浅析反渗透化学清洗的实践作用

摘 要：定期对反渗透膜进行化学清洗，是解决反渗透设备污染后，运行压差升高，产品水流量减少，系统回收率降低的最有效措施。综合水温、压力、含盐量、回收率和膜的使用时间等条件对反渗透设备是否需要清洗，并根据不同的污染物和污染程度确定清洗配方，合理地对反渗透膜进行化学清洗，对保证反渗透设备的正常运行和延长膜的使用寿命是非常关键的。

关键词：反渗透；污染；清洗；膜寿命

0 概述

反渗透作为膜过滤技术在火力发电厂的水处理应用中已越发普遍，从用于离子交换的预脱盐到全膜水处理的一部分，它解决了单一离子交换设备存在的设备台数多、投资费用高、大量使用酸、碱而造成的环境污染等一系列问题。

1 我厂反渗透设备运行状况

我厂发电一分场作为东北地区最早使用反渗透进行预脱盐的单位，自1996年至2011年已有15年的运行和维护经验，从反渗透膜的使用年限看运行维护水平。从RO实际运行状况看：两套RO自1996年10月投运，第一次换膜时间均为2004年5月，膜使用年限为七年半，到2011年6月，#1RO状况良好，总压差未超过0.35MPa，而#2RO2011年4月压差升高，清洗后效果不明显，等待换膜。在脱盐率和回收率基本能保证要求的情况下，都达到了理论使用年限。本文重点从化学清洗方面进行总结和分析。

我厂水处理系统由预处理系统、反渗透预脱盐系统和离子交换除盐系统三大部分组成，其工艺流程如下：地下水→生水泵→生水加热器→高效纤维过滤器→5U保安过滤器→高压泵→反渗透（2×52m3/h）→渗透水箱→渗透泵 →逆流再生阳离子交换器→除碳器→中间水箱→中间水泵→阴浮动床→除盐水箱→除盐水泵→主厂房。

我厂使用的反渗透设备，系引进美国陶氏公司生产的复合膜。#1、2 RO出力分别为50m3/h，总出力为100t/h，脱盐率为90%，回收率为75%。每套反渗透设备由54根膜元件组成，均采用一级二段6-3方式排列布置，即一段由36根膜元件组成6个膜组件，二段由18根膜元件组成3个膜组件。

2 反渗透清洗情况及效果

反渗透设备自96年10月投运以来，由于使用地下水，加之运行过程对高效过滤器和对保安过滤器进行严格的监督检查、清洗和更换滤芯，并坚持每年对反渗透设备进行清洗，运行状况一直良好。2004年5月换膜后脱盐率97%左右，系统压差0.3MPa，产水流量50m3/h。自2006年4月份，反渗透逐步出现异常现象，产水流量约下降10%左右，脱盐率下降至91%左右。对不同于以往的情况进行了详细的分析，发现反渗透设备存在以下几方面问题：

2.1 产品水流量达不到设计要求

反渗透设备单套原设计产品水流量为50 m3/h，目前实际上只有40-45 m3/h。

2.2 脱盐率普遍降低

反渗透系统原设计脱盐率为97%以上，目前实际上只有92%左右。

2.3 各段压差明显增高

正常运行系统压差在0.3MPa左右，而目前压差最高达0.5MPa左右。

2.4 加药系统存在问题

由于自动加药系统一直未投入运行，对于母管制并联运行的两套反渗透设备，单靠人工调节加药量很难控制，长期运行中加药量的不稳定，导致反渗透膜结垢，并呈加速趋势。

3 产生原因分析

3.1 阻垢剂加入量不够

2005年8月份更换为新型阻垢剂FLOCON-260。由于FLOCON-260无化验方法，对于水处理母管制并联运行的反渗透设备，单靠人工调节加药量很难控制，阻垢剂的使用控制不当，使得反渗透进水中的加药量极不稳定，没有真正起到阻垢作用，导致反渗透膜结垢，并呈加速趋势。

盐水经过反渗透后，水中95%以上的含盐量被阻挡在浓水中，导致浓水含盐量上升（水的回收率在75%时，浓水中含盐量增加至进水4倍），盐类的这种浓缩是反渗透装置结垢的主要原因。这些物质中最常见的为碳酸钙垢、硫酸钙垢、金属氧化物垢、硅沉积物及有机或无机沉积物。由于污染物的污染速度与给水条件、运行方式等因素有关，因此应该控制产品水的回收率，使浓水流量维持在难溶盐类不会析出的状况下，既避免其离子积超过浓度积，同时要严格按照导则要求在发生污染时应及时的进行清洗，否则污染将会在相对较短的时间内使膜元件的性能遭到严重的破坏。

