（相同壓力、溫度、回收率、濃度）下的產水量減少到初期的90%。

3.3 清洗藥劑

膜清洗劑的使用要求不但要將污染物從膜上去除，同時必須在去除污染物的同時要保證膜不受傷害，或最小程度的受傷害。因此，離線清洗藥劑的選擇要充分考慮到系統(tǒng)的預處理工藝、進水水質、系統(tǒng)運行狀況、系統(tǒng)正在使用的化學品以及膜元件的材質特性即耐受酸、堿、氧化劑、溫度、外力沖擊的能力等諸多因素。根據上述所述，通常污染類型雖然可以簡單地劃分為無機鹽污染、金屬氧化物污染、膠體污染、系統(tǒng)短路引起的顆粒污染，但是實際例子中通常需要相當?shù)默F(xiàn)場經驗才可以準確判斷污染的類型。然后，根據污染類型針對性的選擇清洗劑，如TS-883是種高pH的藥劑，用于去除有機物、污泥、膠體以及其它附著于膜表面的顆粒；TS-882是種低pH藥劑，用于去除金屬氫氧化物、碳酸鈣和其它類的結垢； TS-881是種廣譜的生物抑制劑，在低藥量下可以快速的起到殺菌作用。同時，通常情況下各種污染都是相伴而生的，這些藥劑的協(xié)同使用可以最大程度恢復膜元件性能，同時保證膜元件不受傷害。

3.4 清洗步驟

1）用性能優(yōu)良的備用膜元件替換系統(tǒng)上的待清洗膜元件，以保證系統(tǒng)不停止運行；2）測試膜元件性能。每一支膜元件單獨測試其各項性能指標，包括：脫鹽量、產水量、壓差、重量等，并作好測試前紀錄。通過對元件物理檢測和性能分析，判斷元件污染類型，并確定出最有效的清洗方案對單支膜元件進行清洗；3）用反滲透產品水配制清洗液，準確稱量并混合均勻，檢測清洗液的pH值、藥劑含量、溫度等是否符合要求；4）對單支膜元件進行試清洗，然后對超濾裝置的所有超濾膜元件（4組，每組10支）均進行離線單支清洗。所用清洗劑為KY410、KY420、KY430、KY440藥劑及部分鹽酸等輔助藥劑。將加熱的藥液經泵注入滲透膜，泵的流量10m3/h～15m3/h，揚程20m～30m，泵揚程的選擇要符合要求，不要超高。剛清洗時一桶藥液不要循環(huán)到藥箱，要求直接排放至廢液回收裝置，里面含有大量的污染物，會直接影響藥液的效果，導致清洗不佳。之后沒有大量污染的時候藥液直接回到原藥液罐，進行循環(huán)清洗。清洗時要全量打開濃水排放閥門盡量降低壓力，關閉產水閥，以免藥液流入純水箱。

[1]郝丹宇.反滲透膜的清洗[J].工業(yè)水處理，2002(11).