反渗透膜长周期运行离线清洗方法探究及浅析

袁国光 关赛赛 李虹

摘要：本文通过对污染物，脱盐率，来水水质、清洗方法等原因进行了剖析，通过数据分析和实际清洗使用效果，总结提出了来水水源变化下，反渗透系统膜经过长周期运行后的离线清洗方案和步骤。因此，来水污染物精准分析及清洗方法的改进，脱盐水的脱盐率和回收率得到了明显提高，并且延长了清洗周期，以期为相关行业人员提供参考。

关键词：反渗透;脱盐率;清洗剂;污染物;余氯;生石灰

Abstract： Through the analysis of pollutants， desalting rate， incoming water quality， cleaning methods and other reasons， through data analysis and actual cleaning effect， the off-line cleaning scheme and steps of reverse osmosis system membrane after long-term operation under the change of incoming water source are summarized and put forward. Therefore， the accurate analysis of incoming water pollutants and the improvement of cleaning methods， the desalination rate and recovery rate of desalted water have been significantly improved， and the cleaning cycle is prolonged， in order to provide reference for relevant industry personnel.

Key Words： Reverse osmosis; Desalination rate; Cleaning agent; Contaminants; Residual chlorine; Quick lime

河鋼邯钢能源中心第七软水脱盐水站反渗透系统经过了近8年长周期运行，而且近几年环保对钢厂外排水质要求不断提高，水源水质复杂，虽然污水处理厂对生产做了相应调整，但部分污染物质是去除不掉的。七软水站反渗透膜脱盐率下降明显，单套产水电导率升高，离线清洗效果不明显和运行周期短的情况，这样对反渗透的出水水质造成了严重影响。各种污染物会对反渗透膜造成严重后果。因此，我们要讨论的是：因来水水源变化给长周期运行的反渗透膜造成影响的浅析及反渗透膜离线清洗的方法探究。

1 反渗透系统概述

河钢邯钢能源中心第七软水脱盐水站2013年投产，有7套一级反渗透装置。1号到3号每套膜支共计17根;排列11：6;每套6支装。生产商美国DOW公司型号BW30-400FR;4号到7号每套膜支共计28根;排列18：11。每套6支装。一级反渗透系统回收率：75%，脱盐率：98%。二级反渗透共计2套。每套膜支共计13根;排列9：4;每套6支装。在离线清洗反渗透膜过程中，发现膜表面有一层白色物质。初步判断是它导致反渗透膜压差增大，脱盐率下降很快，给出水指标造成严重威胁[1，2]。

2 反渗透系统运行状况

2020年8月七软水站7套反渗透系统脱盐率均降至84%左右，单套产水量降低，膜系统压差升高。在线清洗效果不明显，离线清洗后使用周期短的情况。表1为系统运行约7年的数据和对系统进行改进措施调整前的运行数据（选取污染最严重的三套系统）[3，4]。

据表1数据分析可见，2019年12月至2020年8月，各套脱盐率下降，产水量降低，产水电导率升高;一段压差均增长较快、二段压差增长较慢、;第5套系统反应更加敏感，污染程度最严重。

3 脱盐水系统加药调整

（1）氧化性杀菌剂（次氯酸钠）。由于原水余氯较高，次氯酸钠停用。（2）非氧化性杀菌剂。定期对反渗透系统进行冲击连续性投加，尤其是夏天，防止膜元件长周期运行中的细菌，微生物等对膜造成污染。（3）阻垢剂。投加适量的阻垢剂防止反渗透膜结构，反渗透阻垢剂的投加方式为连续性投加，药液的配置浓度保持在10%，加药浓度保持在2.5ppm左右。（4）还原剂（亚硫酸氢钠）。因来水余氯较高，可以在原水箱内增加亚硫酸氢钠。药液浓度配制成10%，联系投加，初始系统加药浓度为8ppm左右。反渗透进水余氯在高位运行时，要适当调整还原剂的加药量。

4 反渗透系统污堵原因分析

长周期运行的反渗透膜更容易受到污染物的污染，不同的污染物会对反渗透膜造成不同的表现，反渗透膜的常见污染特征如表2所示[5]：

分析可得污染的主要原因：来水水质变化，含氧量的增高，余氯在高位值，生石灰造成钙类沉积物，清洗方法没有针对性，反渗透膜经过长周期运行性能衰减。

5 反渗透膜污染原因

当反渗透膜性能明显下降，单套系统脱盐率降低8%，或者产水量降低15%～20%，而且在线化学清洗效果达不到预期，经过离线清洗后膜的运行周期只能达到20天左右或者更低，需要进一步查明来水水质变化和药剂投加比例，可能有新的污染物质存在，监测来水余氯和反渗透进水余氯，建议采用“离线+在线清洗方法”彻底进行清洗。污染物的累积情况可以通过日常数据的膜压差增大、产水电导率、脱盐率变化等参数直接观察。对于长周期运行的反渗透膜有必要定期采用离线化学清洗。清洗前先确定污染的类型，制定清洗方案，针对性的进行清洗。应采用在线化学清洗和离线化学清洗同时对长周期运行的反渗透膜进行清洗。对长周期运行的反渗透膜必须进行深度且彻底的离线化学清洗才能较好的恢复膜的性能。

