EDI工艺的化学清洗与对冲

朱 琳，朱 虹

（1.菏泽发电厂，山东 菏泽 274032；2.新汶矿业职工大学，山东 新汶 271100）

0 引言

EDI电除盐工艺相对混合离子交换工艺是一种新技术，它的电再生工艺和清洗方法，国内还没有很成熟的技术，国电菏泽发电厂三期水处理EDI装置自2006年6月投运以来，由于各项指标控制严格，运行情况基本良好。但是，因为水处理原水采用循环冷却排污水，城市中水其水质较差，含盐量、有机物、细菌含量较高。再加上设备长期的连续运行和来水水质不稳定等原因，直接影响到化学的预处理和全膜脱盐处理的正常运行，给膜工艺处理增加了处理难度。RO（反渗透）的化学清洗由原来的6个月清洗一次增加到3个月清洗一次。EDI装置的产水量和脱盐率也有不同程度的下降。其中，2006～2009年由于EDI装置的连续长期运行，产水量由原来的单套50 t/h下降到42 t/h。同时进出水压差明显增大，进水压力有初启动的0.25 MPa上升到0.5 MPa左右。直接影响到设备的安全运行和机组的正常供水。

针对这一现象，进行了全方位的取样化验分析论证，在取得第一手判断数据后，先后联系并配合EDI厂家对EDI装置进行了系统对冲、化学清洗和强电流电压再生。经处理后的EDI装置，系统的压力、压差、流量和各项控制指标恢复到初投运的规定值，系统运行恢复正常良好。

1 EDI膜块的污堵、污染与结垢

1.1 EDI膜元件污堵、污染及结垢原因

菏泽发电厂采用全厂6台机组循环冷却水排污水和城市中水做为水处理的水源，来水电导率不稳定，一般在1 500～3 800 μS/cm之间，循环水浓缩倍率是地表水（黄河水）的3～4倍，水中有机物和细菌含量及各种杂质都比较高。如果前期系统和予处理控制不好很容易造膜元件污堵、污染与结垢。如果运行中各项指标及加药参数控制不当也会造成膜的污染。

1.2 EDI膜元件受到污堵、污染及结垢的不同处理方式

由于我厂水处理水源采用的水质不同，水质每天的变化都有较大的波动，再加上不同的季节用水不同，水的温度对膜元件的运行有很高的要求，另外，循环冷却水需要定期加入杀菌灭藻剂。在很大程度上增加了预处理和膜处理的控制难度。所以，预处理的加氯杀菌和RO（反渗透）进水前的亚硫酸氢钠加药还原调整，每时每刻都在根据余氯的变化情况进行改变。通过近几年的运行观察和调整，总结出一套适应我厂对UF（超滤）、RO（反渗透）、EDI（电除盐）污染、污堵及结垢的化学清洗方法。在这里，主要谈一下EDI膜元件受到污堵、污染及结垢后的不同处理方式。

（1）膜元件的污堵。膜元件的污堵与污染、结垢后的处理方式有所不同，膜元件污堵主要是水中的细密的颗粒杂质进入EDI膜元件，这些颗粒杂质主要是附着在阴阳离子膜表面，系统运行过程中直接影响到产水量和系统压力。但对产水质量没有直接的影响。可以通过系统对冲反洗进行处理。

（2）膜元件的污染及结垢。膜元件的污染与结垢主要是与上一级系统处理水质好坏以及膜块电再生的控制调整有很大关系，UF（超滤）、RO（反渗透）的出水质量、预处理的效果以及各种加药效果好坏都有着直接的关系，其中EDI膜块的加电情况（电流、电压）以及浓水排放率、产水回收率都是影响设备运行质量的原因之一。这些问题会直接导致系统的产水质量下降，脱盐率降低。其原因是膜元件污染或结垢，这种情况采用一对一反冲洗是不能恢复原设计出力的，这需要根据污染和结垢情况进一步进行化学加药清洗，和适当的消毒杀菌才能恢复到原出力设计值。

