反渗透膜化学清洗的实践

李紫星，于志勇，廖洪峰

（1.华润电力（温州）有限公司，浙江温州325810；2.国网浙江省电力公司电力科学研究院，杭州310014）

反渗透膜化学清洗的实践

李紫星1，于志勇2，廖洪峰1

（1.华润电力（温州）有限公司，浙江温州325810；2.国网浙江省电力公司电力科学研究院，杭州310014）

通过对反渗透系统运行参数的分析，得出反渗透系统出力下降的主要原因是由于源水中有机物和微生物含量偏高，导致反渗透膜受到污染，反渗透膜中有机物和微生物污堵致使一段压差增大。制定了清洗前杀菌、碱洗、酸洗，清洗后杀菌的清洗方案，选择非氧化性杀菌剂，通过清洗，恢复了反渗透膜的性能。

反渗透膜；污染；出力；化学清洗

0 引言

华润电力（温州）有限公司为2×1 000 MW超超临界燃煤发电机组，化学水处理系统水源来自附近的巴艚内河，补给水处理方式为“超滤+反渗透+一级除盐+混床”。制水系统流程为：源水→机械加速澄清池→无阀滤池→自清洗式过滤器→超滤装置→保安过滤器→反渗透组件→阳床+除碳器+阴床系统→混床。

反渗透系统采用陶氏的低压抗污染芳香族聚酰胺复合膜，型号为BW30-400/34i，产水量为2×75 t/h，要求总脱盐率3年内不低于97.5%，回收率75%，排列方式10∶5。

巴艚内河附近有较多居民生活区以及工业区，水质较差，同时受降水、排涝等因素影响，每月水质有所不同，有机物及微生物含量较高。水处理系统于2013年9月投运，系统运行正常，2014年5月以后一段压差出现持续上升，产水量明显下降，至2014年8月份时出力已不能满足生产需要。

1 运行状况及分析诊断

反渗透系统运行以来，未进行过酸洗、碱洗等操作，仅日常进行投运前和投运后的水冲洗，表1为2014年8月份的部分运行参数。

表1 反渗透装置设计参数与实际运行参数

从表1可以看出，反渗透系统脱盐率稳定，出水量下降，一段压差较高而二段压差较低。

反渗透保安过滤器滤芯也出现了压差增大、出水量降低的现象。滤芯选用颇尔公司UltipleatHigh Flow系列，型号为HFU640UY200J，滤芯的使用寿命为3~4个月，最近几个周期滤芯的使用寿命明显缩短，最短时仅1周左右。

1.1 保安过滤器滤芯状况分析

2014年8月26日对使用后的保安过滤器滤芯进行分析，颇尔公司SLS全球技术支持北京实验室得到以下结论：

（1）过滤器寿命缩短是由于滤芯截留了大量污染物所致。

（2）基于对使用后滤材的显微分析和SEM分析，可以观察到使用后过滤器滤芯被大量胶状污染物堵塞，滤芯下游污堵尤其严重。

（3）在更换滤芯时，滤芯外表面发粘且有刺鼻气味。由此推断，滤芯下游的胶状污染物可能与滤芯外层细菌滋生严重有关；基于对污染物的EDS（能谱）分析和FTIR（傅立叶转换红外光谱）分析，判断得出污染物中含有有机物成分，此有机污染物可能和滤芯细菌滋生有关。

