反渗透离线清洗技术研究
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作者: 王鹏辉
摘要 本文分析了电厂反渗透系统运行流程及反渗透膜污染的主要原因与污染物种类，介绍了反渗透离线清洗技术原理及清洗方法。
关键词 反渗透；离线清洗；技术
中图分类号TM62 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）35-0061-02
0 引言
反渗透膜法水处理工艺是目前公认为水除盐最有效的技术之一。但是由于反渗透膜在正常运行过程中不可避免地会被无机盐垢、胶体、微生物、金属氧化物等污染。这些物质沉积在膜表面上，将会引起反渗透装置出力下降或脱盐力下降。因此为了恢复良好的透水和除盐性能，需要对膜进行化学清洗。通过离线清洗技术，可基本恢复滤元通量，显著降低过滤器进、出口压差，延长滤元的使用寿命，对提高反渗透系统的工作效率具有重要现实意义。
1 反渗透系统流程与运行情况
根据电厂锅炉生产工艺中对进水水质的控制要求，设计反渗透系统运行流程为：机组循环水排水或水库水（深井水）→生水池→生水泵→机械搅拌澄清池→无阀滤池→清水箱→清水泵→PCF过滤器→超滤组件→超滤水箱→超滤出水输送泵→反渗透保安过滤器→高压泵→反渗透组件→淡水箱→淡水泵→二级除盐系统。从反渗透系统工艺流程来看，反渗透膜的进水虽然经过了复杂的前置系统处理，但是仍有较多的杂质，比如少量的悬浮物、胶体、微生物和各种金属氧化物等，这些物质如果沉积在膜表面，膜表面流体中溶质（截留物质）浓度不断增加，逐渐高于主体流体的浓度，产生浓差极化现象，致使浓度边界层的过滤阻力增加，就会堵塞膜的透水通道，膜通量下降，从而大大降低系统出力。
2 膜污染的主要原因与污染物种类
一般认为有3种情况可使膜性能下降：一是膜本身的化学变化，包括膜的水解、游离氯等的氧化以及强酸强碱的作用；二是膜本身的物理变化，包括压密、反压力作用使膜被破坏；三是膜受污染，这主要包括结垢物、微生物、胶体、悬浮物、有机物等在膜面及内部污染堵塞。这3种情况都可使膜性能下降，并造成进水压力升高、产水量下降、脱盐率下降。
膜污染常见的污染物种类主要有以下几种：
1）胶体污堵
在地下水和地表水中，总含有铁铝胶体、硅胶体、有机质胶体及预处理时加入的混凝剂、助凝剂、阻垢剂等形成的胶体，在膜表面都可能沉积这些物质，从而形成胶体污堵，降低系统产水量，脱盐率下降。
2）生物污堵
由于单一的杀菌剂不能全部杀死水中的各种细菌微生物，系统设在死角区或停用时间过长造成细菌微生物生长繁殖，粘附在膜表面形成生物粘膜，使系统运行压差升高，产水量下降，脱盐率先是略有上升，然后降低。
3）化学结垢
化水结垢往往是被浓缩盐水中过量的溶解盐沉淀而结垢。表现为原段压降升高，脱盐率下降，出力降低。
4）颗粒堵塞
由于系统投运时冲洗不彻底，保安过滤器缺陷致使泥、细砂等腐蚀碎片通过，从而导致运行压差高，使膜边上的膜片脱落堵在下一个膜的前端，造成压降升高、出力减小。
3 反渗透膜的离线清洗技术
3.1 清洗技术原理
离线清洗是单独拆出运行系统中的渗透膜，利用专业清洗装置对渗透膜进行清洗。通过物理和化学的共同作用达到清除污垢、恢复膜元件性能的目的。其系统组成包括：清洗配液罐（按清洗药剂的酸碱性分为碱性液和酸性液，罐内可以安装加热盘管）、清洗泵、过滤器、原水泵、RO泵（高压泵）、RO膜组（压力容器）、压力表、温度计、pH计、流量计、阀门、管道以及控制仪表等。离线清洗可以充分发挥清洗装置的优势，先对膜元件性能参数进行测试，然后针对污垢特点使用不同的清洗药剂反复、交替进行清洗。化学药剂的使用针对性强、除垢率高，不会对膜元件造成伤害。因此，一般对于污染较轻或初次清洗的系统适合采用在线清洗方式进行恢复。如果在线清洗很难恢复正常运行状态，再采用离线方式进行彻底清洗。
3.2 清洗条件
为了保证反渗透系统的正常运行，延长反渗透膜元件的寿命，按照反渗透的设计要求，在达到以下条件时应尽早实施清洗：
1）一运转（流量）条件下，各段的压差达到运转初期压差的1.5倍；
2）段的压差达到各个反渗透元件的规格表记载的允许值；
3）准运转条件（相同压力、温度、回收率、浓度）下的产水量减少到初期的90%。
3.3 清洗药剂
膜清洗剂的使用要求不但要将污染物从膜上去除，同时必须在去除污染物的同时要保证膜不受伤害，或最小程度的受伤害。因此，离线清洗药剂的选择要充分考虑到系统的预处理工艺、进水水质、系统运行状况、系统正在使用的化学品以及膜元件的材质特性即耐受酸、碱、氧化剂、温度、外力冲击的能力等诸多因素。根据上述所述，通常污染类型虽然可以简单地划分为无机盐污染、金属氧化物污染、胶体污染、系统短路引起的颗粒污染，但是实际例子中通常需要相当的现场经验才可以准确判断污染的类型。然后，根据污染类型针对性的选择清洗剂，如TS-883是种高pH的药剂，用于去除有机物、污泥、胶体以及其它附着于膜表面的颗粒；TS-882是种低pH药剂，用于去除金属氢氧化物、碳酸钙和其它类的结垢； TS-881是种广谱的生物抑制剂，在低药量下可以快速的起到杀菌作用。同时，通常情况下各种污染都是相伴而生的，这些药剂的协同使用可以最大程度恢复膜元件性能，同时保证膜元件不受伤害。
3.4 清洗步骤
1）用性能优良的备用膜元件替换系统上的待清洗膜元件，以保证系统不停止运行；2）测试膜元件性能。每一支膜元件单独测试其各项性能指标，包括：脱盐量、产水量、压差、重量等，并作好测试前纪录。通过对元件物理检测和性能分析，判断元件污染类型，并确定出最有效的清洗方案对单支膜元件进行清洗；3）用反渗透产品水配制清洗液，准确称量并混合均匀，检测清洗液的pH值、药剂含量、温度等是否符合要求；4）对单支膜元件进行试清洗，然后对超滤装置的所有超滤膜元件（4组，每组10支）均进行离线单支清洗。所用清洗剂为KY410、KY420、KY430、KY440药剂及部分盐酸等辅助药剂。将加热的药液经泵注入渗透膜，泵的流量10m3/h~15m3/h，扬程20m~30m，泵扬程的选择要符合要求，不要超高。刚清洗时一桶药液不要循环到药箱，要求直接排放至废液回收装置，里面含有大量的污染物，会直接影响药液的效果，导致清洗不佳。之后没有大量污染的时候药液直接回到原药液罐，进行循环清洗。清洗时要全量打开浓水排放阀门尽量降低压力，关闭产水阀，以免药液流入纯水箱。
参考文献
[1]郝丹宇.反渗透膜的清洗[J].工业水处理，2002(11).
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