实际总结反渗透膜化学清洗全过程

摘要：根据某某发电厂反渗透系统的流程、运行情况和多次反渗透膜的清洗经验，对反渗透膜化学清洗方法作了总结，摸索出一套行之有效的常规药品典型清洗方法，并提出了建议，以供同类型水源及设备的厂家作一参考。
关键词：反渗透　化学清洗　污染
　　反渗透膜法水处理工艺是目前公认为水除盐最有效的技术之一。在以地表水作为锅炉水源的大中型火力发电厂，化学除盐水处理中反渗透技术应用越来越广泛。但是由于反渗透膜在正常运行过程中，不可避免地会被无机盐垢、胶体、微生物、金属氧化物等污染，这些物质沉积在膜表面上，将会引起反渗透装置出力下降或脱盐力下降，因此为了恢复良好的透水和除盐性能，需要对膜进行化学清洗。
　　某某发电厂是**地区较早使用反渗透膜法水处理技术的。一期2*300MW机组的除盐水系统中，通过技改在2000年安装了两套2*50t/h的反渗透装置，二期4*600MW机组的除盐水系统中安装了二套130  t/h的反渗透装置。设备投运几年来，反渗透膜的清洗均是由电厂运行独立完成的，本文根据历年的清洗经验，总结出目前行之有效的典型常规药品典型清洗方法，以供同类型水源及设备的厂家作一参考。
1　反渗透系系统的流程与运行情况
1.1　水特点
　　某某发电厂二期机组使用的水源是来自一条河流，水质特点为低浊度、高有机物，从历年的水质来看，夏季水质较好，每年的1、2、11、12是水质最差的季节，COD（锰法）最高达到15mg/l且腐植质、胶体类大分子有机物占较大比例，含盐量在700mg/l左右，正常情况下，原水的含盐量在400  mg/l左右。
1.2　反渗透设备的进水水质要求
　　反渗透膜采用陶氏公司的CPA3型抗污染复合膜，对反渗透设备的进水控制要求较严，进水水质为：SDI《4，COD〈2mg/l，浊度〈1NTU，  
1.3　反渗透设备的流程
　　根据原水水质及进水水质的控制要求，设计流程为无阀滤池出水----多介质过滤器---活性碳过滤器—精密过滤器（滤芯为4.5μm）--高压变频泵---反渗透—预脱盐水箱---预脱盐水泵---后续的离子交换设备，2*130t/h的反渗透装置膜组件16/9排列，设计脱盐率》97%，回收率75%。
1.4　反渗透系统的运行特点与清洗周期
  2014年1月，二期2*130t/h反渗透装置移交运行，膜进水水质控制在SDI为3.5-4之间，浊度小于1NTU，进水COD的含量在活性碳更换初期可达到要求，但有多个月份维持在3mg/l左右，超过进水水质要求，且有时在测定SDI的膜片上能发现有一层绿色粘状的有机物，一套反渗透装置每月制水量在5万吨左右。
　　膜的运行特点是随着运行时间的增加，反渗透装置进水压力逐渐升高，透水量降低，出力下降较快，脱盐率无变化，6个月即达到清洗周期。
　　该系统的运行参数如下：
  
2　反渗透膜清洗
2.1　污染物的确定
　　（1）从系统运行状况来看，表面上系统压差下降不明显，膜的脱盐率无变化，但实际上随着膜的进口压力提高，在同样的浓水排放流量下，膜的进水流量下降较快，导致膜的出力直线下降。因此膜存在严重的污堵现象。
　　（2）从测定精密过滤器进口SDI值时看，SDI测定的过滤膜片上能发现有一层绿色粘状胶体状有机物，表面反渗透预处理系统无法完全去除原水中的有机物，反渗透膜存在有机物污堵。
　　（3）剖开一期已换下的膜组件看，膜污染的状况主要是以有机物污染为主，无机盐垢很少。

2.2　清洗方案的确定
　　根据反渗透膜厂家提供的清洗参考，结合现场实际情况，我们采用了EDTA碱洗与柠檬酸酸洗相结合的清洗方案。具体如下：
1)  系统管路冲洗：
　　采用清洗水泵为动力，用预脱盐水冲洗整个系统管路，包括清洗管路。  
2)  分段碱洗
　　根据溶液箱及管路体积，配制好1.0%的EDTA二钠盐溶液，并用分析纯的氢氧化钠调节溶液的pH值为10.5左右，清洗液温度保持在40℃左右，  清洗分段进行，先清洗一段，再清洗二段，清洗方向与运行方向一致，清洗采用动态循环与静态浸泡相结合。
3)  一二段串联酸洗
　　参照碱洗方案，配制好1%的柠檬酸溶液，并用分析纯的氨水调节溶液的pH值为2.5左右，清洗液温度保持在40℃左右，  清洗时一、二段串联酸洗。也采用动态循环与静态浸泡相结合。
2.3　清洗的具体实施表现
1)  在清洗前检查整个清洗系统有关阀门及管路严密。
2)  在碱洗时，每一段循环清洗的时间为1个小时，然后浸泡2个小时，如此往复，控制时间为16个小时。在清洗过程中，必须控制清洗液的pH值在10.5左右，当清洗液的颜色发黄、发深，出现大量泡沫时，表明清洗效果较好。
3)  碱洗结束后，对反渗透系统和清洗管路进行大流量的除盐水冲洗。测定冲洗出水的pH值在7左右，方可实施酸洗。一、二段串联酸洗时，也采用动态循环与静态浸泡相结合，循环时间、频率与碱洗一致，有时清洗过程中清洗液的颜色会出现淡红色，这表明反渗透膜中有铁污染，氧化铁与柠檬酸络合成了柠檬酸亚铁胺络合物。
4)  清洗结束后用除盐水对整个系统进行冲洗。
2.4  清洗后的反渗透运行情况

3  总结与建议
3.1  对单一污染物的清洗，特别是对表面显示有机物污染的膜系统，采用EDTA碱洗与酸洗的复合清洗是必要的，只靠碱性配方清洗，效果难以凑效，实际上，较常见的有机物污染物表层可见到胶体或微生物，但下层可能是铁、铝等氧化物或硅酸盐垢。我们在某次清洗中根据膜厂家的建议，只采用了EDTA碱洗，结果清洗投运后膜的运行压差反升不降，后立即采用柠檬酸酸洗，膜设备投运后一切正常。
3.2  采用静态浸泡与动态循环交替清洗，省时省力，效果较好。
3.3  膜厂家在清洗配方的推荐时，往往在碱洗时要求加入阴离子表面活性剂，以利于有机物的清洗，但在实际使用时，活性剂会产生大量的泡沫，碱清洗后管道及溶液箱的清洗时间较长，易引起交叉污染，清洗时尽量不要使用。
3.4  二期反渗透设备初次投运时，在测定SDI时，过滤膜片上有细小的石英砂颗粒，后拆开反渗透膜端板，发现膜进口端已有部分砂粒，采用了镊子夹、面团粘附的方法，清除了进口端的砂粒。最后重新安装了机械过滤器和活性碳过滤器的滤料。
3.5  膜生物污染的积累会大量增加清洗次数和明显减少膜的性能，使用地表水作为水源的电厂，虽然定期再生及更换活性碳能一定程度上减小了膜的污染，但有机物的污染还是大大超出我们目前传统预处理设备的控制范围，因此使用更先进的预处理技术如超滤设备迫在眉睫，这可以大大保证反渗透系统的经济与安全性。