反滲透膜元件污堵原因分析及處理措施
伴隨著21世紀(jì)人們對(duì)于水質(zhì)要求的不斷提高，雙膜法處理工藝在工業(yè)用水、污水處理、市政水廠提標(biāo)改造等得到廣泛應(yīng)用，但在使用過(guò)程中，反滲透膜容易被膠體、懸浮物和鹽垢的污染。為防止反滲透膜因過(guò)高的段間壓差導(dǎo)致膜元件的機(jī)械損傷及脫水性能的衰減，因此正確判斷污染物及其成因，及時(shí)有效的化學(xué)清洗及維護(hù)，就顯得十分重要。
本文介紹了某熱電廠在除鹽水反滲透運(yùn)行過(guò)程中，污堵形成的原因及化學(xué)清洗的過(guò)程，對(duì)于反滲透的化學(xué)清洗具有一定的借鑒意義。
[關(guān)鍵詞] 化學(xué)清洗；雙膜法；反滲透
1 項(xiàng)目概況
1.1
系統(tǒng)概述
系統(tǒng)進(jìn)水為河水，經(jīng)過(guò)混凝沉淀后流經(jīng)V型濾池，濾后水進(jìn)入清水池，作為除鹽水進(jìn)水，一般情況下，反滲透進(jìn)水電導(dǎo)率為＜400μs/cm。
超濾裝置設(shè)計(jì)出力為3×304m3/h，單套88只外壓式膜元件（ZW1500-X），CEB反洗投加次氯酸鈉和酸、堿，CEB時(shí)間為24h一次。
反滲透裝置設(shè)計(jì)出力為3×228m3/h，兩段式：28:15(6芯)，單套258支膜元件，型號(hào)為：PROC10，回收率75%。
1.2
工藝流程
河水經(jīng)預(yù)處理后來(lái)水→清水池→原水泵→（次氯酸鈉）自清洗過(guò)濾器→超濾裝置→超濾水箱→超濾提升泵→（還原劑/阻垢劑/非氧化殺菌劑）保安過(guò)濾器→反滲透裝置→預(yù)脫鹽水箱→陽(yáng)床→陰床→混床→除鹽水箱
2 反滲透污堵的成因分析
2.1
反滲透膜元件的拆檢情況
反滲透裝置運(yùn)行一段時(shí)間后膜元件受到了一定的污堵，在進(jìn)行化學(xué)清洗前，拆開(kāi)反滲透一段進(jìn)水端，第一根膜元件的進(jìn)水端面有一層黃褐色粘泥膜，內(nèi)部有發(fā)黑腐殖質(zhì)及細(xì)小橡膠顆粒物，表面發(fā)黑發(fā)黃，無(wú)明顯腥臭味。右圖為膜元件拆檢圖片：
2.2
膜污染原因分析
本系統(tǒng)1#反滲透裝置自2021年3月初運(yùn)行至2021年11月初，期間一段段間壓差由1bar逐步升高至1.9bar，二段段間壓差相當(dāng)穩(wěn)定，只有細(xì)微的上升。
以下是反滲透污堵的形成過(guò)程：
第一階段：微生物、有機(jī)物污染階段
8月份之前，反滲透裝置未投加過(guò)非氧化殺菌劑，在7-8月份期間，反滲透保安過(guò)濾器出現(xiàn)嚴(yán)重污堵?tīng)顩r，基本上半個(gè)月就會(huì)因保安過(guò)濾器進(jìn)出水壓差高（≥1.2bar），需要更換一次濾芯，嚴(yán)重時(shí)甚至3天更換1次，濾芯表現(xiàn)為表面淡黃，摸起來(lái)有粘稠感，并伴隨強(qiáng)烈腥臭味。因本項(xiàng)目進(jìn)水水源為河水，本身微生物含量高，在適當(dāng)條件下，特別是夏天高溫季節(jié)，極易在濾芯表面及反滲透膜表面大量新陳代謝，形成致密的微生物膜，污堵膜面，造成進(jìn)水壓力升高、壓差增大、產(chǎn)水量下降。此時(shí)一段段間壓差變化最為明顯，由1bar升高至1.7bar；二段段間壓差由0.48上升至0.5bar。
8月份之后采用PWT專(zhuān)用非氧化性殺菌劑，剛開(kāi)始每周沖擊性投加2次，每次投加100ppm，投加時(shí)間1個(gè)小時(shí)。后改為每周投加1次。微生物得到控制，保安過(guò)濾濾芯可以維持正常使用，反滲透一段段間壓差也基本維持不變。
第二階段：橡膠顆粒物、鐵離子污染階段