3.2 反渗透运行监督部分误差大

反渗透系统中的有关表计如压力表、流量表、电导表等损坏较多，现存表计误差大，无法保证正常监督反渗透设备的运行情况。

3.3 反渗透进水温度无法保證

众所周知反渗透膜有适宜的水温要求，适当地提高水温有利于降低水的黏度，增加膜的透过速度。由于加热器使用年限较长，铜管漏泄停运情况时有发生，针对此情况对生水加热器进行了全面的改造，并且增加了二次加热系统，提高了生水的加热效果，改善了反渗透的运行工况。

4 清洗方案的确定

膜的污染是一个渐变过程，所以应在早期采取措施，消除污染物，避免损坏膜元件或降低其性能。根据反渗透设计导则的要求，结合反渗透投运以来的各种情况运行、清洗的经验，为了进一步检查、验证系统结垢情况和制定符合实际的清洗方案，对反渗透系统进行检查、取样，结果如下：

RO一段压力容器进口侧第一膜元件端面有许多橡胶垫碎片等杂物。

RO二段压力容器进口侧内壁附着有一层外观为浅黄白色疏松状的垢类，根据分析可初步判断，系统内所结垢类的主要成分为硫酸钙。并且通过对一段压力容器进口侧机械杂质的清理，使一段压差有所下降。

反渗透系统的清洗是一项严谨的技术工作，清洗中稍有不慎，将会对反渗透膜造成不可弥补的损伤。因此，清洗前首先应根据系统存在的问题制订严格、科学的清洗方案，其次要严格控制清洗过程的每一个步骤，同时应严密监视清洗过程中出现的不同情况，灵活机动的调整监督手段，最终达到清洗污垢、保护设备的目的。

5 清洗过程

清理机械杂质，将一段压力容器进水端的端板打开，清理每根膜元件端头上的机械杂质。

根据清洗配方配制酸洗、碱洗、杀菌等清洗药液：启动清洗水泵循环一小时以上，使其中的药液完全溶解，并达到所需要的浓度与温度。

水清洗：启动清洗水泵，将配置好的清洗液以低流速、低压力打至反渗透设备压力容器中并置换掉原有溶液。

循环：当系统内原有水质被置换掉，全部充满清洗药液时，即可将清洗药液全部回收至清洗箱中打循环，并维持恒定的压力和温度。如果膜元件污染严重，应在清洗初期几分钟内将药液排放掉，然后再进行循环清洗。

浸泡：通常浸泡一小时即可，对于污染严重的膜元件延长浸泡时间，最多可浸泡10～15个小时。在延长的浸泡时间内，为保持较高的温度，可继续加热并保持低速循环。

大流量冲洗：用泵在一定压力下大流量循环清洗液30—60分钟。

冲洗：用反渗透产品水或除盐水冲去系统中残存的清洗液。

清洗过程中应严格控制清洗液温度、PH值、压力等在要求范圍内，不得任意超标。

6 清洗程序的规范化

配制清洗液时，应保证所用全部化学药品均是可溶的。在进入膜元件循环前药液应混合均匀。

清洗结束转入正常备用前，应先在低流量，低压力下将膜元件内的药液冲净，直至出水洁净。

在清洗循环中，清洗液温度不应超过40℃。

对于多段反渗透装置，即可分段清洗，也可串联清洗，具体清洗方式可根据膜污染情况确定。

7 清洗效果的评价

实际过程中可以把清洗前后RO运行各参数变化情况，输入反渗透“标准化运行管理软件”，进行反渗透系统清洗效果的评价。最直观的方法就是在相同的水温、流量和产品水回收率和入口水压力情况下，压差和脱盐率变化情况。反渗透系统运行状况的好坏，影响因素有进水水质成分、回收率、温度、压力、PH值及膜的运行时间等，这些因素综合构成了对反渗透膜性能的影响。

本次清洗使各种参数恢复正常，保证供给合格的除盐水。

在随后的几年里，我厂坚持对反渗透设备加强运行监督和定期清洗制度，反渗透设备运行一直很稳定，实践证明，只要按照要求对反渗透装置进行运行和维护，就能保证反渗透设备的出力和水质要求，就能保证膜寿命。

参考文献

[1]DL/T951—2005《火电厂反渗透水处理装置验收导则》中国电力出版社

作者简介

韩凤丽（1967-），女，内蒙古赤峰市，现职称：技师，学历：大专，研究方向：电厂化学水处理。