关于仪征电厂一级反渗透膜硅酸铝盐污染的原因及处理方法的探讨

颜　坤（江苏华电仪征热电有限公司,江苏　扬州　211470）



关于仪征电厂一级反渗透膜硅酸铝盐污染的原因及处理方法的探讨

颜坤
（江苏华电仪征热电有限公司,江苏扬州211470）

摘 要：仪征电厂4×150t/h的一级反渗透膜运行近四年，出力逐渐降低，出现硅酸铝盐污染的现象，针对这一问题对反渗透膜的化学清洗方法进行调整，提出合适的解决方法。

关键词：反渗透膜；硅酸铝污染；化学清洗

1　反渗透膜衰减的原因

反渗透膜是一种高分子聚合物的半透膜，表面微孔的直径一般在0.5—10nm之间，运行一段时间后膜孔堵塞或变形破损，必然会造成系统运行的衰减。造成反渗透衰减的主要原因有：膜的材质、运行水温、进水水质、加药品质、加药量和运行压力等。

1.1材质的先天不足造成反渗透膜的使用年限受到限制

反渗透膜的材质主要有以下几类：1.醋酸纤维素膜元件，随着时间的推移，运行中酯基团会水解，从而造成膜的功能丧失；2.芳香烃聚酰胺膜，适应的pH范围可以宽到2-11，但对水中的游离氯很敏感，接触后易老化；3.复合膜（目前最常用的材质），复合膜的脱盐率基本不随使用时间而改变，但运行中仍易被氧化而造成衰减。

1.2进水压力对反渗透膜的影响

进水压力增加会提高膜的脱盐率，但当进水压力超过一定值时，加大了浓差极化，脱盐率不再增加，并且膜由于长期在一定压力下高负荷连续运行，易破损变形。该损伤不可逆。

1.3进水温度对反渗透膜的影响

反渗透膜产水电导对进水水温的变化十分敏感，进水水温每升高1℃，产水量就增加2.5%-3.0% (25℃为标准)，进水一般温度控制在10-35℃。进水温度过低，产水量较低，但温度过高也会造成膜的老化、烫伤以及运行成本的增加，损伤不可能逆。

1.4进水水质的影响

由于运河水质和长江水质的不稳定性，当原水恶化时，设计的水处理工艺不能满足反渗透进水水质的要求，造成反渗透膜污染。一般运河水的恶化易造成反渗透膜的有机物污染，使得运行压差增加，产水量持续衰减。而长江水在汛期到来时胶体硅严重超标，造成反渗透系统整体运行压力抬升，产水量在运行一段时间后会骤然衰减。其他如余氯、SDI等进水指标超标也会引起反渗透膜的污染，造成运行产水量降低。可通过化学清洗的方法消除或减轻膜的污染（余氯污染不可逆）。

1.5药品质量和加药量的影响

反渗透运行过程中需在进水侧依次投加杀菌剂、还原剂和阻垢剂等药品。加药点控制不好，会造成各药品在运行过程中反应不充分或药品交叉污染。药品加药量偏小不起效果，加药量偏大会堵塞膜表面的孔隙，造成膜药物中毒，使膜丧失过滤性能，产水量大幅衰减。可通过化学清洗的方法消除或减轻膜的污染。

1.6其他如运行中启停操作不当等也会造成反渗透膜不可逆的影响

2　运行中出现的异常

2.1仪征电厂水处理现状

仪征电厂水处理系统设计流程为：长江水→反应沉淀池→空气擦洗滤池→超滤→一级反渗透→二级反渗透→电除盐。一级反渗透的出力为4×150t/h，采用一级三段式，于2012年3月开始正式使用，运行至今接近3年半时间。运行期间出现运行压力逐步抬升、压差不变、运行产水流量逐渐衰减的现象，经化学清洗后又会逐渐上述问题，且清洗效果逐渐变差。

抽取一支反渗透膜解剖，发现膜表面有明显的污染物，背面手感有颗粒物存在，进水端膜色较白，出水端偏黄，且有较多的黑点。通过红外光谱分析（图1），发现主要污染物质为硅酸盐和有机羟基盐。

图1　红外光谱分析结果

而通过扫描电镜-能谱分析，发现膜表面覆盖的大量颗粒物主要元素为铝、硅、钙及有机元素，膜背面的少量颗粒物的元素成分为钙及有机元素。初步判定为硅酸盐污染和少量有机物污染（图2）。

图2

究其原因，长江汛期胶体硅严重超标，超过设计水处理工艺的处理能力，长期运行，硅酸盐沉积在膜表面，给反渗透系统的运行带来了不稳定影响。

3　硅酸盐去除方法的讨论

3.1预处理水质的调整

铝盐对水中胶体硅有一定的去除能力。铝盐除硅的主要条件包括温度、接触反应时间、pH值、结晶状态等。对原水进行混凝沉淀除硅试验。通过调整聚铝的加药量来适当去除水中胶体硅的含量。

3.2加强系统的启停冲洗

保证保安过滤器的正常运行，组织颗粒污染物进入反渗透系统，同时加强系统启动和停运的冲洗，降低膜的机械性污堵。

3.3改变化学清洗方案

通过改变清洗方案，用0.1%NaOH或0.025%十二烷基磺酸钠进行化学清洗，清洗效果较好，膜的性能恢复正常且能维持较长时间的运行，能保持膜的清洁度和安全稳定运行（表1）。

表1　清洗前后数据对比

3.4调整反渗透阻垢剂的加药量

通过调整阻垢剂的加药量，保证水系中钙镁离子的分散度，以起到阻止结垢的目的。

4　结论

以上措施对减缓反渗透膜的硅酸盐污染，防止反渗透膜硅酸盐结垢有一定的效果。目前清洗化学清洗周期可控制在3个月1次，清洗后运行效果良好，各段压差、流量、脱盐率等指标与初设计较接近，出水水质均能达到规范要求。

作者简介：颜坤（1981-），女，江苏扬州人，本科，工程师，研究方向：电厂化学。

DOI :10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.029