10月份中旬，接到業(yè)主反饋，保安過(guò)濾器濾芯使用不到半個(gè)月就污堵，拆出來(lái)后，濾芯表現(xiàn)為表面發(fā)黃，中間有黑色腐殖物，部分有橡膠顆粒感，無(wú)腥臭味。經(jīng)過(guò)查看，現(xiàn)場(chǎng)還原劑加藥箱因長(zhǎng)時(shí)間的使用，橡膠老化、鼓脫，膠皮大面積脫落。黑色腐殖質(zhì)是微生物菌落給非氧化殺菌劑殺死后遺留殘骸，黑色橡膠是脫落的細(xì)小膠皮，黃色物質(zhì)主要是還原劑（亞硫酸氫鈉）與鐵反應(yīng)后形成的鐵離子，還有攜帶的部分鐵屑。雖然保安過(guò)濾器截留了大部分的橡膠顆粒及鐵屑，但仍然有少量進(jìn)入到反滲透系統(tǒng)中，在十幾天的時(shí)間內(nèi)，一段段間壓差由1.8bar上升至1.9bar；二段段間壓差由0.5bar上升至0.53bar。
后續(xù)對(duì)還原劑加藥管道進(jìn)行沖洗，保安濾芯更換，還原劑加藥箱重新襯膠，系統(tǒng)正常運(yùn)行。
綜上，反滲透膜主要受到腐殖質(zhì)、有機(jī)物的污染，存在鐵離子、少量細(xì)小橡膠顆粒物的污染，因前端進(jìn)水含有PAC，可能有少量鋁的污染。
3 反滲透化學(xué)清洗
3.1
主要設(shè)備及藥劑參數(shù)
3.1.1本項(xiàng)目在其他兩套反滲透裝置正常運(yùn)行下，對(duì)另一套反滲透進(jìn)行化學(xué)清洗?；瘜W(xué)清洗系統(tǒng)由清洗箱、清洗泵、清洗保安過(guò)濾器及相應(yīng)管道、閥門(mén)等組成。
主要清洗設(shè)備配置如下表：
3.1.2主要化學(xué)清洗藥劑及配比見(jiàn)下表：
3.2
化學(xué)清洗的過(guò)程
3.2.1化學(xué)清洗方式的選擇：經(jīng)過(guò)前期的分析，雖然反滲透膜元件主要是受到腐殖質(zhì)、有機(jī)物的污染，但考慮到反滲透膜元件在運(yùn)行過(guò)程中，已經(jīng)受到鐵離子的污染（可能含有鋁離子），直接進(jìn)行堿洗，會(huì)形成氫氧化鐵（鋁）沉淀，反而加劇污堵。因此選用“酸洗-堿洗-堿洗-酸洗-殺菌”的清洗方式。
3.2.2化學(xué)清洗的過(guò)程記錄如下：
3.2.3第一次酸洗，溶液顏色變化如下：
3.2.4第一次堿洗，溶液顏色變化如下：
3.2.5 進(jìn)行第二次酸洗、第二次堿洗時(shí)，溶液顏色基本無(wú)明顯變化。
3.3
化學(xué)清洗的效果
（1）化學(xué)清洗前后運(yùn)行數(shù)據(jù)
2021年11月對(duì)1＃RO清洗進(jìn)行了化學(xué)清洗，1＃RO前后運(yùn)行數(shù)據(jù)如下：
（2）通過(guò)清洗前后運(yùn)行數(shù)據(jù)的對(duì)比可以看出：在高壓泵頻率為17.7Hz時(shí)，1#反滲透進(jìn)口壓力由5.3bar下降至5bar，一段段間壓差由1.9bar下降至0.64bar，二段段間壓差由0.53bar下降至0.51bar；相應(yīng)的產(chǎn)水量由145t/h上升至173t/h。
（3）清洗后的膜元件：化學(xué)清洗完成后，膜元件端面及表面干凈無(wú)污染物。
4 結(jié)束語(yǔ)
（1）當(dāng)反滲透發(fā)生微生物污染時(shí)，需要采用反滲透膜專(zhuān)用非氧化殺菌劑及時(shí)進(jìn)行殺菌及專(zhuān)用清洗劑進(jìn)行化學(xué)清洗，防止微生物大量繁殖，進(jìn)一步加劇反滲透膜的污堵。
（2）反滲透污堵形成的原因有多種多樣，需要對(duì)成因進(jìn)行具體的分析，采用合適的化學(xué)清洗劑和清洗方法。
（3）累積性的污堵難以通過(guò)在線化學(xué)清洗清洗下來(lái)，甚至?xí)?duì)膜元件造成損害，及時(shí)、有效的化學(xué)清洗是保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件。即使在壓差變化不大的情況下，每年也可以對(duì)反滲透膜進(jìn)行一定的維護(hù)性化學(xué)清洗。
