(秦皇岛发电有限责任公司 河北秦皇岛 066003)
摘要：反渗透制水中，对水的预处理可以有效提高水质，减少反渗透装置的化学清洗频次，好的化学清洗的方式能增加反渗透制水周期，文章介绍了聚氯化铝在水的预处理中的应用效果及反渗透的化学清洗方式，希望通过本文研究能为相关从业人士提供一定参考。
关键词：电厂水处理；渗透系统；化学清洗
引言
反渗透装置主要是分离溶液中的离子范围，它无需加热，没有相变过程，比传统的方法能耗低。反渗透装置体积小，操作简单，设备运行安全可靠，适用范围广。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。
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:膜压差增大、产水量下降、运行压力增大等。污染严重时会影响系统的安全运行，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反渗透制水流程及设备功用
公司使用水源有两条：一条是由市自来水管道引至厂区；另一条是由石河水库经柳村水站引至厂区，原设计自来水作为备用水源。化学用水经原水泵加压后经原水加热器加热至25±5℃（保持水温稳定，温度变化幅度不大于±1℃）送至化学制水系统。化学制水系统包括微滤系统、反渗透系统、离子交换除盐系统三部分。
公司反渗透制水流程如“图1”所示，微滤、反渗透处理系统包括微滤系统、反渗透系统、压缩空气系统、废水排放系统、加药系统、清洗系统。其中微滤系统由原水箱、原水提升系统、自清洗过滤器、生水加热器、微滤装置及其加药系统、清水箱组成；反渗透处理系统由清水泵、保安过滤器、高压泵、反渗透装置及其加药系统、淡水箱组成。
离子交换除盐系统的来水为反渗透系统产水，采用一级除盐加混床处理系统，由阳床、阴床一级除盐设备和混床主要设备及再生系统组成，一级除盐系统为单元制，一级除盐系统与混床之间为母管制布置。
微滤、反渗透处理系统流程如下：
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除盐系统流程如下：
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图1反渗透制水流程
2反渗透系统性能下降的原因分析
2.1优质再生水的高电导
期初未回收优质再生水阶段，反渗透化学清洗的频率为每半年一次，清洗后压差可降至0.2Mpa。自2016年回收高电导的优质再生水后，反渗透的进水ORP由原来的100-120mv上升至180-190mv；SDI也时常波动；段间压差上升明显，化学清洗频次增加到一个月一次，但清洗后压差下降不显著，效果不理想。综合分析，后期回收的优质再生水电导＞100us/cm，说明该水中的可溶性盐类物质较多，长期进水的高电导增加反渗透的运行负荷，成为反渗透的产水量、脱盐率下降的原因之一。
2.2初级再生水的高有机物
在2016年末，回收初级再生水后，反渗透的化学清洗频次更是增加至每半个月清洗一次，此时段间压差已经难以下降，基本平均压差在0.3-0.4Mpa。高含量的有机物使得杀菌剂的用量加大，为了保障进水的ORP和调节pH，还原剂用量也增加。氧化性杀菌剂的不足就是当水中还原性物质含量多时，其药剂消耗量大，效率却低。长时间杀菌效果不佳，导致反渗透膜表面微生物的滋长，加大了反渗透膜元件受污染的可能。为进一步寻找问题根源，综合分析2016年、2017年全年反渗透运行数据：2016年全年在平均每月进水量260t/h的工况下，平均产水量为202t/h、段间压差平均为0.27Mpa；自2016年12月回收高有机物、高含盐量的初级再生水后，在相同负荷260t/h下运行，反渗透A的平均产水量为190t/h、段间压差平均为0.35Mpa，与2016年相比，产水量下降10t/h，压差增加0.08Mpa。通过对比分析可知，初级再生水中的高有机物是导致膜表面微生物滋长的主要原因。有机物的增加对反渗透膜的使用寿命造成威胁，使得反渗透膜的预脱盐性能下降。
2.3反系统进水条件（SDI、温度、ORP、PH）的合理控制
超滤产水设计SDI≤3，满足反渗透进水条件。SDI越高，水质越差，进水SDI超标会导致反渗透膜的污染。反渗透的进入温度应控制在25℃，过高的温度虽使透水量增加，但反渗透的脱盐率会降。ORP指标的监控主要反应进水中余氯的含量。余氯含量过低，杀菌效果不佳，在膜内无法起到保护；氯含量过高，后续离子交换树脂无法彻底去除。PH值控制在6-8之间对于芳香聚酰胺膜的是最佳，PH过高会致使反渗透脱盐率的下降及膜的水解