6 长周期反渗透膜离线清洗的操作步骤

离线清洗设备的操作步骤：（1）把反渗透设备上拆下来的膜元件依次装进离线清洗设备。（2）清洗水箱里加满一级产水，开高压泵进行冲洗，冲到离线清洗设备浓水浮子流量计水质清澈。（膜元件在大设备里，单支膜壳是由6支膜组装的，在线冲洗肯定不到位，压力和流速也达不到，在膜里面的污染物也冲洗不出来）。（3）冲洗完毕后，给单支膜做离线清洗前的性能检测（膜压差、流量、脱盐率），把进水压力调到1.0MPA，浓水调到5t/h左右。产水用电导仪测脱盐率并记录。（4）先给碱性的清洗箱内加约三分之二一级产水水和10%碱性清洗药剂，用液碱调PH。温度控制在40度左右，PH控制在12左右。（5）开高压泵进行清洗循环。倒单支膜清洗的进水和出水阀门。随时测PH，必须要时进行补药，保证清洗浓度，压力控制在0.4MPA以下。（6）碱性专用清洗药剂清洗完畢后，用一级产水进行冲洗，出水PH冲洗到中性（7左右）。（7）冲洗到中性后，进行碱性清洗后的性能检测（膜压差、流量、脱盐率）。碱性药剂清洗后一般会膜压差下降、流量大、脱盐率下降，碱性专用清洗剂对反渗透膜孔有扩张作用，促使膜表面污染物与膜脱离。（8）先给酸性的清洗箱内加约2/3一级产水水和10%酸性清洗药剂，用盐酸调PH。温度控制在35℃左右，pH控制在3左右。（9）开高压泵进行清洗循环。倒单支膜清洗的进水和出水阀门。随时测pH，必须要时进行补药，保证清洗浓度，压力控制在0.4MPA以下。（10）酸性专用清洗药剂清洗完毕后，用一级产水进行冲洗，出水pH冲洗到中性（7左右）。（11）冲洗到中性后，进行酸性清洗后的性能检测（膜压差、流量、脱盐率）。这个检测数据和清洗前检测数据做对比，就能看出离线清洗的结果。（12）离线清洗后的膜元件装进在线设备，设备运行[6]。

7 调整后系统运行情况

通过以上改进的有效措施后，观察5#反渗透系统连续运行由25d延长至60d，脱盐率达91%，反渗透系统压差2.0MPa，产水量125以上，运行比较稳定。

8 结论

通过对长周期反渗透系统参数和污堵原因进行分析，结果表明，污染源主要是生石灰造成钙类沉积物和有余氯在高位值运行。污染的主要原因是来水水质变化，来水电导率较高，含氧量的增高，之前的离线清洗方法没有针对性。日常运行维护管理长周期的反渗透膜过程中，建议注意以下几个方面。

（1）定期清理加药箱。保证各水箱和药剂水箱不被污染。（2）在更换保安过滤器滤芯过程中要观察污染物变化，并记录数据，摸索规律。（3）加强来水余氯和pH监测，来水余氯较高时，及时反馈，并在原水箱投加还原剂，防止余氯过高氧化膜系统，使超滤产水的余氯保持在0.5～1.0ppm，同时加强对余氯的监测，必要时可在原水箱增加还原剂的投加。（4）化验中水水质，污水厂加强来水监测，重点是余氯和电导率的跟踪监测。（5）重视长周期反渗透设备启动前的低压冲洗步骤和冲洗时间。（6）反渗透膜经过长周期运行，受到新污染的冲击，恢复效果缓慢，所有更需要加强日常运行的监测和化验指标记录，尤其是来水的水质分析，早发现早清洗。

参考文献

[1] 刘茂举，龚福忠，铁云飞，等.反渗透膜法处理磷酸铁生产废水的零排放工艺研究[J].无机盐工业，2021，53（8）：101-105.

[2] 姜思洋.电厂化学水处理中反渗透膜技术的运用研究[J].清洗世界，2021，37（7）：1-2.

[3] 朱佳丽.反渗透膜的生物污堵处理研究[J].清洗世界，2021，37（7）：70-71.

[4] 张放，时艳，郭姣.小型反渗透纯水制备系统工艺设计[J].工业加热，2021，50（7）：16-20.

[5] 陈建花.关于电厂化学水处理中反渗透膜技术的应用探讨[J].当代化工研究，2021（14）：119-120.

[6] 孙江虎.脱盐水站浓水反渗透系统的节水改造[J].中国给水排水，2021，37（12）：156-159.