1.2 反渗透膜状况分析

为确认反渗透系统出力下降的原因，拆出2号反渗透一段其中1支膜组件进行观察分析。

现场膜元件表面发粘且有刺鼻气味，能发现较多胶状污染物，未见其他杂质颗粒，经分析为污染物中含有机物成分，此有机污染物可能与细菌滋生有关。

反渗透膜污染原因主要为以下2个方面：

（1）源水有机物和微生物含量较高，虽然针对原水采取了杀菌消毒措施，但只能除去部分有机物和微生物，大部分进入后续水处理系统，导致反渗透一段污堵严重。

（2）源水水质不稳定，受降水、排涝等多种因素影响，每月水中含盐量各有不同。系统经长期运行后，反渗透膜表面有一定量的碳酸钙镁垢类聚积。

2 清洗剂配方选择

针对反渗透膜污染主要为有机物、微生物污堵所致，以及反渗透膜表面有一定量碳酸钙镁垢类聚积的情况，经专业讨论并咨询反渗透膜厂家的意见后，决定采用清洗前杀菌→碱洗→酸洗→清洗后杀菌的清洗方式。由于芳香族聚酰胺复合膜极易被氧化并永久失去活性，因此选用非氧化性杀菌剂。非氧化性杀菌剂可有效促使污垢表层的微生物膜被破坏并剥落，主要成分为5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮（异噻唑啉酮）的膜杀菌剂，由于具有与膜兼容、能快速作用消毒、广谱细菌灭活率高、加药量小成本低、无氧化性、完全溶于水、易于运输储存和操作等特点，比较适合反渗透的清洗。

碱洗采用十二烷基磺酸钠（0.025%）+NaOH（pH 12.0~13.0），温度35℃左右；酸洗采用一水柠檬酸（2%，pH 1.0~2.0），温度35℃左右。为防止微生物污染物在酸性条件下附着在膜表面，决定将碱洗设在第一步，以利于除去微生物污染物。

3 清洗过程

3.1 清洗剂的配制

经计算，每套清洗液总量为7 200 L，即约7.2 m3。清洗液总量为清洗水箱容积、压力容器容积和清洗管路系统容积的总和。具体配药情况见表2。

表2 清洗剂的配制

3.2 清洗前的冲洗

清洗系统如图1所示，用反渗透产水冲洗反渗透系统，打开浓水排放阀及产水排放阀，流量小于75 m3/h，确认压力小于0.3 MPa，直至浓水排放口电导率低于2倍进水电导率。

3.3 清洗前杀菌

（1）按照表2配制杀菌药剂。

（2）向系统注入杀菌药剂；启动流量控制在约40 m3/h，压力小于0.3 MPa，循环0.5~2 h。

（3）放净杀菌药剂，用除盐水冲洗系统30 min。

3.4 碱洗

（1）按照表2配置碱洗的清洗液。

图1 清洗系统

（2）向系统注入清洗液：启动清洗水泵，流量控制在约40 m3/h，压力小于0.3 MPa；初期浓水出口的水排放，直至排放水pH值接近12.7，将管路切换回流到清洗水箱循环，pH值若下降超过0.5，则补充NaOH维持pH值在12.7左右。

（3）低流量循环：维持上述清洗流量，待pH值相对稳定，循环0.5 h，压力小于0.3 MPa。

（4）高流量循环：将流量升高到70 m3/h，循环1 h，压力小于0.3 MPa。根据清洗液颜色的变化，酌情延长清洗时间。

（5）浸泡：停清洗泵，关闭清洗进出口阀门，浸泡8～24 h。

（6）循环冲洗：开启清洗泵，流量逐渐上升到70 m3/h，循环1 h，压力小于0.3 MPa。循环过程中，如果pH值低于12.7，及时补充NaOH，将pH值维持在12.7左右。

（7）清水冲洗：排放清洗液，然后采用除盐水冲洗，压力小于0.3 MPa，至浓水电导率低于2倍进水电导率或者排放液pH值小于9。

碱洗过程中需注意：首先是清洗液温度应始终保持在30～35℃；其次是产水侧回液门打开，防止背压过高；最后是观察排放清洗液颜色的变化以及脏污程度，如果清洗液颜色较深较脏，则应放空清洗系统以及反渗透内清洗液，重新配药清洗，重复碱洗步骤。

3.5 酸洗

（1）按照表2配置酸洗的清洗液。

（2）向系统注入清洗液：启动清洗水泵，流量控制在约40 m3/h，压力小于0.3 MPa。由于原管道系统内存水的稀释，清洗液pH值会升高，此时需逐量添加一水柠檬酸，维持pH值在1～2。

（3）循环冲洗：待pH值相对稳定，并确认系统内空气被有效排空，将清洗流量上升到70 m3/h，压力小于0.3 MPa，循环冲洗1 h，在此过程中，监测pH值并保持在1～2。

