反渗透膜污堵的原因及防治措施

杜洋，付凯匀，陈颖，殷炳华，裴真，马凯，朱岩

(1.安徽华塑股份有限公司，安徽 滁州 233290; 2.东北大学资源与土木工程学院，辽宁 沈阳 110819)

安徽华塑股份有限公司(以下简称安徽华塑)机械动力厂脱盐水站近年来运行不稳定，反渗透膜污堵迅速、清洗频繁；不论是在线还是离线清洗，效果均不理想，生产极为被动。脱盐水装置设计产能为420 m3/h,预处理水源来自中水回用、河水净化系统、反洗水回用、冷凝液回用。

1 存在的问题

(1)预处理水质复杂，药剂种类多。

(2)反渗透膜污堵迅速，平均10天须化学清洗1次，清洗后效果不明显。

(3)保安过滤器滤芯脱落频繁，平均10天更换1次。

2 原因分析及采取的措施

2.1 预处理水质复杂，药剂种类多

(1)原因。

安徽华塑拥有5个基层生产厂，4座循环水站。因各基层厂生产工艺要求不同，药剂投加量也各不相同，循环排污水中药剂残留量高达70×10-6。

(2)采取的措施。

暂停中水使用，反渗透膜污堵速率降低。对各基层厂循环水使用药剂与脱盐水站使用的药剂进行兼容试验，虽未发现肉眼可见的不溶物，但对反渗透膜的污堵程度需做进一步的定量分析。

2.2 保安过滤器滤芯脱落频繁

(1) 原因。

一级保安过滤器和化学清洗保安过滤器存在以下缺陷：①滤芯安装形式为直接插入花板孔，没有固定装置，在设备运行中容易晃动，造成污染物泄漏。当受到瞬时冲击时，滤芯容易脱落。②化学清洗装置保安过滤器在化学清洗循环时，清洗出来的污染物再次进入反渗透膜流道，致使反渗透膜元件清洗无效果，越清洗越差。保安过滤器滤芯脱落如图1所示。

图1 保安过滤器滤芯脱落照片Fig.1 Photo of filter element falling off security filter

(2)采取的措施。

①更换保安过滤器，符合规范的保安过滤器结构如图2所示。②按时检查保安过滤器进出口压差，达到0.1 MPa时更换滤芯。

1—支脚;2—封头;3—筒体;4—快开法兰及封头;5—悬吊装置; 6—首轮及丝杆;7—自动排水阀;8—进水挡板;9—名牌; 10—压板;11—紧固螺杆与螺母;12—滤芯;13—固定多空板; 14—多孔板;15—滤芯承插座。

图2保安过滤器结构

Fig.2Structureofsecurityfilter

2.3 膜污染物

2.3.1 原因分析

(1)打开反渗透膜进水侧端盖，第一支膜污染严重。反渗透膜进水侧端盖如图3所示，第一支膜污染图片如图4所示。

图3 反渗透进水侧端盖照片Fig.3 Photo of inlet side end cap of reverse osmosis filter

图4 第一支膜污染图片Fig.4 Photo of polluted first membrane

(2)将反渗透膜进水流道污染物刮出做定量分析，结果如表1所示。

表1 反渗透膜进水流道污染物定量分析Table 1 Quantative analysis of pollutant in inlet passage of reverse osmosis filter

从表1数据可知：污染物主要为有机物，此外还含有一定比例的铁和铝以及少量的碳酸盐垢。说明膜污染物中的铝和铁来自聚合双酸铝铁药剂在水体中的残留。通过对预处理水源进行铝铁含量分析，中水预处理聚合双酸铝铁药剂投加量是净化水预处理药剂投加量的1.5倍，分析结果如表2所示。

表2 预处理产水、反渗透膜进水中铝和铁的残留量Table 2 Aluminum and iron contet in water flowing out of pretreater and in water feeding to reverse osmosis filter

从表2数据可见：①药剂投加量不同，水体中残留的铝含量也不同，须在控制水质的基础上降低混凝剂的投加量；②依据膜手册规范(反渗透进水含铁质量分数≤0.05×10-6,含铝质量分数≤0.05×10-6)，安徽华塑反渗透膜进水铝和铁含量均超标。

2.3.2 采取的措施

(1)针对水体中的有机物，在预处理水质中增大次氯酸钠投加量，控制游离氯质量分数在(0.5～1)×10-6。

(2)调整反渗透杀菌剂的种类，由异噻唑啉酮改为有机溴类；调整反渗透杀菌剂的投加方式，由原来7天投加1次(100×10-6)改为5天投加1次(100×10-6)。

(3)在保证预处理水质合格的前提下，降低回用、净化系统混凝剂聚合双酸铝铁的投加量，聚合双酸铝铁投加量越低，水体中的铝和铁残留量越低。

用烧杯进行试验，考察絮凝剂投加浓度不同对预处理水的浊度和铝含量的影响，结果如表3所示。

表3 预处理水的浊度和铝含量Table 3 Turbidity and aluminum content of pretreated water

2.4 预处理水箱防腐层脱落

(1)原因。

脱盐水系统预处理各级水箱内部均采用聚脲防腐，因使用时间已有6年，超滤水箱防腐层严重脱落(见图5),在保安过滤器滤芯失去截留作用时，进口膜流道堵塞，造成一段压差较高，清洗无法去除。

图5 防腐层脱落照片Fig.5 Photo of anticorrosive layer falling off

(2)采取的措施。

超滤水箱重新做防腐后，堵塞状况好转。建议各级水箱重新做防腐，并在脱盐水装置界区内新建一个多功能水箱作为备用。

2.5 膜结垢污堵

(1)原因。

预处理水硬度高，pH值不稳定，水质波动大，反渗透回收率75%，盐分的浓缩会导致钙镁离子浓度升高，碳酸钙、碳酸镁在反渗透膜上析出，造成结垢污堵。

(2)采取的措施。

①将阻垢剂投加量由3×10-6调整为4×10-6。

②在反渗透进水总管上投加盐酸，调控pH值在7.5左右，解决结垢造成的污染问题。

2.6 反渗透清洗阀门内漏

(1)原因。

部分反渗透清洗阀门存在内漏情况，在清洗过程中清洗液被不断地稀释，影响清洗效果，造成药剂大量浪费。

(2)采取的措施。

采用探测法排查内漏的阀门，发现6只阀门内漏，并对其进行更换。阀门更换后，反渗透循环清洗时的药剂浓度得到有效控制。

2.7 反渗透低压冲洗

膜污染是膜接触的某些物质在膜表面或者膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或者堵塞。堵塞后对运行的反渗透装置停机进行低压冲洗。

3 反渗透技术改进前后运行数据

对反渗透膜污堵采取一定的防治措施后，一级反渗透和浓水反渗透系统运行良好，运行数据见表4和表5。

表4 一级反渗透运行数据Table 4 Operation data of primary reverse osmosis filter

表5 浓水反渗透运行数据Table 5 Operation data of primary reverse osmosis filter for concentrated water

4 结语

通过改进工艺，调整药剂投加量，低压冲洗膜表面的附着物，加大预处理进水指标的控制，反渗透膜运行周期延长2倍多，为反渗透系统长期稳定运行提供了保障。