电厂水处理反渗透污堵原因分析及清洗对策

电厂水处理反渗透污堵原因分析及清洗对策

李冠超

内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司  内蒙古自治区  010000

摘要：反渗透技术是近十年来才在我国发展起来的一项现代高新技术。反渗透是对溶液施加一个大于渗透压的压力，使水透过特制的半透膜，从溶液中分离出来，反渗透膜则截留了水中无机污垢、胶体、微生物和金属氧化物。本文就电厂水处理做简要的介绍，将电厂水处理反渗透污堵原因做简要分析，并探究其清洗对策。

关键词：电厂水处理；反渗透污堵；原因分析；清洗对策

引言

反渗透技术是一种以压力差为推动力，从含盐水中分离出纯净水的膜分离技术，具有脱盐效率高、运行成本低、操作简单、占地面积小等优点，被广泛应用于电厂除盐水处理当中[1]。用反渗透装置处理工业用水与常规离子交换树脂除盐设施比较，不需耗用大量酸碱，无二次污染，运行费用比较低，所以得到了广泛的应用和迅猛的发展。但是在正常运行一段时间后，反渗透膜元件会受到给水中可能存在的悬浮物或难溶盐的污染，这些污染中最常见的是碳酸钙沉淀、硫酸钙沉淀、金属（主要是铁）氧化物沉淀、硅沉积物、无机或有机沉积混合物、天然有机物质、微生物（藻类、霉菌、真菌）等污染。电厂水处理反渗透系统经过长期运行后会出现污染现象，主要表现为：同等条件下，运行参数比初期运行时，膜压差增大10～15%、产水量下降10～15%、运行压力增大10～15%，脱盐率降低10～15%。通常污染是渐进发展的，如不尽早控制，污染将会在相对较短的时间内损坏膜元件。污染严重时会影响系统的安全运行，届时常规的化学清洗方法不能降低压差、提高产水量，迫使进行大规模更换膜元件，增加备品、检修、人工等费用。根据实际情况，分析污染物质，制定有针对性的清洗方案，实施清洗可以较彻底清除附在膜上的顽固垢物，有效延长膜的使用寿命，提高周期制水量。

1反渗透技术概述

1.1技术原理

反渗透技术应用中反渗透膜属于核心所在，反渗透膜本身属于一种高分子材料制造的半透膜。反渗透主要是以压力差作为动力来实现水溶液中溶剂的分离，在水过滤中应用效果良好。由于反渗透技术渗透方向与自然渗透完全相反，因此被称为是反渗透。主要是利用外界压力在膜的一侧施加一个大于溶液渗透压的压力迫使溶剂反向渗透，进而实现分离。

1.2技术优点

反渗透膜技术设备布局紧凑，因此实际应用中占地面积小，且运行中存在低能耗且高效的优势。在技术水平不断提升的形势下，反渗透膜质量也在不断提升，为反渗透技术的应用奠定了前提条件。

2电厂水处理反渗透污堵原因分析

2.1污堵情况描述

对膜元件进行产水取样进行电导率测试分析，即将一根塑料管伸入膜组件的产水中心管内，对产水电导率的分布进行检测。如果取样电导率，合乎产水电导率逻辑，则表明，此套反渗透膜元件内产水水质分布均匀，可以排除机械损伤或化学损伤的可能。为了准确分析判断反渗透膜污堵情况，对膜元件进行拆卸，打开反渗透膜壳的端盖板，能够清楚地观察到反渗透膜组件端面上有深褐色胶状物，滴加氢氧化钠溶液，胶状物变碎溶解。拆卸过程中能够闻到较大的腥臭味，膜组件和膜壳内壁较为光滑。通过测定反渗透产水和浓水的细菌总数，发现细菌总数偏高，结合运行数据记录中SDI通常偏高甚至有超过标准值的记录，推断反渗透膜存在微生物污染。取胶体物质进行酸溶解试验，发现有明显的黄色物质溶出，推断存在金属氧化物污染。考虑到反渗透膜组件的无机盐结垢一般发生在二段，将反渗透装置二段的最后一支膜拆卸并观察称重，发现无明显增重和污染物附着。因此，初步推断反渗透膜组件污堵主要由微生物腐殖质、金属氧化物和胶体污染引起，且发生在反渗透装置一段入口处。

2.2污堵原因分析

锅炉补给水处理系统水源为水库水，水中有机物、微生物含量较高，冬季来水有低温低浊的特点，预处理设备处理效果下降。来水水质波动较大，虽然投加杀菌剂，但对余氯监测不到位，杀菌效果不理想。工艺流程中无活性炭吸附，对有机物的处理效果一般。电厂输水管网为碳钢材质，易产生金属氧化物污染。

