關(guān)于儀征電廠一級反滲透膜硅酸鋁鹽污染的原因及處理方法的探討

顏　坤（江蘇華電儀征熱電有限公司,江蘇　揚(yáng)州　211470）

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關(guān)于儀征電廠一級反滲透膜硅酸鋁鹽污染的原因及處理方法的探討

顏坤
（江蘇華電儀征熱電有限公司,江蘇揚(yáng)州211470）

摘 要：儀征電廠4×150t/h的一級反滲透膜運(yùn)行近四年，出力逐漸降低，出現(xiàn)硅酸鋁鹽污染的現(xiàn)象，針對這一問題對反滲透膜的化學(xué)清洗方法進(jìn)行調(diào)整，提出合適的解決方法。

關(guān)鍵詞：反滲透膜；硅酸鋁污染；化學(xué)清洗

1　反滲透膜衰減的原因

反滲透膜是一種高分子聚合物的半透膜，表面微孔的直徑一般在0.5—10nm之間，運(yùn)行一段時間后膜孔堵塞或變形破損，必然會造成系統(tǒng)運(yùn)行的衰減。造成反滲透衰減的主要原因有：膜的材質(zhì)、運(yùn)行水溫、進(jìn)水水質(zhì)、加藥品質(zhì)、加藥量和運(yùn)行壓力等。

1.1材質(zhì)的先天不足造成反滲透膜的使用年限受到限制

反滲透膜的材質(zhì)主要有以下幾類：1.醋酸纖維素膜元件，隨著時間的推移，運(yùn)行中酯基團(tuán)會水解，從而造成膜的功能喪失；2.芳香烴聚酰胺膜，適應(yīng)的pH范圍可以寬到2-11，但對水中的游離氯很敏感，接觸后易老化；3.復(fù)合膜（目前最常用的材質(zhì)），復(fù)合膜的脫鹽率基本不隨使用時間而改變，但運(yùn)行中仍易被氧化而造成衰減。

1.2進(jìn)水壓力對反滲透膜的影響

進(jìn)水壓力增加會提高膜的脫鹽率，但當(dāng)進(jìn)水壓力超過一定值時，加大了濃差極化，脫鹽率不再增加，并且膜由于長期在一定壓力下高負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行，易破損變形。該損傷不可逆。

1.3進(jìn)水溫度對反滲透膜的影響

反滲透膜產(chǎn)水電導(dǎo)對進(jìn)水水溫的變化十分敏感，進(jìn)水水溫每升高1℃，產(chǎn)水量就增加2.5%-3.0% (25℃為標(biāo)準(zhǔn))，進(jìn)水一般溫度控制在10-35℃。進(jìn)水溫度過低，產(chǎn)水量較低，但溫度過高也會造成膜的老化、燙傷以及運(yùn)行成本的增加，損傷不可能逆。

1.4進(jìn)水水質(zhì)的影響

由于運(yùn)河水質(zhì)和長江水質(zhì)的不穩(wěn)定性，當(dāng)原水惡化時，設(shè)計(jì)的水處理工藝不能滿足反滲透進(jìn)水水質(zhì)的要求，造成反滲透膜污染。一般運(yùn)河水的惡化易造成反滲透膜的有機(jī)物污染，使得運(yùn)行壓差增加，產(chǎn)水量持續(xù)衰減。而長江水在汛期到來時膠體硅嚴(yán)重超標(biāo)，造成反滲透系統(tǒng)整體運(yùn)行壓力抬升，產(chǎn)水量在運(yùn)行一段時間后會驟然衰減。其他如余氯、SDI等進(jìn)水指標(biāo)超標(biāo)也會引起反滲透膜的污染，造成運(yùn)行產(chǎn)水量降低?？赏ㄟ^化學(xué)清洗的方法消除或減輕膜的污染（余氯污染不可逆）。

1.5藥品質(zhì)量和加藥量的影響

反滲透運(yùn)行過程中需在進(jìn)水側(cè)依次投加殺菌劑、還原劑和阻垢劑等藥品。加藥點(diǎn)控制不好，會造成各藥品在運(yùn)行過程中反應(yīng)不充分或藥品交叉污染。藥品加藥量偏小不起效果，加藥量偏大會堵塞膜表面的孔隙，造成膜藥物中毒，使膜喪失過濾性能，產(chǎn)水量大幅衰減?？赏ㄟ^化學(xué)清洗的方法消除或減輕膜的污染。

