浅谈水处理系统反渗透的化学清洗

浅谈水处理系统反渗透的化学清洗

曹莉

（黄陵矿业煤矸石发电公司陕西黄陵727307）

摘要：反渗透技术是一项现代高新技术，它作为一种水处理设备，以其高效、稳定、自动化程度高优势倍受人们的关注，但反渗透使用中仍存在一些问题，膜性能受外界条件影响明显，容易受到污染，而有效的化学清洗将对延长膜寿命及反渗透运行发挥重要作用。本文就电厂水处理中反渗透的化学清洗问题进行探讨和分析，使得人们对反渗透工作原理及清洗维护有更深的认识。

关键词：反渗透膜；水处理方法；工作原理；化学清洗

1、关于黄陵煤矸发电厂反渗透系统概述况

黄陵2*300MW煤矸石发电厂采用地表水作为水源，经反渗透系统脱盐后，作为锅炉补给水。反渗透水处理系统包括原水预处理、反渗透装置、EDI电除盐。该工艺流程为：上疹子来水→工业蓄水池→换热器→双介质过滤器→超滤→一级反渗透→除碳器→二级反渗透→EDI→除盐水箱→锅炉。其中地表水分别经絮凝沉淀、杀菌过滤后作为反渗透进水水源，在保安过滤器前投加膜阻垢剂。

该水处理系统反渗透装置分两级2组脱盐，一级每组21个美国陶氏膜筒，排列方式为14：7，每支膜筒装6支BW30-400FR膜，每组共计126支膜。设计回收率75%，即产水率100m3/h，浓排水量30m3/h；二级每组7支膜筒，排列方式为5：2，每支膜筒装6支LE-440i膜，每组共计42支膜。设计回收率85%，即产水率60m3/h，浓排水量11m3/h。产品水经下一级脱盐处理，一级浓水重新回收至辅网，二级浓水直接回收至超滤水箱重新利用。

2、反渗透膜的工作原理

反渗透技术是利用压力差为动力的膜分离过滤技术，其孔径小至纳米级，在一定压力下，H2O分子可通过RO膜，而原水中无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法透过RO膜，从而使透过的纯水和无法透过的浓缩水严格分离。

2.1反渗透运行参数变化情况

污染性质和污染速度取决于各种因素，污染是渐进发展的，若不尽早控制，污染将会在相对较短的时间损坏膜元件，同时反渗透系统产水量逐渐达不到额定产水量。因此，通过查阅反渗透运行记录，可了解运行参数变化情况。

表1一级1号反渗透运行参数

从表1中可见，一段进水压力，一段压差、二段间压差和产水量均显著变化，且发现自投运到化学清洗前，原水水质基本不变化，产水段电导始终维持在（38.4-40.9）us/cm，整体脱盐率变化不大，而产水显著减少。初步判断，装置性能下降的原因系有机物、微生物及污垢所致。

2.2反渗透污染物分析

为提高化学清洗的效果，清洗前有必要对污染物进行分析，确定污染物的种类。在掌握污染物种类、成分、数量的基础上，选择合适的清洗药剂是清洗成功的关键步骤所在。

2.2.1无机盐垢的确认

原水中含有的溶质决定盐的种类，通过了解原水中各类结垢性离子质量浓度，来确定RO系统二段结垢的主要成分。取膜表面水样分析，依照数据结果，按回收率75%计算，各种离子4倍浓缩后，通过浓差极化作用会导致碳酸盐垢及硫酸盐垢生成。因此，确定RO系统污染主要以碳酸盐垢及少部分硫酸盐垢为主。

2.2.2有机物及微生物的确定

取10ml原水，在206KPa的给水压力下，置于微孔0.45um滤膜的测量装置上过滤不到水为止，测定反渗透进水污染指数（SDI）。取下滤膜，进行灼烧实验。550℃灼烧减量所占比例为93.12%，750℃干燥至恒重后，剩余无机盐所占比例为6.88%。因此，可以认为微孔滤膜上截留物以有机物和微生物为主。