（4）浸泡：停泵关闭，浸泡1 h以上。

（5）循环冲洗：保持清洗流量70 m3/h，压力小于0.3 MPa，循环初期pH值若有上升，需要补充一水柠檬酸药剂，自pH值稳定起冲洗1 h，在此过程中，监测pH值并保持在1～2。

（6）清水冲洗：排放清洗液，然后采用除盐水冲洗，压力小于0.3 MPa，至浓水电导率低于2倍进水电导率或者排放水pH值大于6。

3.6 清洗后杀菌

（1）按照表2配置杀菌药剂。

（2）向系统注入杀菌药剂；启动流量控制在约40 m3/h，压力小于0.3 MPa，循环0.5 h。

（3）放净杀菌药剂，用除盐水冲洗系统0.5 h。

4 清洗结果

清洗完毕后投运1号反渗透系统，调整高压泵频率为42 Hz，水温20～25℃。清洗前后的数据见表3。

表31 号反渗透系统清洗前后数据对比

1号反渗透系统清洗后产水量从28.03 m3/h提升至64.93 m3/h，一段压差也大幅下降，从0.277 MPa降至0.229 MPa，二段压差变化不大，脱盐率也符合设计水平，与2013年12月投运初期运行数据对比，可以看出1号反渗透系统出力基本恢复到初期水平，但一段压差比初期投运增加较多（初期为0.136 MPa），二段压差变化不大，清洗效果良好。

清洗完毕后投运2号反渗透系统，调整高压泵频率42 Hz，水温20～25℃。清洗前后的数据见表4。

表42 号反渗透系统清洗前后数据对比

2号反渗透系统清洗后产水量从30.26 m3/h提升至69.50 m3/h，一段压差也大幅下降，从0.270 MPa降至0.154 MPa，二段压差变化不大，脱盐率也符合设计水平，系统出力基本恢复到初期水平，但一段压差比初期投运稍高（初期为0.131 MPa），二段压差变化不大，清洗效果优良。

5 结论

华润电力（温州）有限公司在经过反渗透清洗实践后，得出以下结论：

（1）清洗后反渗透一段压差下降明显，非氧化性杀菌剂杀菌效果良好。

（2）反渗透一段出现大量有机物、微生物污染，导致一段压差偏高，表明预处理有较大的改进空间。原水增加了次氯酸钠杀菌消毒处理，并在反渗透加药系统中添加膜杀菌剂，以抑制细菌滋生。反渗透膜清洗后，及时实施系统改进措施，反渗透系统正常运行至今，一段压差和二段压差未发现明显上升。

（3）膜污染物的判断及清洗剂的选择至关重要，选择适宜的清洗剂可最大程度地恢复膜性能。

[1]钱达中.发电厂水处理工程[M].北京：中国电力出版社，1998.

[2]李亚娟，杨庆峰.反渗透膜有机污染的研究进展[J].化工进展，2009，28（8）∶1458-1463.

[3]黄敢林，许振良.反渗透膜污染分析及清洗研究[J].化学世界，2002，s1∶183-184.

[4]武汉大学.分析化学[M].北京：高等教育出版社，2006.

（本文编辑：徐晗）

Practice of Chemical Cleaning of Reverse Osmosis Membrane

LI Zixing1，YU Zhiyong2，LIAO Hongfeng1
（1.China Resources Power（Wenzhou）Co.，Ltd.，Wenzhou Zhejiang 325810，China；2.State Grid Zhejiang Electric Power Research Institute，Hangzhou 310014，China）

By analyzing operating parameters of reverse osmosis system，the paper concludes that the output decrease of reverse osmosis system is due to high concentration of organic substances and microbes in source water，resulting in pollution of reverse osmosis membrane；block due to organic and microbe pollution in reverse osmosis membrane caused increased pressure difference of section one.A cleaning plan comprising sterilization before cleaning，alkaline cleaning，acid cleaning and the sterilization after cleaning is worked out，which chooses non-oxidizing bactericide and recovers performance of reverse osmosis membrane by cleaning.

reverse osmosis membrane；pollution；output；chemical cleaning

TK227.8

B

1007-1881（2015）06-0052-04

2015-01-30

李紫星（1979），男，助理工程师，从事发电厂化学技术管理工作。