2 EDI膜元件的反冲洗与化学清洗

很多使用EDI工艺的厂家，膜工艺系统都没有配备EDI反冲洗装置，根据自己的情况在EDI设备的进水管和产水管以及化学加药清洗系统进行的一定的改造，在EDI装置的进水管、产水管和浓水回流管上分别加一路三通并联接在化学清洗系统上，既能进行反冲洗也能进行化学清洗。

2.1 反冲洗与系统改造

EDI的反冲洗。利用一台运行的EDI设备的产水反方向对另一台EDI设备进行冲洗，其目的，就是将附着在另一台EDI膜元件中阴阳离子交换膜表面上的颗粒杂质冲洗清除干净，恢复膜块的水通量，将这个冲洗过程称之为对冲。

由于EDI工艺在安装过程中没有设计专门的反冲洗装置，不可能利用现有的设备进行反冲洗，只有通过设备改造来完成，通过管路改造系统对接，完成了一套独立的反冲洗与加药清洗综合系统，解决了EDI设备的系统缺陷。

反冲洗对接方式。一套EDI装置的进水管、产水管、浓水管、调节水管与另一套EDI装置的进水管、产水管、浓水管、调节水管分别进行三通对接，一路用来系统对冲，一路用来加药清洗，使其形成运行过程中关闭对冲和清洗，化学清洗过程中将运行产水门关闭，做到互不影响。也就是说正常运行的EDI装置的产水管、浓水管与被反洗EDI装置的产水管、浓水管相连对接两端分别增加一个阀门便于操作，运行中的EDI产水进入被反洗EDI膜元件的阴阳离子膜再通过被反洗EDI膜块的进水管、进水调节管最后通过进水门后的排放口以及清洗装置的排放口排入地沟。

注意事项。每一组EDI膜块都配有一套浮子流量计，浓水回流管也配有一套单独的浮子流量计，用于调节进出水量的大小，同时产水管和浓水回流管各配有一套单项阀（逆止阀），在反洗过程中，要将浮子流量计的浮子拆除，单项阀（逆止阀）进行反装，防止被反洗的EDI膜块装置不过水，达不到反洗效果。 EDI膜块反洗前，首先关闭EDI产水箱和浓水回流水箱的进水门，防止水质交叉污染和反洗水量不足。反洗水压力不要超过0.4 MPa，防止膜片超压，损坏膜元件。值得注意的是，冲洗和化学清洗必须首先切断整流柜的电源，操作过程是在就地“手操”和“点操”中完成。

2.2 化学清洗的前提条件

以下条件任何一项超标则需清洗：

（1）水温度和流量不变的情况下淡水压差增加30%；

图1 EDI膜块与膜块的反冲洗平面图

（2）水温度和流量不变的情况下浓水压差增加30%；

（3）水温度和流量及进水电导率不变的情况下产水电阻率下降；

（4）水温度不变的情况下模块电阻增加20%；（5）产水量不变的情况下脱盐率明显下降。

2.3 化学清洗过程及注意事项

清洗之前，需要先分析污堵类型。对有机物污染较严重的情况，需延长碱洗时间，必要时，碱洗后再进行一次简单酸洗。对无机盐结垢较严重的情况，需延长酸洗时间，酸洗后再进行简单碱洗或水洗。一般情况，酸洗清洗无机盐垢，碱洗清洗有机物和微生物。

每类清洗后，务必用RO出水冲洗干净，才可进行下一类清洗，禁止酸、碱在系统里混和。循环清洗EDI系统时，进水压力务必保证≤0.4 MPa。较高的药液温度有利于化学清洗，一般可用清洗水箱电加热，对酸洗可加热至30～35℃，对碱洗可加热至35～40℃，但药液温度不可太高，太高的温度会引起EDI膜元件降解。

较严重的污堵还可以采用浸泡的措施，即循环清洗2 h后（或更长时间，最好清洗至酸、碱浓度不再变化时），停清洗泵，使EDI膜浸泡2～4 h左右，然后再循环15～30 min，若一次清洗不理想，需分析原因，必要时可以再进行一次清洗。

药洗完成后进行清水冲洗，可冲洗掉尚未溶解的物质与不溶性物质。日常操作时必须测量和记录膜元件的压力和压差变化，随着元件内进水通道被堵塞，压差将增加。如果进水温度降低，元件产水量也会下降，这是正常现象而非膜的污染所造成的。通常情况下，压力控制失常或回收率的增加将会导致产水量的下降或盐透过率的增加，此时膜元件一般不需要清洗。

