反滲透膜元件污堵原因分析及處理措施
伴隨著21世紀人們對于水質(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、市政水廠提標改造等得到廣泛應(yīng)用，但在使用過程中，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高的段間壓差導(dǎo)致膜元件的機械損傷及脫水性能的衰減，因此正確判斷污染物及其成因，及時有效的化學(xué)清洗及維護，就顯得十分重要。
本文介紹了某熱電廠在除鹽水反滲透運行過程中，污堵形成的原因及化學(xué)清洗的過程，對于反滲透的化學(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 項目概況
1.1
系統(tǒng)概述
系統(tǒng)進水為河水，經(jīng)過混凝沉淀后流經(jīng)V型濾池，濾后水進入清水池，作為除鹽水進水，一般情況下，反滲透進水電導(dǎo)率為＜400μs/cm。
超濾裝置設(shè)計出力為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時間為24h一次。
反滲透裝置設(shè)計出力為3×228m3/h，兩段式：28:15(6芯)，單套258支膜元件，型號為：PROC10，回收率75%。
1.2
工藝流程
河水經(jīng)預(yù)處理后來水→清水池→原水泵→（次氯酸鈉）自清洗過濾器→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）保安過濾器→反滲透裝置→預(yù)脫鹽水箱→陽床→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
反滲透裝置運行一段時間后膜元件受到了一定的污堵，在進行化學(xué)清洗前，拆開反滲透一段進水端，第一根膜元件的進水端面有一層黃褐色粘泥膜，內(nèi)部有發(fā)黑腐殖質(zhì)及細小橡膠顆粒物，表面發(fā)黑發(fā)黃，無明顯腥臭味。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，二段段間壓差相當穩(wěn)定，只有細微的上升。
以下是反滲透污堵的形成過程：
第一階段：微生物、有機物污染階段
8月份之前，反滲透裝置未投加過非氧化殺菌劑，在7-8月份期間，反滲透保安過濾器出現(xiàn)嚴重污堵狀況，基本上半個月就會因保安過濾器進出水壓差高（≥1.2bar），需要更換一次濾芯，嚴重時甚至3天更換1次，濾芯表現(xiàn)為表面淡黃，摸起來有粘稠感，并伴隨強烈腥臭味。因本項目進水水源為河水，本身微生物含量高，在適當條件下，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，造成進水壓力升高、壓差增大、產(chǎn)水量下降。此時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專用非氧化性殺菌劑，剛開始每周沖擊性投加2次，每次投加100ppm，投加時間1個小時。后改為每周投加1次。微生物得到控制，保安過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，保安過濾器濾芯使用不到半個月就污堵，拆出來后，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，無腥臭味。經(jīng)過查看，現(xiàn)場還原劑加藥箱因長時間的使用，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。雖然保安過濾器截留了大部分的橡膠顆粒及鐵屑，但仍然有少量進入到反滲透系統(tǒng)中，在十幾天的時間內(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)對還原劑加藥管道進行沖洗，保安濾芯更換，還原劑加藥箱重新襯膠，系統(tǒng)正常運行。
綜上，反滲透膜主要受到腐殖質(zhì)、有機物的污染，存在鐵離子、少量細小橡膠顆粒物的污染，因前端進水含有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本項目在其他兩套反滲透裝置正常運行下，對另一套反滲透進行化學(xué)清洗。化學(xué)清洗系統(tǒng)由清洗箱、清洗泵、清洗保安過濾器及相應(yīng)管道、閥門等組成。
主要清洗設(shè)備配置如下表：
3.1.2主要化學(xué)清洗藥劑及配比見下表：
3.2
化學(xué)清洗的過程
3.2.1化學(xué)清洗方式的選擇：經(jīng)過前期的分析，雖然反滲透膜元件主要是受到腐殖質(zhì)、有機物的污染，但考慮到反滲透膜元件在運行過程中，已經(jīng)受到鐵離子的污染（可能含有鋁離子），直接進行堿洗，會形成氫氧化鐵（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 進行第二次酸洗、第二次堿洗時，溶液顏色基本無明顯變化。
3.3
化學(xué)清洗的效果
（1）化學(xué)清洗前后運行數(shù)據(jù)
2021年11月對1＃RO清洗進行了化學(xué)清洗，1＃RO前后運行數(shù)據(jù)如下：
（2）通過清洗前后運行數(shù)據(jù)的對比可以看出：在高壓泵頻率為17.7Hz時，1#反滲透進口壓力由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污染物。
4 結(jié)束語
（1）當反滲透發(fā)生微生物污染時，需要采用反滲透膜專用非氧化殺菌劑及時進行殺菌及專用清洗劑進行化學(xué)清洗，防止微生物大量繁殖，進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，需要對成因進行具體的分析，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在線化學(xué)清洗清洗下來，甚至會對膜元件造成損害，及時、有效的化學(xué)清洗是保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行的必要條件。即使在壓差變化不大的情況下，每年也可以對反滲透膜進行一定的維護性化學(xué)清洗。