3反渗透污垢分类及判别
通过过对反渗透系统运行状况的全面调查，根据运行参数变化情况和污垢表象观察，可根据表1判别污垢的种类。
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表1 污垢分类和判别
4化学清洗方式及效果
4.1清洗药剂的选择
应根据污垢的性质，有针对性的选择化学清洗剂。一般按表2确定清洗剂。.png)
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表2 清洗剂的选择
4.2清洗剂用量。
根据反渗透清洗系统的容积和污垢情况，确定各种清洗药剂用量。
4.3清洗方式的确定。
根据污垢的污染程度以及反渗透系统构造，确定清洗方式。采取不分段清洗清洗方式时，应计算各段膜元件的流速或流量，防止第一段的循环清洗流速过低影响清洗效果；同时防止最后一段清洗流速过高而损坏膜，以最后一段的最高流速为控制值。
高流速的循环清洗应采取分段清洗，分段清洗流量可按膜元件规定的高、中、低流速确定，一般情况下应选用高速清洗方式。可以通过清洗泵分别清洗各段，或针对每段清洗流速的要求设置不同循环清洗流量。
4.4清洗温度的确定。
清洗液应根据膜元件生产商规定的最高温度控制范围，或参照表2的要求，确定最佳清洗温度。
4.5确定清洗顺序。
4.5.1一般是先酸洗后碱洗。
4.5.2当生物污垢严重时，宜先酸洗、再杀菌、最后碱洗。
4.5.3根据实际应用情况，可变化清洗顺序，以取得更佳清洗效果。
4.6清洗方式的确定
随着反渗透膜柱运行年限的增加，目前反渗透运行过程中一段反渗透膜柱差压上升较快，清洗开始变的频繁。针对反渗透一段压差大的情况，公司化学开展探索和筛选清洗方案和清洗药品配方的工作，一段碱洗采用Na3PO4+NaOH，控制pH值在12～12.5之间，增加碱液浸泡时间和加热循环次数，对#2、3反渗透分别进行清洗，清洗前后情况对比如下表所示：.png)
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表3化学清洗前后产水量对比
通过Na3PO4+NaOH、C12H25SO3Na+NaOH 、EDTA-4Na+NaOH、以及组合清洗方式的试验，反渗透清洗后，一段压差已经降至0.25～0.27 MPa，
通过两个多月的不断工作，目前清洗效果有了一定程度改善，通过清洗后运行周期延长20%以上，一段反渗透膜柱差压能够降低0.1MPa，但还须持续进一步不断探索。
4.7清洗过程
整个过程，含日常清洗过程，均控制水温25-35℃、控制清洗泵出口压力在0.3MPa以内，并参照浓水侧流量比正常运行时流量略大，产水侧流量不出水或越小越好。清洗时尽可能的通过低压，高流速的方式，增加水平方向的剪断力把污染物冲出膜元件。进行常规清洗时，也得控制水温，控制浓水侧流量，浓水流量增加，产水流量亦较大清洗温度不得低于23℃，不得高于40℃，一般最好统一控制30-35℃碱洗的初始阶段，在清洗液返回RO清洗水箱之前，应将最初的回流液排放掉，以免在系统内滞留的水稀释清洗溶液。在化学药剂与RO装置接触后，装置内的污染物在化学反应的作用下会被大量冲出，为了避免污染清洗液，这些初期的清洗液也应该被排放掉，直至清洗液颜色转淡再进入循环清洗。
化学清洗清洗后，产水量一般增加在10%以上，能恢复到正常水平。
结束语
正确的清洗工艺能将难清洗的污堵物首先进行转化，转化完成后再通过基础清洗方法很容易清洗干净。每个电厂水处理反渗透化学清洗中主要污堵物成分相对固定。就形成各个电厂特点的反渗透清洗技术规程和操作标准，提高清洗质量。此外，加强运行监督、管理，定期检查设备，及时排查设备隐患，改善反渗透装置的运行环境，可以有效地降低反渗透膜污染，延缓膜清洗周期，节约酸、碱消耗量，增加反渗透设备使用寿命。
此外，要根据进水水质情况选择适合专门的反渗透系统消毒剂、阻垢剂(如亚硫酸氢钠、六聚磷酸钠等)，适时投加到系统中，可以有效防止或延缓反渗透膜表面结垢，能够提高产水质量和产水量，减少运行成本，降低费用。
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论文作者:肖琳
论文发表刊物:《电力设备》2018年第22期
论文发表时间:2018/12/11
标签：反渗透论文; 系统论文; 化学论文; 产水量论文; 流速论文; 电厂论文; 污垢论文; 《电力设备》2018年第22期论文;