淺談某核電站除鹽水生產(chǎn)系統(tǒng)反滲透膜的化學(xué)清洗

雷曦　方國青

【摘 要】YA反滲透膜用在一級除鹽RO裝置內(nèi)部，用于去除淡水廠來水中99%以上的離子，降低后續(xù)離子交換器的負(fù)荷，降低再生頻率，減少酸堿的使用量。本文簡單介紹了除鹽水生產(chǎn)系統(tǒng)的工藝流程、反滲透膜清洗的時間及步驟、清洗前后的效果分析，以及分析反滲透膜污染的原因和后續(xù)的建議措施等。

【關(guān)鍵詞】反滲透；化學(xué)清洗；損傷；分析

0 前言

反滲透技術(shù)是當(dāng)今較先進(jìn)和有效的除鹽技術(shù)，其原理是在壓力作用下，水分子透過反滲透膜成為純水，水中的雜質(zhì)被反滲透膜截留被弄水帶出。利用反滲透技術(shù)可以有效地去除水中的溶解鹽、膠體、細(xì)菌、病毒、細(xì)菌內(nèi)毒素和大部分有機(jī)物等雜質(zhì)。反滲透設(shè)備系統(tǒng)除鹽率一般為97-99%。

1 除鹽水生產(chǎn)系統(tǒng)的概況

某2*650MW核電機(jī)組除鹽水生產(chǎn)系統(tǒng)利用以過濾器、反滲透、離子交換的水處理技術(shù)，通過反滲透一級脫鹽，除去水中鹽類等物質(zhì)，再通過離子交換進(jìn)行深度除鹽。系統(tǒng)配置2套RO裝置，設(shè)計出力為2×100m3/h，采用美國“DOW”公司BW30-400FR型抗污染膜，一級兩段，一段14支，二段7支，每根壓力容器內(nèi)裝有6支膜元件，兩套裝置共使用252支反滲透膜元件。設(shè)備初始投運時間為2014年10月10日。

2 反滲透膜清洗時間及步驟

2.1 清洗時間

11月4日對 1號反滲透進(jìn)行抽膜檢查；11月5日—11月6日沖洗1號反滲透膜殼進(jìn)水端部；11月7日—11月10日對1號反滲透進(jìn)行維護(hù)清洗；11月14日—11月15日對1號保安過濾器更換濾芯；11月15日—11月16日沖洗2號反滲透膜殼進(jìn)水端部；11月16日—11月17日對2號反滲透進(jìn)行維護(hù)清洗.

2.2 清洗步驟

1號反滲透和2號反滲透均執(zhí)行以下清洗步驟：

殺菌：使用濃度為2%，溶液溫度為28℃的KC-310A分段進(jìn)行。

堿洗：使用濃度為2%，溶液溫度為30℃的KC-502-Z、EDTA、NaOH分段進(jìn)行。

酸洗：使用濃度為2%，溶液溫度為28℃的KC-501-Z、HCL分段進(jìn)行。

2.3 1號反滲透膜優(yōu)化調(diào)整方式

清洗前后，為了判斷膜元件脫鹽率降低原因，對一段部分膜殼內(nèi)個別膜元件進(jìn)行了位置調(diào)整，其中將1號壓力容器的1號膜和6號膜互換位置，13號壓力容器的1號膜和14號壓力容器的6號膜互換位置，排查脫鹽率低膜元件的位置。

3 清洗效果分析

3.1 效果分析

1號反滲透：通過維護(hù)清洗前后數(shù)據(jù)對比分析，清洗后給水壓力保持0.51MPa，一段壓差0.11MPa，二段壓差0.12MPa；進(jìn)水電導(dǎo)330μs/cm；淡水流量101t/h，濃水流量34t/h，回收率約77.2%；脫鹽率89.7%。與清洗前數(shù)據(jù)對比，一段壓差和二段壓差均降低0.01MPa，淡水流量增加3t/h，進(jìn)水電導(dǎo)升高10μs/cm，脫鹽率降低了1.5%。

1號反滲透部分膜元件位置進(jìn)行了調(diào)整，調(diào)整的編號為1號，13號和14號壓力容器。調(diào)整后1號、13號、14號出水電導(dǎo)率分別為49.9μs/cm、 29.66μs/cm、 51.55μs/cm，13號的出水電導(dǎo)率明顯好于14號的出水電導(dǎo)率。在調(diào)整過程中，由于把14號的最后一支膜元件和13號的第一支膜元件進(jìn)行了位置調(diào)換，調(diào)整后的13號出水水質(zhì)明顯優(yōu)于14號出水水質(zhì)，說明一段反滲透前端的膜元件脫鹽率數(shù)衰減程度較嚴(yán)重，因為通常前端膜元件更容易受到氧化損傷和機(jī)械損傷。

2號反滲透：通過維護(hù)清洗前后數(shù)據(jù)對比分析，清洗后給水壓力保持0.48MPa，一段壓差0.10MPa，二段壓差0.12MPa；進(jìn)水電導(dǎo)309.6μs/cm；淡水流量102t/h，濃水流量33t/h；回收率約76.5%；脫鹽率92.5%。與清洗前數(shù)據(jù)對比，一段壓差和二段壓差均降低0.01MPa，淡水流量增加3t/h，進(jìn)水電導(dǎo)下降30μs/cm，脫鹽率降低了1.5%。