1.6其他如運(yùn)行中啟停操作不當(dāng)?shù)纫矔斐煞礉B透膜不可逆的影響

2　運(yùn)行中出現(xiàn)的異常

2.1儀征電廠水處理現(xiàn)狀

儀征電廠水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程為：長江水→反應(yīng)沉淀池→空氣擦洗濾池→超濾→一級反滲透→二級反滲透→電除鹽。一級反滲透的出力為4×150t/h，采用一級三段式，于2012年3月開始正式使用，運(yùn)行至今接近3年半時間。運(yùn)行期間出現(xiàn)運(yùn)行壓力逐步抬升、壓差不變、運(yùn)行產(chǎn)水流量逐漸衰減的現(xiàn)象，經(jīng)化學(xué)清洗后又會逐漸上述問題，且清洗效果逐漸變差。

抽取一支反滲透膜解剖，發(fā)現(xiàn)膜表面有明顯的污染物，背面手感有顆粒物存在，進(jìn)水端膜色較白，出水端偏黃，且有較多的黑點(diǎn)。通過紅外光譜分析（圖1），發(fā)現(xiàn)主要污染物質(zhì)為硅酸鹽和有機(jī)羥基鹽。

圖1　紅外光譜分析結(jié)果

而通過掃描電鏡-能譜分析，發(fā)現(xiàn)膜表面覆蓋的大量顆粒物主要元素為鋁、硅、鈣及有機(jī)元素，膜背面的少量顆粒物的元素成分為鈣及有機(jī)元素。初步判定為硅酸鹽污染和少量有機(jī)物污染（圖2）。

圖2

究其原因，長江汛期膠體硅嚴(yán)重超標(biāo)，超過設(shè)計(jì)水處理工藝的處理能力，長期運(yùn)行，硅酸鹽沉積在膜表面，給反滲透系統(tǒng)的運(yùn)行帶來了不穩(wěn)定影響。

3　硅酸鹽去除方法的討論

3.1預(yù)處理水質(zhì)的調(diào)整

鋁鹽對水中膠體硅有一定的去除能力。鋁鹽除硅的主要條件包括溫度、接觸反應(yīng)時間、pH值、結(jié)晶狀態(tài)等。對原水進(jìn)行混凝沉淀除硅試驗(yàn)。通過調(diào)整聚鋁的加藥量來適當(dāng)去除水中膠體硅的含量。

3.2加強(qiáng)系統(tǒng)的啟停沖洗

保證保安過濾器的正常運(yùn)行，組織顆粒污染物進(jìn)入反滲透系統(tǒng)，同時加強(qiáng)系統(tǒng)啟動和停運(yùn)的沖洗，降低膜的機(jī)械性污堵。

3.3改變化學(xué)清洗方案

通過改變清洗方案，用0.1%NaOH或0.025%十二烷基磺酸鈉進(jìn)行化學(xué)清洗，清洗效果較好，膜的性能恢復(fù)正常且能維持較長時間的運(yùn)行，能保持膜的清潔度和安全穩(wěn)定運(yùn)行（表1）。

表1　清洗前后數(shù)據(jù)對比

3.4調(diào)整反滲透阻垢劑的加藥量

通過調(diào)整阻垢劑的加藥量，保證水系中鈣鎂離子的分散度，以起到阻止結(jié)垢的目的。

4　結(jié)論

以上措施對減緩反滲透膜的硅酸鹽污染，防止反滲透膜硅酸鹽結(jié)垢有一定的效果。目前清洗化學(xué)清洗周期可控制在3個月1次，清洗后運(yùn)行效果良好，各段壓差、流量、脫鹽率等指標(biāo)與初設(shè)計(jì)較接近，出水水質(zhì)均能達(dá)到規(guī)范要求。

作者簡介：顏坤（1981-），女，江蘇揚(yáng)州人，本科，工程師，研究方向：電廠化學(xué)。

DOI :10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.029