注意事项。化学清洗要根据污染和结构情况选择清洗方式。一般在高pH清洗（如NaCl/NaOH）前进行盐水冲洗，除去重金属离子和硬度离子，先做高pH清洗再做低pH清洗，低pH清洗会使有机物或微生物膜更难除去，在两种高pH溶液清洗间不用进行盐水冲洗，如进行过碳酸钠清洗和NaCl/NaOH清洗，在高pH溶液清洗和低pH间应进行盐水冲洗，避免因中和反应降低清洗效果。在进行过碳酸钠清洗或过乙酸清洗前应进行盐水冲洗。除去可能会催化氧化树脂或膜的离子，最好一次通过（避免循环）。化学清洗结束后应先用清水冲洗至少10 min再通电，需要逐渐调高电压，直接设定到运行电流。

2.4 清洗过程及药品配置

（1）盐酸溶液（2%）循环清洗30 min；（2）水冲洗20～30 min；

（3）氯化钠（5%）清洗30 min；

（4）水冲洗20～30 min；

（5）氯化钠（5%）加氢氧化钠（1%）循环清洗30 min；

（6）水冲洗20～30 min；

（7）清洗结束后电再生至产水合格。

注：EDI清洗药品必须为化学纯或分析纯。

表1 化学清洗配药比例

2.5 EDI化学清洗药品及其作用

HCl：仅清洗，除去硬度结垢，金属氧化物。

NaCl/NaOH：仅清洗，除去膜和树脂上的有机污染物。

NaOH：清洗、消毒，除去微生物膜和SiO2。

过碳酸钠：清洗消毒，除去有机污染，颗粒污堵，微生物膜，杀灭细菌。

过乙酸（Minncare 或 P3 Oxonia）：仅消毒，杀死细菌。

2.6 EDI装置杀菌消毒

EDI杀菌要采用非氧化性的杀菌剂，如过乙酸或过氧化氢混合杀菌消毒。与水的配比要根据污染情况或者厂家提供数据而定。消毒前后，首先用5%NaCl液冲洗模块，NaCl冲洗可去除金属离子，如Ca2+、Mg2+。

举例：过碳酸钠循环洗，配制参照表2。

表2 杀菌剂配药比例

盐水消毒。应确保所用模块可用盐水消毒，当用热水消毒时，进水压力应小于≤0.2 MPa，注：升温过程中防止高温对模块的冲击。水温升至60～80℃，时间控制在5～10 min。关加热器和循环泵，开排水，漫漫加入水至清水箱使温度从80℃降至45℃，关闭所有阀门及清洗系统，将出水浓水排地沟，进水10 min并调整流量至正常操作，冲洗结束后EDI通电。检测各水质合格情况至正常操作位置。并重新调整进水流量和压力以及电流、电压。

3 EDI膜元件的电再生

EDI清洗后的操作与调整。EDI系统化学清洗后不能直接投入运行，因为它的产水达不到合格条件，如果直接投运EDI系统很可能会造成再次污染与结垢。EDI工艺最大的优点是能在运行中完成再生，再生中运行。再生时，EDI膜元件在调整好的电流、电压下自动完成这一程序，关产水回流阀和浓水回流阀，开产水排放气动阀和浓水回收阀 （开度与清洗前一样），等EDI产水电阻率合格后，开产水阀（开度与清洗前一样），关产水排放气动阀，设备投入运行。

EDI的加电再生过程。电再生过程中还要根据出水电导率的情况调整整流柜电流、电压，同时严格计算出每一个膜块的电流承受值，防止EDI膜块过热或被击穿。在强电流再生过程中等出水电导率下降后，再将整流柜电流、电压恢复到原设定值，严格控制EDI单块模块电流大于4 A，最佳控制值为1.6～2.8 A之间。

4 结语

由于膜处理工艺在发电厂中的运用越来越广泛，因水质的问题运行中难免出现这样那样的问题，结合我厂水处理膜工艺4年来出现的问题及处理方式，仅供大家参考借鉴。