电厂化学水处理中反渗透膜技术的应用

电厂化学水处理中反渗透膜技术的应用

许微微

广西华磊新材料有限公司

摘要：在电厂中，化学水处理是非常重要的一项内容。反渗透膜技术在电厂化学水处理中的应用优势较为突出。本文首先分析常规反渗透膜技术的原理及缺陷，其次探讨电厂化学水处理中反渗透膜技术的应用流程，以供参考。

关键词：电厂化学水；反渗透膜技术；预处理

引言

煤化工企业对于水的利用尤为重视，在厂区建设有大型脱盐水系统和中水回用处理系统、废水零排放系统。水处理系统的核心处理工艺都采用了膜处理技术，通过渗透和反渗透的原理将水中的离子分离出来从而得到高纯度的脱盐水或回用水用于厂区的生产补给。

1常规反渗透膜技术的原理及缺陷

反渗透亦称逆渗透(ＲO)，是用一定的压力使溶液中的溶剂通过反渗透膜(或称半透膜)分离出来。因为它和自然渗透的方向相反，故称反渗透。根据各种物料的不同渗透压，就可以使大于渗透压的反渗透法达到分离、提取、纯化和浓缩的目的。反渗透系统利用反渗透膜的特性来除去水中绝大部分可溶性盐分、胶体、有机物及微生物。反渗透膜的孔径≤10×10－10(10A)，单支膜元件对水中溶解性离子的脱除率达到99%以上，但反渗透膜脱除胶体物质、有机物的能力更是超过其脱盐能力，是其他装置无法比拟的，某些对有机物要求严格的行业专门设置反渗透装置来去除有机物。反渗透膜技术是以半透膜和两侧的压力差来推动运行。用1张半渗透膜将浓盐水和淡水隔开，淡水会通过半渗透膜向浓盐水渗透。如果在浓盐水中持续施加压力，当压力大于淡水渗透时的压力。浓盐水中的水分子会通过半渗透膜流入淡水中，不能通过的盐分留在浓水侧，这就是反渗透运行的原理。反渗透在运行过程中，浓水端的盐分在长时间运行后不断提高，如果不排放必然会使浓水端的盐分累计升高，产生结垢导致系统瘫痪不能运行，所以在反渗透系统运行的过程中会有浓水排放。

2电厂化学水处理中反渗透膜技术的应用流程

2.1物理清洗

在水压作用下去除膜材表面粘附的污染物与各类杂质，在不对膜材结构造成明显影响的前提下，有效去除膜材上绝大多数的疏松污染物，恢复膜材分离性能以及通量，这也是当前最为常用的一项膜材清洗技术。第一，手工擦洗。工作人员把膜元件进行拆解，使用海绵等质地柔软的材料轻轻擦除膜材表面的污垢层与疏松污染物，在擦拭过程中使用低压清水冲洗表面，待膜材表面基本恢复洁净状态、无肉眼可见污染物和污垢层后，结束擦洗作业，把反渗透膜安装复原。此项方法是早期反渗透膜系统中较为常见的清洗方法，有着操作简单、无需配置专项设备的优势，但膜材清洗效果有限，无法去除深入膜孔的污染物。第二，正向/逆向冲洗。正向冲洗法是控制低压或是脉冲状态的洁净水体穿过膜元件进行反复冲刷，水流带走膜材表面的疏松污染物，主要用于解决膜元件浓度极差问题，需要严格控制进水流量，如果流量过大将会严重损坏膜元件结构，严重时造成膜材皮层脱落的后果，如把2.5in膜材的最大进水流量控制在1.3m3/h以内，把4in膜材的最大进水流量控制在4.0m3/h以内。而逆向冲洗则是在膜元件浓水端向进水端流入洁净水体，水体在压力作用下快速透过渗透膜，负责清除进水网格部位堆积的小尺寸污染物，但需要严格控制流速，避免因流速过大而出现分离皮层脱落等问题。第三，热水冲洗。此项方法适用于去除膜材表面附着的具备热熔属性的黏稠物质，工作人员提前把洁净水体加热至30~40℃左右，确定水温达标后，使用温水反复冲洗膜材表面，热熔性污染物在温度作用下逐渐溶解于水中，再把水体排净，即可完成反渗透膜清洗作业。根据实际效果来看，热水冲洗方法在处理糖类等特定种类污染物时起到显著效果，但整体清洗效果较差，需要搭配其他清洗方法一同应用。

