关于反渗透膜的亚硫酸氢钠化学清洗

前言

反渗透膜分离技术作为一门新型的高效分离、净化技术，凭借其装置模块化、占地面积小、运行成本低、产水水质好等优点，广泛应用于纯水制备、海水淡化和废水处理等行业。因为反渗透对进水水质要求较高，电力行业用于纯水制备通常要求淤泥密度指数SDI＜3，所以反渗透系统之前通常会设置预处理系统。然而，由于预处理系统不完善或运行不正常、进水水质波动、反渗透冲洗不及时等原因，膜元件常发生不同程度的污染，引起进出口压差增大、产水量减小、脱盐率下降等问题，影响后续系统的正常运行。因此，对反渗透系统中产生的污染物进行准确的分析、膜组件定期和有效的清洗，应得到更加广泛的重视。

1反渗透膜污染及膜组件清洗方法比较

膜污染是指进水中的颗粒、有机物、微生物、因浓缩析出的无机盐等污染物在膜表面附着与沉积，导致膜通量的下降的过程。常见的反渗透膜污染物包括胶体颗粒、无机盐结垢、有机物、微生物等。大部分的胶体污染物都被预处理设备去除，但仍有部分颗粒透过超滤，并在反渗透膜中形成胶体颗粒，引起反渗透膜的污堵。无机盐结垢也是反渗透膜常见的污染方式，由于反渗透是通过将原水的无机盐不断浓缩实现水的去离子，若因进水电导率过高、阻垢剂投加不当、系统回收率过高等原因引起水中朗格利尔指数LSI＞0，则无机盐会在膜上沉淀出来。预处理工艺一般对有机污染物的去除效果相对较差，有机物常进入反渗透系统形成污染，甚至有由于预处理过程中作为絮凝剂的聚丙烯酰胺投加过量而导致反渗透膜污染的案例。此外，若预处理过程中非氧化性、氧化性杀菌剂投加不及时，微生物进入反渗透系统，当环境适宜时就可以利用水中可降解的有机物进行繁殖，对反渗透膜造成污堵。

常见的反渗透膜组件的清洗方法分为酸洗和碱洗，酸洗一般采用无机酸（如盐酸或磷酸等）和有机酸（如柠檬酸等），能够有效地去除无机盐垢；碱洗一般采用氢氧化钠配合络合剂（如EDTA）和表面复合剂（如十二烷基硫酸钠）进行清洗，对有机物和胶体颗粒具有较好的去除效果。因此，针对有机物污染，一般先用碱性药液化学清洗，然后再用酸性药液进行清洗。如能确定膜为油类污染，应先用碱性清洗液后用酸性清洗液，避免油类物质被固化，增大清洗难度。对于生物污染，通常按先碱后酸的顺序清洗；无机盐垢则是直接采用酸性清洗。需要注意的是，在酸洗过程中，应随时检查清洗液pH值变化，当在溶解无机盐类沉淀消耗酸且pH的增加超过0.5，则应向清洗箱内补充酸。

2问题描述

反渗透膜清洗过程首先需要评价膜元件的污染程度，一般将系统的产水量、脱盐率和进出水压差三项指标的当前运行参数与系统运行初期或产品手册中给出的指标标准进行比较。当出现以下情况是需要及时清洗膜元件：

1.产水量降低10-15%。

2.进出水压差上升约15%。

3.进水压力上升约10%，各段压差明显上升。

4.脱盐率降低10-15%。

本电厂反渗透系统设计产水流量17m³/h，一段：二段为3:1排列设计，进水电导率约2400μS/cm，脱盐率有明显下降（为90%），反渗透进水压力偏高（1.6MPa）。针对以上情况，本厂进行了每周一次共四次的常规反渗透膜化学清洗，利用0.1%盐酸和柠檬酸作为酸洗药品，利用0.1%氢氧化钠、EDTA四钠盐作为碱洗药品，但经过多次清洗后进水压力仅下降至1.5MPa，脱盐率恢复到92%，清洗液伴随少量黏性物质，推断反渗透膜内有少量的有机污染物，但不是反渗透膜组件污堵的主要原因。

随后打开反渗透膜壳的端盖板，将反渗透一段第一支膜拆卸并静置称重，结果为16.3kg，且能够观察到铁锈类的污染物，见图1。将反渗透二段最后一支膜拆卸并静置称重，结果为14.3kg，其重量要明显小于一段，且考虑到反渗透膜组件的无机盐结垢一般发生在二段，因此初步推断反渗透膜组件污堵主要由铁污染所引起。对前序工艺进行检查时发现，反渗透进水的原水水箱投运以来未做定期的内部检查及清理，将水排出后打开人孔门，能够观察到内壁和底部有铁锈等污染物残留，推测为管道内壁冲洗及携带引入水箱，并进入反渗透设备从而引起膜组件污堵。

图1反渗透膜组件一段进水侧

3清洗工艺及流程

考虑到污堵的主要原因是铁污染伴随少量有机污染物，结合反渗透膜使用手册中提供的污染物清洗药品及工艺流程，再次对反渗透膜组件进行清洗。先用碱洗清除有机污染物，加入0.1%氢氧化钠和十二烷基磺酸钠，配制成pH值约12的清洗液，在低压力低流量的工况下利用清洗泵将清洗液送入反渗透膜组件中；当原水被彻底置换后，将浓水管中的清洗液返回清洗水箱，由此建立循环并维持30min。循环完成后停运清洗泵，利用清洗液浸泡10h，彻底将污染物溶解。浸泡后利用清洗泵进行高流量循环，彻底冲洗掉已清洗下来的污染物。最后利用合格的除盐水将清洗液冲洗干净，即完成碱洗。

碱洗完成后，利用1.0%亚硫酸氢钠进行铁污染的清洗。清洗工艺与碱洗相同，其中浸泡时长为4h；随后利用0.1%柠檬酸进行清洗，浸泡时长为3h；最后冲洗干净完成铁污染物的清洗。

清洗完成后，投入反渗透系统（在相同运行工况下），进水压力由清洗前的1.5MPa下降到0.9MPa，达到较好的清洗效果。清洗前后的反渗透运行数据见下表1。

表1清洗前后反渗透运行数据

4结束语

（1）采用氢氧化钠进行有机污染物碱洗，亚硫酸氢钠进行铁污染清洗，能够有效的解决反渗透膜污堵的情况。清洗后进水压力降低，脱盐率提高，清洗效果显著。

（2）制定科学的清洗、保养方案能延长系统寿命，避免水箱、管道及设备内部引入污染物，节省了大量维修和更换消耗的成本，提高反渗透工作效率，使电厂水处理流程更为安全、经济、健康。

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