反滲透膜長周期運(yùn)行離線清洗方法探究及淺析

袁國光 關(guān)賽賽 李虹

摘要：本文通過對污染物，脫鹽率，來水水質(zhì)、清洗方法等原因進(jìn)行了剖析，通過數(shù)據(jù)分析和實際清洗使用效果，總結(jié)提出了來水水源變化下，反滲透系統(tǒng)膜經(jīng)過長周期運(yùn)行后的離線清洗方案和步驟。因此，來水污染物精準(zhǔn)分析及清洗方法的改進(jìn)，脫鹽水的脫鹽率和回收率得到了明顯提高，并且延長了清洗周期，以期為相關(guān)行業(yè)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：反滲透;脫鹽率;清洗劑;污染物;余氯;生石灰

Abstract： Through the analysis of pollutants， desalting rate， incoming water quality， cleaning methods and other reasons， through data analysis and actual cleaning effect， the off-line cleaning scheme and steps of reverse osmosis system membrane after long-term operation under the change of incoming water source are summarized and put forward. Therefore， the accurate analysis of incoming water pollutants and the improvement of cleaning methods， the desalination rate and recovery rate of desalted water have been significantly improved， and the cleaning cycle is prolonged， in order to provide reference for relevant industry personnel.

Key Words： Reverse osmosis; Desalination rate; Cleaning agent; Contaminants; Residual chlorine; Quick lime

河鋼邯鋼能源中心第七軟水脫鹽水站反滲透系統(tǒng)經(jīng)過了近8年長周期運(yùn)行，而且近幾年環(huán)保對鋼廠外排水質(zhì)要求不斷提高，水源水質(zhì)復(fù)雜，雖然污水處理廠對生產(chǎn)做了相應(yīng)調(diào)整，但部分污染物質(zhì)是去除不掉的。七軟水站反滲透膜脫鹽率下降明顯，單套產(chǎn)水電導(dǎo)率升高，離線清洗效果不明顯和運(yùn)行周期短的情況，這樣對反滲透的出水水質(zhì)造成了嚴(yán)重影響。各種污染物會對反滲透膜造成嚴(yán)重后果。因此，我們要討論的是：因來水水源變化給長周期運(yùn)行的反滲透膜造成影響的淺析及反滲透膜離線清洗的方法探究。

1 反滲透系統(tǒng)概述

河鋼邯鋼能源中心第七軟水脫鹽水站2013年投產(chǎn)，有7套一級反滲透裝置。1號到3號每套膜支共計17根;排列11：6;每套6支裝。生產(chǎn)商美國DOW公司型號BW30-400FR;4號到7號每套膜支共計28根;排列18：11。每套6支裝。一級反滲透系統(tǒng)回收率：75%，脫鹽率：98%。二級反滲透共計2套。每套膜支共計13根;排列9：4;每套6支裝。在離線清洗反滲透膜過程中，發(fā)現(xiàn)膜表面有一層白色物質(zhì)。初步判斷是它導(dǎo)致反滲透膜壓差增大，脫鹽率下降很快，給出水指標(biāo)造成嚴(yán)重威脅[1，2]。

2 反滲透系統(tǒng)運(yùn)行狀況

2020年8月七軟水站7套反滲透系統(tǒng)脫鹽率均降至84%左右，單套產(chǎn)水量降低，膜系統(tǒng)壓差升高。在線清洗效果不明顯，離線清洗后使用周期短的情況。表1為系統(tǒng)運(yùn)行約7年的數(shù)據(jù)和對系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)措施調(diào)整前的運(yùn)行數(shù)據(jù)（選取污染最嚴(yán)重的三套系統(tǒng)）[3，4]。

據(jù)表1數(shù)據(jù)分析可見，2019年12月至2020年8月，各套脫鹽率下降，產(chǎn)水量降低，產(chǎn)水電導(dǎo)率升高;一段壓差均增長較快、二段壓差增長較慢、;第5套系統(tǒng)反應(yīng)更加敏感，污染程度最嚴(yán)重。