2.3膜元件拆卸检查

膜元件拆卸前，对反渗透膜元件进行探针试验。将一根塑料管从进水端膜壳端盖中部插入膜组件产水管，记录不同插入深度时塑料管引出产水的电导率数据。检测发现各膜元件产水管不同深度引出产水的电导率基本一致，由此可以排除是否有不同根反渗透膜首尾端连接密封不严，浓水进入产水造成膜元件结垢的可能性。为进一步分析膜元件污堵原因，必须对膜元件进行拆卸。若打开反渗透装置进水端膜壳的端盖板，有大量积水流出，并闻到一股腥臭味；检查进水端膜元件端盖，有黄褐色黏状物附着，在保安过滤器内壁也发现类似的黏状污染物，对两者污染物取样化验。检查膜元件表面和膜壳内壁，两者均较为光滑，有黏性润滑感；考虑反渗透膜因盐类结晶结垢污堵易发生在首端，逐个对首端和末端膜元件进行比较，两者增重量和膜表面污染物附着情况基本一致。

3电厂水处理反渗透污堵清洗对策

3.1清洗对策分析

为了提高化学清洗效果，清洗前必须对污染状况进行分析，了解半渗透膜污堵物质的主要成分，对症下药。根据半透膜污堵物成分特点，半透膜材料，结合厂家清洗导则，制定膜化学清洗方案，清洗反渗透系统完整工艺是：“水冲洗+酸洗＋碱洗＋酸洗”。一般是，应先采用碱洗清洗油类和微生物污垢，然后酸洗清洗无机垢类或金属氧化物。根据实际情况，有时也先酸洗后碱洗，或者只采用一种药剂清洗。总之，根据污堵物确定清洗工艺，可以更有针对性，能彻底解决问题。清洗时加入ECTA等螯合剂，能更好的去除胶体、有机物、微生物和硫酸盐垢。制定化学清洗方案应符合技术规范要求，如果选择清洗药剂不当，或清洗顺序不当，可能会使膜污染恶化。

3.2清洗对策确定及清洗剂选择[2]

①酸性清洗剂采用HCL（pH值控制在2左右）或1.5%柠檬酸（pH值控制在3.5左右）+1.5%EDTA；对于去除无机盐垢（碳酸钙、硫酸钙等），金属氧化物或氢氧化物（铁、锰、铜等）以及无机胶体十分有效。②碱性清洗剂采用Na2CO3（浓度控制在5%）及EDTA4Na盐（浓度控制在0.2%）或0.5%NaOH+0.5%Na－EDTA。对于去除天然有机污染物、无机/有机胶体混合污染物和微生物（菌类、藻类等）较有效。聚合硅垢也应选用NaOH清洗液（控制ph值11.5）。③杀菌消毒。一般是用氧化性物质，有氯、二氧化氯、氯氨、臭氧，适用于反渗透系统前面的设备和管道。消毒后，必须清洗干净所有管道，确保没有氧化性物质后，水源才能进入入反渗透系统。

3.3清洗工作

①清洗前要仔细检查整个清洗系统配置齐备，设备使用正常，系统密封严密；②根据溶液箱及管路体积，配制清洗（酸洗、碱洗）溶液量；③为保证清洗药品的离子活性，清洗过程中要控制清洗液的温度，较佳温度为35℃，不能高于45℃和低于20℃；④清洗过程中要控制清洗液浓度和pH值（碱洗时pH为11.0，酸洗时pH为2～3.5）；⑤清洗过程中要密切注意清洗液浓度和pH值的变化，当变化时（pH值偏离设定值0.5以上）要及时加入药剂调节，做好相关记录；⑥清洗时应分段清洗，清洗方向与运行方向应一致;清洗采用动态静态结合，清洗时间应足够，动态循环一个运行班（8小时），后静态浸泡一个运行班以上（8小时）；⑦清洗用水要使用反渗透的产水；⑧操作人员防护用品佩带齐全，严格执行清洗操作规程。

结束语

反渗透系统在运行过程中容易发生结垢和污堵，引起产水量的降低和产水水质变差，影响电厂水处理的正常运行。所以要保持稳定的运行参数主要是指产水流量、产水背压、回收率、温度及SDI 。如果这些运行参数起伏不定，建议检查是否有污染发生，或者在关键运行参数有变化的前提下反渗透的实际运行是否正常。当系统出现污染，应及时分析原因并有针对性地进行处理，避免造成长期不可逆的损伤[3]。

参考文献

[1]张鑫,吴海峰,陈颖敏.循环水处理系统中反渗透膜的污染及清洗[J].动力工程,2013(09):74-78.

[2]郭铭.反渗透膜的在线化学清洗[J].科学实践,中小企业管理与科技,2014(3):321-322.

[3]刘坷,王继伟,翟焕杭.热电厂水处理工艺改进和应用[J].冶金自动化,2011(02)844-845.