3、清洗药剂及方案

依据上述实验结果，确定装置污染系有机物、微生物一级碳酸盐垢为主，清洗药剂主要特点：膜杀菌剂，为非氧化性杀菌灭藻剂，能有效杀死膜表面细菌、真菌和藻类，并对生物黏泥具有剥离作用；LX-MA10膜碱洗剂，能有效去除胶体、有机物、微生物、二氧化硅及硫酸盐垢类，具有迅速恢复膜通量、不伤膜，不产生二次污染等特点；LX-MC2膜酸洗剂，可去除附着在膜表面的碳酸盐、硫酸盐垢及金属氧化物垢类。

本次清洗采用在线化学清洗，该反渗透自带化学清洗系统，主要设备有RO清洗水箱（V=7M3，碳钢衬胶）、清洗保安过滤器（精度5um）、RO清洗水泵（型号IH125-100-200B；H=36m；Q=126m3/h）。本次清洗采用一段、二段并联清洗方式，依照杀菌剂、碱洗、酸洗的清洗方案。清洗控制条件：杀菌剂，清洗时间0.5h，碱碱洗均在2.5h；清洗温度均控制在25-35℃；清洗压力均维持在0.30MPa左右。

3.1杀菌清洗

清洗水箱注入约7M3除盐水，启动RO清洗泵建立循环回路，向清洗水箱注入15L膜杀菌剂，循环清洗0.5小时。

3.2碱洗

停止RO清洗水泵，在水泵与水箱之间建立局部循环；重新开启清洗水泵，并配置碱溶液：取碱清洗剂300Kg置于清洗水箱内，直至清洗罐内碱液均匀，开始碱洗.排放最初10%的碱液.因为这部分碱液具有较高浓度的污染物。

在此期间分时间段观察指标变化情况.并监测RO水箱PH值11-12，随着清洗过程延续，一段、二段进水压力逐渐降低，最后恒定。而浊度均逐渐增加，最后恒定。有机胶体等污染物被有效清洗下来，说明碱洗过程可以结束。缓慢关闭清洗泵出口门，停清洗泵。排放碱液后，向清洗水箱内注入脱盐水。当浓排水电导率约小于50us/cm、PH在7左右时，停清洗泵碱洗结束。

3.3酸洗

清洗水箱内注入除盐水，在清洗水泵与水箱之间建立局部循环；重新开启清洗水泵，并配置酸溶液：取酸膜清洗剂300Kg置于清洗水箱内，直至罐内碱液均匀，开始碱洗.排放最初10%的酸液.同样这部分酸液具有较高浓度的污染物。

在此期间分时间段观察指标变化情况.并监测RO水箱PH值1-2，随着清洗过程延续，一段、二段进水压力逐渐降低，最后恒定；而PH逐渐增大，最后恒定。说明碳酸盐等污垢物已完全被清洗下来，酸洗过程可结束。缓慢关闭清洗泵出口门，停清洗泵。排放碱液后，向清洗水箱内注入脱盐水。当浓排水电导率约小于50us/cm、PH在7左右时，停清洗泵，酸洗结束。同时启动低压冲洗30min，测产品水电导率＜30us/cm时，恢复系统正常状态。

4.清洗结果

经过上述步骤清洗后，该装置一段进水压力达到标准值，产水量达到设计值的98%，提高了反渗透系统的回收率。节约大量水资源，说明本次清洗取得了较好的效果。

5.建议

整个制水系统加强反渗透处理前的系统运行控制，采用周期性杀菌剂、氧化性杀菌剂与非氧化性杀菌剂相结合，控制生物污染。同时，在保安过滤器前投加浓度80mg/L膜杀菌剂及浓度为200mg/L还原剂，采取制水期间加药泵连续加药方式。从而减少有机物，氧化物对膜的污染及伤害，延长膜清洗周期，增加膜使用寿命，提高反渗透系统的运行经济性和可靠性，保证锅炉安全经济运行。

参考文献：

[１]何进崇.关于电厂水处理反渗透系统的化学清洗【J／OL】。当代化工研究，2018（09）：6-7[2018-09-12]。

[２]李梦佳，浅谈反渗透清洗技术【J】。清洗世界

[３]康永，膜污染机理与化学清洗方式研究【J】。清洗世界