3 脫鹽水系統(tǒng)加藥調(diào)整

（1）氧化性殺菌劑（次氯酸鈉）。由于原水余氯較高，次氯酸鈉停用。（2）非氧化性殺菌劑。定期對反滲透系統(tǒng)進(jìn)行沖擊連續(xù)性投加，尤其是夏天，防止膜元件長周期運(yùn)行中的細(xì)菌，微生物等對膜造成污染。（3）阻垢劑。投加適量的阻垢劑防止反滲透膜結(jié)構(gòu)，反滲透阻垢劑的投加方式為連續(xù)性投加，藥液的配置濃度保持在10%，加藥濃度保持在2.5ppm左右。（4）還原劑（亞硫酸氫鈉）。因來水余氯較高，可以在原水箱內(nèi)增加亞硫酸氫鈉。藥液濃度配制成10%，聯(lián)系投加，初始系統(tǒng)加藥濃度為8ppm左右。反滲透進(jìn)水余氯在高位運(yùn)行時，要適當(dāng)調(diào)整還原劑的加藥量。

4 反滲透系統(tǒng)污堵原因分析

長周期運(yùn)行的反滲透膜更容易受到污染物的污染，不同的污染物會對反滲透膜造成不同的表現(xiàn)，反滲透膜的常見污染特征如表2所示[5]：

分析可得污染的主要原因：來水水質(zhì)變化，含氧量的增高，余氯在高位值，生石灰造成鈣類沉積物，清洗方法沒有針對性，反滲透膜經(jīng)過長周期運(yùn)行性能衰減。

5 反滲透膜污染原因

當(dāng)反滲透膜性能明顯下降，單套系統(tǒng)脫鹽率降低8%，或者產(chǎn)水量降低15%～20%，而且在線化學(xué)清洗效果達(dá)不到預(yù)期，經(jīng)過離線清洗后膜的運(yùn)行周期只能達(dá)到20天左右或者更低，需要進(jìn)一步查明來水水質(zhì)變化和藥劑投加比例，可能有新的污染物質(zhì)存在，監(jiān)測來水余氯和反滲透進(jìn)水余氯，建議采用“離線+在線清洗方法”徹底進(jìn)行清洗。污染物的累積情況可以通過日常數(shù)據(jù)的膜壓差增大、產(chǎn)水電導(dǎo)率、脫鹽率變化等參數(shù)直接觀察。對于長周期運(yùn)行的反滲透膜有必要定期采用離線化學(xué)清洗。清洗前先確定污染的類型，制定清洗方案，針對性的進(jìn)行清洗。應(yīng)采用在線化學(xué)清洗和離線化學(xué)清洗同時對長周期運(yùn)行的反滲透膜進(jìn)行清洗。對長周期運(yùn)行的反滲透膜必須進(jìn)行深度且徹底的離線化學(xué)清洗才能較好的恢復(fù)膜的性能。

