火電廠再生水處理反滲透系統(tǒng)的化學(xué)清洗

張偉偉，田明

火電廠再生水處理反滲透系統(tǒng)的化學(xué)清洗

張偉偉1，田明2

（1. 石家莊市環(huán)境監(jiān)控中心，河北 石家莊 050000；2. 邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 邢臺(tái) 054000）

再生水作為火電廠生產(chǎn)用水，增加了反滲透膜結(jié)垢或被污染的風(fēng)險(xiǎn)，異常情況主要表現(xiàn)在給水壓力、壓差、產(chǎn)水流量和脫鹽率的變化，應(yīng)結(jié)合預(yù)處理方式和原水水質(zhì)進(jìn)行判斷，確定結(jié)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(xì)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(jī)膠體污染采用低濃度的NaOH溶液，在清洗過程中應(yīng)嚴(yán)格控制清洗劑的溫度和pH值。

反滲透；化學(xué)清洗；結(jié)垢

反滲透技術(shù)是一種以壓力差為推動(dòng)力，從含鹽水中分離出純凈水的膜分離技術(shù)，具有脫鹽效率高、運(yùn)行成本低、操作簡單、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在火電廠鍋爐補(bǔ)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(fā)電廠不再允許使用地下水作為生產(chǎn)用水，經(jīng)過簡單處理的城市污水成為其生產(chǎn)用水的唯一來源。水源的變化使得反滲透膜在生產(chǎn)中會(huì)出現(xiàn)結(jié)垢、性能衰退和被污染等問題，進(jìn)而造成鍋爐補(bǔ)給水水質(zhì)變差，影響系統(tǒng)的水汽品質(zhì)[3-4]。當(dāng)反滲透膜出現(xiàn)以上問題時(shí)，應(yīng)及時(shí)分析原因，有針對性地對反滲透膜進(jìn)行化學(xué)清洗，避免造成長期不可逆的損害，影響產(chǎn)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(chǎn)水源，鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)采用超濾+反滲透的預(yù)脫鹽和傳統(tǒng)的陽、陰離子交換工藝。該電廠鍋爐補(bǔ)給水處理車間2號反滲透裝置在2019年9月出現(xiàn)異常情況。其給水壓力、壓差、產(chǎn)水流量和脫鹽率均出現(xiàn)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(xué)清洗前后產(chǎn)水流量與脫鹽率隨時(shí)間變化圖，由圖2可知，產(chǎn)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(tǒng)在運(yùn)行過程中，一般認(rèn)為出現(xiàn)下列現(xiàn)象之一者屬于異常情況，反滲透膜需要進(jìn)行化學(xué)清洗：膜產(chǎn)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?，F(xiàn)象主要表現(xiàn)在流量、脫鹽率和壓差上，檢查原因首先排除原水水質(zhì)是否發(fā)生變化。對于輕微的膜污堵進(jìn)行簡單的循環(huán)清洗即可，較嚴(yán)重的膜污染或者結(jié)垢情況則需要進(jìn)行化學(xué)清洗。

圖1 化學(xué)清洗前后給水壓力與壓差隨時(shí)間變化圖

圖2 化學(xué)清洗前后產(chǎn)水流量與脫鹽率隨時(shí)間變化圖

2 反滲透膜化學(xué)清洗藥劑的選擇

當(dāng)確認(rèn)反滲透膜組件被污染后，必須進(jìn)行化學(xué)清洗。針對不同的污染物，須采用不同的化學(xué)清洗劑。反滲透膜的污染或結(jié)垢受其污染物的種類、膜本身的材質(zhì)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(xì)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(jī)膠體污染出現(xiàn)的原因主要是再生水的預(yù)處理不當(dāng)，產(chǎn)生的無機(jī)膠體進(jìn)入到反滲透系統(tǒng)，清洗方式主要采用低濃度的NaOH溶液[11]。

3 反滲透膜化學(xué)清洗過程注意事項(xiàng)

3.1 清洗前準(zhǔn)備工作

根據(jù)反滲透膜出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象，確定反滲透確實(shí)需要化學(xué)清洗。對反滲透膜上的污染物或結(jié)垢物進(jìn)行采樣分析，確定污染物或結(jié)垢物的化學(xué)成分，進(jìn)而根據(jù)表1確定需要采用的化學(xué)配方?；瘜W(xué)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(xué)清洗藥劑的配置是化學(xué)清洗過程的基礎(chǔ)，其中要藥劑的濃度直接影響化學(xué)清洗的效果。按計(jì)算好的藥劑量將藥劑倒入化學(xué)清洗箱中。注水至化學(xué)藥箱滿液位線時(shí)，啟動(dòng)清洗液循環(huán)泵，循環(huán)攪拌5 min左右，使之充分混合。檢測其pH值，調(diào)節(jié)pH值至要求范圍內(nèi)。

3.3 浸泡

浸泡是反滲透化學(xué)清洗過程中的關(guān)鍵過程，既可以使化學(xué)液與污染物有足夠的時(shí)間發(fā)生相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)，又能讓污染物從膜的表面脫落，溶于化學(xué)液中，達(dá)到化學(xué)清洗的目的。在化學(xué)清洗過程中，一定要保證足夠的浸泡時(shí)間。

河北某電廠針對出現(xiàn)的異常現(xiàn)象，結(jié)合對反滲透進(jìn)水硬度、pH和堿度的化驗(yàn)分析以及阻垢劑的加入量分析，判斷異常原因是碳酸鈣結(jié)垢[2]。化學(xué)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(xué)清洗后2號反滲透裝置運(yùn)行狀況良好，壓差在0.40 MPa左右，脫鹽率在92.41%左右。運(yùn)行一段時(shí)間后各項(xiàng)指標(biāo)恢復(fù)到化學(xué)清洗前，脫鹽率下降到81.1%。檢查清洗記錄發(fā)現(xiàn)技術(shù)人員未嚴(yán)格按照化學(xué)清洗步序，導(dǎo)致反滲透膜在化學(xué)藥劑中的浸泡時(shí)間不足，未達(dá)到化學(xué)清洗效果。

3.4 循環(huán)清洗過程

循環(huán)清洗是反滲透系統(tǒng)化學(xué)清洗的主要過程。該過程中化學(xué)液與膜內(nèi)部污染物發(fā)生物理的動(dòng)力接觸，進(jìn)一步發(fā)生滲透、摩擦、剪切等反應(yīng)，從而達(dá)到化學(xué)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(shù)，通過pH的變化可以判斷系統(tǒng)清洗的狀況和清洗階段。現(xiàn)場可采用精密試紙法或便攜式pH儀進(jìn)行檢測。

4 結(jié) 論

反滲透進(jìn)水水質(zhì)的變化，使得反滲透裝置在運(yùn)行過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)壓差升高、脫鹽率下降等問題，同時(shí)增加運(yùn)行維護(hù)工作量。出現(xiàn)異常情況時(shí)，應(yīng)結(jié)合各項(xiàng)給水指標(biāo)，判斷污染類型，確定化學(xué)清洗藥劑，同時(shí)在化學(xué)清洗過程中應(yīng)嚴(yán)格控制清洗劑的溫度和pH值，保證足夠的浸泡時(shí)間，使得清洗劑和污染物可以反應(yīng)完全。在日常工作中應(yīng)嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，保證反滲透給水品質(zhì)，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(tái)市人，助理工程師，研究方向：環(huán)境監(jiān)測方向研究。

TQ202

A

1004-0935（2021）04-0533-03