反渗透膜清洗周期短原因分析及应对措施

袁沙沙

摘要：针对火电厂反渗透膜化学清洗周期短进行原因分析，发现膜处理进水水质不合格造成膜污堵，从而造成膜段间压差快速升高、产水量下降快，化学清洗方式不科学造成清洗效果差。针对这两种原因，通过改善预处理、膜处理加药方式，增加超滤膜丝检查频率和手工测量SDI次数，改善化学清洗方式等方法，有效的延长了反渗透膜的化学清洗周期。

关键词：反渗透;进水水质;化学清洗;污堵;清洗周期

引言

反渗透技术主要原理是在盐溶液侧施加高于渗透压的压力，使盐溶液中的水分子透过半透膜向淡水侧移动，将水从盐溶液中分离出来，达到纯化、分离、提取和浓缩的目的。火电厂作为耗水大户，在生产过程中需要对水进行处理净化，保证水质达到生产工艺要求[1]，我国目前已有72%的电厂在水处理中应用反渗透技术，主要用于锅炉补给水、循环冷却水的回收再利用、锅炉酸洗废液处理、综合废水处理[2]。反渗透膜在运行一段时间后，由于膜表面污堵造成产水量下降、脱盐率下降，需要对其进行化学清洗。

本文以福建华电可门发电厂（以下简称发电厂）反渗透水处理系统为例，针对该系统清洗周期短的问题，进行多角度分析，提出针对性的解决方案，并得到较好的预期效果，可为类似问题的处理提供参考。

1 反渗透设备状况

发电厂因机组供热制水扩容需求，增配了三套一级三段式反渗透装置，采用母管制连接，3列设备可交替运行，也可同时运行。原水水源为水库来水，反渗透膜制水工艺流程为：原水→高密度沉淀池→重力式滤池→工业水池→化学水泵→超滤保安过滤器→超滤膜组件→超滤产水箱→反渗透给水泵→反渗透保安过滤器→反渗透高压泵→反渗透膜组件→反渗透水箱→混床升压水泵→混床→除盐水箱。在高密度沉淀池加入液碱、混凝剂及杀菌剂调整出水水质，在超滤进口加入次氯酸钠溶液杀菌，在反渗透进口依次加入还原剂、阻垢剂和非氧化杀菌剂。

该套反渗透膜元件选用美国陶氏膜，型号为BW30FR-400/34I，设计单套反渗透装置的连续净出力140t/h，设计回收率≥85%，脱盐率≥99%（前3年）。根据该厂的运行指标要求，当产水量下降10%，段间压差达到0.25MPa，脱盐率下降5%，须要进行化学清洗。

2 反渗透存在的问题及原因分析

2.1 反渗透存在的问题

该套膜处理设备2019年5月投运，以A列反渗透为例，2021年3月份以来，反渗透膜一段间压差逐渐上升（见图1），从4月1日A列反渗透膜清洗结束重新投运后，49天内一段间压差逐渐上升至0.25MPA，达到化学清洗条件，且后期上升趋势加快。反渗透膜平均每运行45天就要清洗一次，比其他电厂同类型反渗透膜清洗周期缩短一半（见表1），共三列反渗透，一年要清洗3*365/45=24次，化学清洗频繁，清洗用药品耗量大。

由以图1表可以看出，反渗透膜在45天的运行周期内，产水量逐渐下降，段间压差逐渐升高。化学清洗后效果不佳，反渗透膜运行周期仍偏短。

2.2 反渗透膜清洗周期短的原因分析

针对反渗透清洗周期短的原因，从进水加药方式、设备定期检查情况、化学清洗操作等多方面进行了分析，发现导致该反渗透膜清洗周期短的原因主要有：

1、膜处理进水水质水质不合格，反渗透膜存在污堵，造成膜断间压差快速上升、产水量下降。膜污堵主要由胶体污染和微生物污染引起的。

1）胶体污染。胶体污染的主要来源有：一是预处理出水不合格，带有淤泥、胶体硅和腐蚀物等。该厂预处理加药方式不合理，高密池加碱采用人工手动加碱，无法准确控制加碱量，导致高密池出水浊度大。二是处理过程中所加的药剂含有杂质，杂质附着在膜表面造成污堵。化学药品采购及入库验收把关不严，导致药品含有杂质。三是超滤膜存在断丝，颗粒杂质从断口通过，漏入膜系统。超滤膜丝没有定期检查，无法及时发现断丝。胶体污堵，通过监测超滤出水SDI可以看出，该厂SDI值采用手工测量，早期监测间隔时间过长，导致胶体污堵不易被发现。

2）微生物污染。拆开反渗透膜组件进行检查，发现膜表面被黄绿色的粘稠污物堵塞，并有明显的腥臭味。保安过滤器滤芯也存在部分类似的污物。分析原因为该厂预处理杀菌加药方式不合理，预处理高密池采用人工加氯锭块，导致杀菌效果不好。加药量过大会造成余氯偏高，损坏膜组件，加药量过小会造成杀菌效果差，膜表面微生物滋生严重。反渗透膜进口还原剂和非氧化杀菌剂加药量不稳定，同样会造成微生物滋生。

2、化学清洗方式不科学。首先，该厂反渗透清洗使用固定药剂，不会根据具体污堵情况调整药量。其次，该厂反渗透为一级三段布置，清洗时采用三级同时清洗，没有针对性，清洗效果差。

3 反渗透膜运行周期短的应对策略

（1）提高膜处理系统进水水质。高密池人工手动滴碱改为计量泵加碱，细化加碱量，提高预处理系统出水水质。新增每月一次检查超滤断丝情况，及时堵漏。手测反渗透进水SDI由一周一次调整为每天一次，以便及时了解反渗透进水受污染情况。

（2）改善预处理杀菌方式。预处理氯锭（固体溶解杀菌）改为次氯酸钠溶液，稳定杀菌剂浓度，提高杀菌效果。

（3）改善反渗透加药方式。新增膜处理加药表，每天计算加药量进行对标，发现偏差及时调整。每月安排一次溶药箱的检查，查看溶液箱是否有药品沉淀。

（4）优化反渗透膜化学清洗方式。化学清洗前取一段反渗透膜进行送检，选择合适的清洗药品。针对仅一段压差高的特点，由三段整体清洗调整为一段单独清洗（延长清洗时间），二、三段联合清洗，以达到最佳清洗效果。

4 优化措施的效果

在采取上述措施后，膜处理的进水水质得到了改善，如图2，对比改善前后的一个月内超滤及反渗透平均进水水质指标，进水浊度、SDI、ORP、余氯等数值下降明显。反渗透膜清洗周期也延长了，由之前的45天提高至104天，如表2。

5 结论

对火电厂反渗透系统清洗周期短的原因进行了分析，结果表明：一方面由于预处理加药方式不合理，SDI监测不及时，导致了膜处理进水水质较差，造成反渗透膜产生污堵，从而影响膜系统产水量和脱盐率下降。另一方面由于膜系統化学清洗方式不合理导致清洗效果差，不能完全去除膜系统内的污染物。通过改善加药方式和化学清洗方式、增加SDI监测次数，使得反渗透膜进水水质得到了改善，化学清洗效果得到了提升，从而延长了膜系统的清洗周期。