6 長周期反滲透膜離線清洗的操作步驟

離線清洗設(shè)備的操作步驟：（1）把反滲透設(shè)備上拆下來的膜元件依次裝進(jìn)離線清洗設(shè)備。（2）清洗水箱里加滿一級產(chǎn)水，開高壓泵進(jìn)行沖洗，沖到離線清洗設(shè)備濃水浮子流量計水質(zhì)清澈。（膜元件在大設(shè)備里，單支膜殼是由6支膜組裝的，在線沖洗肯定不到位，壓力和流速也達(dá)不到，在膜里面的污染物也沖洗不出來）。（3）沖洗完畢后，給單支膜做離線清洗前的性能檢測（膜壓差、流量、脫鹽率），把進(jìn)水壓力調(diào)到1.0MPA，濃水調(diào)到5t/h左右。產(chǎn)水用電導(dǎo)儀測脫鹽率并記錄。（4）先給堿性的清洗箱內(nèi)加約三分之二一級產(chǎn)水水和10%堿性清洗藥劑，用液堿調(diào)PH。溫度控制在40度左右，PH控制在12左右。（5）開高壓泵進(jìn)行清洗循環(huán)。倒單支膜清洗的進(jìn)水和出水閥門。隨時測PH，必須要時進(jìn)行補(bǔ)藥，保證清洗濃度，壓力控制在0.4MPA以下。（6）堿性專用清洗藥劑清洗完畢后，用一級產(chǎn)水進(jìn)行沖洗，出水PH沖洗到中性（7左右）。（7）沖洗到中性后，進(jìn)行堿性清洗后的性能檢測（膜壓差、流量、脫鹽率）。堿性藥劑清洗后一般會膜壓差下降、流量大、脫鹽率下降，堿性專用清洗劑對反滲透膜孔有擴(kuò)張作用，促使膜表面污染物與膜脫離。（8）先給酸性的清洗箱內(nèi)加約2/3一級產(chǎn)水水和10%酸性清洗藥劑，用鹽酸調(diào)PH。溫度控制在35℃左右，pH控制在3左右。（9）開高壓泵進(jìn)行清洗循環(huán)。倒單支膜清洗的進(jìn)水和出水閥門。隨時測pH，必須要時進(jìn)行補(bǔ)藥，保證清洗濃度，壓力控制在0.4MPA以下。（10）酸性專用清洗藥劑清洗完畢后，用一級產(chǎn)水進(jìn)行沖洗，出水pH沖洗到中性（7左右）。（11）沖洗到中性后，進(jìn)行酸性清洗后的性能檢測（膜壓差、流量、脫鹽率）。這個檢測數(shù)據(jù)和清洗前檢測數(shù)據(jù)做對比，就能看出離線清洗的結(jié)果。（12）離線清洗后的膜元件裝進(jìn)在線設(shè)備，設(shè)備運(yùn)行[6]。

7 調(diào)整后系統(tǒng)運(yùn)行情況

通過以上改進(jìn)的有效措施后，觀察5#反滲透系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行由25d延長至60d，脫鹽率達(dá)91%，反滲透系統(tǒng)壓差2.0MPa，產(chǎn)水量125以上，運(yùn)行比較穩(wěn)定。

8 結(jié)論

通過對長周期反滲透系統(tǒng)參數(shù)和污堵原因進(jìn)行分析，結(jié)果表明，污染源主要是生石灰造成鈣類沉積物和有余氯在高位值運(yùn)行。污染的主要原因是來水水質(zhì)變化，來水電導(dǎo)率較高，含氧量的增高，之前的離線清洗方法沒有針對性。日常運(yùn)行維護(hù)管理長周期的反滲透膜過程中，建議注意以下幾個方面。

（1）定期清理加藥箱。保證各水箱和藥劑水箱不被污染。（2）在更換保安過濾器濾芯過程中要觀察污染物變化，并記錄數(shù)據(jù)，摸索規(guī)律。（3）加強(qiáng)來水余氯和pH監(jiān)測，來水余氯較高時，及時反饋，并在原水箱投加還原劑，防止余氯過高氧化膜系統(tǒng)，使超濾產(chǎn)水的余氯保持在0.5～1.0ppm，同時加強(qiáng)對余氯的監(jiān)測，必要時可在原水箱增加還原劑的投加。（4）化驗中水水質(zhì)，污水廠加強(qiáng)來水監(jiān)測，重點(diǎn)是余氯和電導(dǎo)率的跟蹤監(jiān)測。（5）重視長周期反滲透設(shè)備啟動前的低壓沖洗步驟和沖洗時間。（6）反滲透膜經(jīng)過長周期運(yùn)行，受到新污染的沖擊，恢復(fù)效果緩慢，所有更需要加強(qiáng)日常運(yùn)行的監(jiān)測和化驗指標(biāo)記錄，尤其是來水的水質(zhì)分析，早發(fā)現(xiàn)早清洗。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉茂舉，龔福忠，鐵云飛，等.反滲透膜法處理磷酸鐵生產(chǎn)廢水的零排放工藝研究[J].無機(jī)鹽工業(yè)，2021，53（8）：101-105.

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[3] 朱佳麗.反滲透膜的生物污堵處理研究[J].清洗世界，2021，37（7）：70-71.

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[5] 陳建花.關(guān)于電廠化學(xué)水處理中反滲透膜技術(shù)的應(yīng)用探討[J].當(dāng)代化工研究，2021（14）：119-120.

[6] 孫江虎.脫鹽水站濃水反滲透系統(tǒng)的節(jié)水改造[J].中國給水排水，2021，37（12）：156-159.