3.2 污染成因分析

通過分析，反滲透系統(tǒng)存在問題主要為膜的機(jī)械損傷和膜氧化，同時也存在混合膠體等污染問題。

混合膠體污染：在拆膜檢查中發(fā)現(xiàn)，膜元件內(nèi)存在以鐵膠體為主混合膠體污染。

機(jī)械損傷：通過對保安過濾器和反滲透抽膜檢查，發(fā)現(xiàn)保安過濾器濾芯機(jī)械受損嚴(yán)重，且濾芯出現(xiàn)脫落、折損的問題，進(jìn)水沒有經(jīng)過濾芯過濾直接進(jìn)入反滲透膜元件，在拆膜檢查中已經(jīng)證實，反滲透一段膜元件的進(jìn)水端存在大量的鐵屑、砂礫和保安過濾器濾芯的碎屑等。機(jī)械雜質(zhì)在高壓水流的攜帶下，造成膜片的磨損、變薄甚至穿透，導(dǎo)致膜元件發(fā)生不可恢復(fù)的機(jī)械損傷。

變價金屬的催化氧化：反滲透的進(jìn)水水質(zhì)鐵含量偏高，且膜元件內(nèi)發(fā)現(xiàn)大量鐵屑，在進(jìn)水存在輕微余氯的條件下，變價金屬鐵會加強(qiáng)氧化劑的氧化趨勢，同時，發(fā)現(xiàn)反滲透一段膜的進(jìn)水側(cè)有鐵銹等物質(zhì)，《陶氏技術(shù)手冊》中說明，當(dāng)重金屬（鐵）含量較高時，會增加氯對反滲透膜的氧化作用，促進(jìn)膜的降解，金屬氧化物（鐵銹）也會對反滲透膜元件的氧化降解。另外，F(xiàn)e2+遇到氧化劑會轉(zhuǎn)變成Fe3+生成膠體Fe（OH）3，經(jīng)過反滲透濃水段濃縮后，F(xiàn)e（OH）3極易達(dá)到飽和而沉積于膜表面，不但會產(chǎn)生膠體污染還會造成生物污染，導(dǎo)致膜元件不可恢復(fù)性的損傷。

清洗前后脫鹽率變化的原因：其一，反滲透膜存在氧化及機(jī)械損傷現(xiàn)象，但是由于存在有機(jī)物和膠體污染物，降低了膜元件的鹽透過量，使得真正的透鹽率被屏蔽。進(jìn)行化學(xué)清洗后，污染物被清除，反滲透膜元件表現(xiàn)出一個真實運行狀態(tài)，從而化學(xué)清洗后產(chǎn)水電導(dǎo)率出現(xiàn)增加現(xiàn)象和脫鹽率輕微的降低現(xiàn)象。其二，進(jìn)水pH小于6.0，在弱酸條件下不利于膜元件的脫鹽效果，且無法脫除原水中二氧化碳等氣體，造成產(chǎn)水電導(dǎo)率的偏高。其三，清洗后較清洗前回收率升高5%，也會影響膜元件的脫鹽效果，導(dǎo)致產(chǎn)水電導(dǎo)率的偏高，脫鹽率下降。

4 建議措施

（1）化學(xué)清洗期間測定氯含量變動范圍較大，因此建議今后定期進(jìn)行現(xiàn)場反滲透膜進(jìn)水氯含量指標(biāo)的測定，同時建議水廠投加二氧化氯時持續(xù)穩(wěn)定，避免沖擊式投加。

（2）保證還原劑充分溶解，正確投加，嚴(yán)格控制反滲透膜元件進(jìn)水余氯為零，防止膜元件的氧化。

（3）處理進(jìn)水流過設(shè)備的生銹問題，控制反滲透進(jìn)水鐵含量小于0.03ppm。

（4）調(diào)整反滲透進(jìn)水pH到中性，避免弱酸條件下影響膜元件的脫鹽效果。

（5）嚴(yán)格保證保安過濾器的運行正常，觀察壓差變化情況，防止濾芯折損短路，導(dǎo)致顆粒物進(jìn)入反滲透系統(tǒng)，造成膜元件不可逆轉(zhuǎn)的機(jī)械損傷。

5 結(jié)語

反滲透技術(shù)在電廠除鹽水處理中的應(yīng)用極大地節(jié)約了大量的能源，保證了除鹽水生產(chǎn)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，也提高了電廠的安全經(jīng)濟(jì)效益。因此通過對反滲透膜的化學(xué)清洗，清洗前后的效果分析，可以使得反滲透膜能夠安全穩(wěn)定的運行，在除鹽水生產(chǎn)系統(tǒng)中為離子床提供合格的水源。

【參考文獻(xiàn)】

[1]楊若冰.海南昌江核電廠1、2機(jī)組除鹽水生產(chǎn)系統(tǒng)手冊，2012.

[2]陶氏技術(shù)手冊.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]