2.2化学系统

通过人工智能在实际工程中的应用来降低电化学系统的能耗。人工智能模型相对于其他模型而言具有更高的模拟性能，更小的误差。在电化学领域，人工智能可以优化电化学水处理的能耗问题。电化学的优势是效果和低污染，而往往电解效果在达到一定程度后会过剩，即消耗更多的能源。本文中提及的部分文献有提到对能耗的优化，但以模型方式进行优化的只有两例，且效果有限，技术仍不成熟。未来或许可以进一步对能耗优化与去除效果结合的模型进行深入研究，并且再加入出水水质限制的要求，以此为标准优化模型，在达到要求去除率的同时将能耗降至最低。若模型可以运行，则可以应用于工厂、大型船舰等污水处理的控制中，克服电化学高能耗的缺点。

2.3反渗透膜清洗

反渗透装置进水口、出水口均设置有接口、阀门，可与清洗液相连接，清洗液为制造厂商推荐的药剂，清洗液pH在2~11，清洗温度在30~40℃，一般对于无机盐垢，可以选择pH为2的0.2%盐酸溶液（或浸泡过夜2%柠檬酸、1%硫酸钠、0.5%磷酸），在38℃及以下环境清洗；对于硅垢、微生物，利用pH为11的0.1%氢氧化钠与0.025%十二烷基苯磺酸钠混合物（或0.1%氢氧化钠与1%乙二胺四乙酸四钠混合物），在30℃及以下环境清洗；对于金属氧化物，可以选择1%硫酸钠（或浸泡过夜2%柠檬酸、0.5%磷酸），在35℃及以下环境清洗；对于淤泥等无机胶体，利用pH为11的0.1%氢氧化钠与0.025%十二烷基苯磺酸钠混合物，在30℃及以下环境清洗；对于硫酸钙、硫酸钡等不溶于酸的杂质，可以选择pH为11的0.1%氢氧化钠与1%乙二胺四乙酸四钠混合物（或1%六聚偏磷酸钠盐），在30℃及以下环境内清洗；对于有机物，利用pH为11的0.1%氢氧化钠与0.025%十二烷基苯磺酸钠混合物，在30℃以下环境清洗。进而利用0.2%盐酸溶液进行清洗。上述清洗液均采用去离子水（或反渗透产水）配制，均匀混合，并事先调节至所需温度与pH值，一般每根4mm×40mm反渗透膜元件需要配值10.01L。确定清洗液后，寻找关键清洗开关阀门，避免开关错误引发反渗透膜背压破坏现象。一般需要先找出浓水主管、产水主管。根据产水主管确定产水回流管、产水排水管，根据浓水主管确定浓水回流管、浓水排水管。打开产水主管回流管、浓水排水管，关闭产水排水管与浓水回流管。

2.4清洗效果检查

在反渗透膜清洗期间后，工作人员必须对膜元件状态进行详细检查，记录并分析清洗数据，并在清洗完毕后控制反渗透膜系统进行试运行，根据试运行结果来判断膜元件是否恢复至新膜水平或是预期水平，确定无误后，即可完成膜材清洗作业，将反渗透膜系统投入使用，如果清洗效果达不到要求，应组织重复清洗作业，也可以更换清洗方法。例如，在某反渗透膜处理系统运行期间，在膜材表面沉积金属氧化物、无机盐垢、微生物等污染物，进水侧入口内壁表面分布黏性附着物、过滤器表面附着活性炭颗粒等杂质，导致系统出力下降、压力升高。针对于此，工作人员采取化学清洗方法，先后使用十二烷基磺酸钠进行碱洗和盐酸酸洗。待清洗结束后，工作人员对系统和清洗箱情况进行检查，发现进水侧入口内壁表面等部位恢复正常颜色，清洗药液颜色呈现黄褐色并散发水藻气味，且反渗透膜性运行期间的进水压力、浓水压力等参数出现一定幅度的下降，判断清洗效果达标，将反渗透膜系统投入正常使用。

结语

综上所述，污染是反渗透膜处理技术应用期间无法回避的一项重要问题，如果问题未得到有效处理，将对反渗透膜处理效果、膜元件使用寿命造成极为明显的影响。企业必须提高对反渗透膜污染问题的重视程度，深入了解膜材污染种类与形成原因，针对性采取物理清洗和化学清洗技术，重点关注清洗流程把控、清洗剂选用、清洗效果检查三项问题，做到对症下药。

参考文献

[1]程实，龚雷坚.某厂一级反渗透膜的污染与清洗[J].皮革制作与环保科技，2022，3（5）：110-112.

[2]何灿，海玉琰，马瑞，等.反渗透膜污染及清洗技术应用[J].石化技术，2019,26(09):93-95+84.

[3]姬定西，胡振华，李俊菀，等.抗菌型聚氨酯反渗透膜的制备及性能[J].塑料科技，2022，50（8）：22-27.