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1、谈反渗膜污染的常见问题及控制措施和清洗技术单位：发电生产部化学甲班姓名：杨瑞清2011 年 12 月 12 日摘要：反渗透系统在日常的运行中，难免会出现系统的无机物结垢、胶体颗粒物 的沉积、微生物的滋生、化学污染以及其它问题，这些因素影响着系统安全稳 定的运行， 一旦出现问题应如何处理？如果出现问题处理不及时就会严重的影 响安全稳定生产。 下面主要阐述膜系统在日常中出现的问题及控制方法以及清 洗方法。我们从以下几个方面来对反渗的相关情况进行分析：一、反渗透水处 理原理；二、反渗透系统工艺；三、 反渗透污染常见问题；四、反渗透膜清 洗技术。关键词： 反渗透水处理原理；反渗透系统工艺； 反渗透污染
2、常见问题；反渗 透膜清洗技术。正文：反渗透是膜处理设备，对前置水处理设备的要求都比较高，它 既怕悬浮物，又怕微生物和胶体物质还会有无机盐结垢等问题，由 于在产水的过程中，在压力的作用下，淡水反渗浓水侧的水向淡水 侧渗透，这部分水大约占 75%，25%的浓水留在浓水侧，由浓水管排 走，这部分水中的含盐量，示范深入口水的含盐量的 4 倍，很容易 结垢，另外，反渗入口水中的微量的悬浮物、胶体、细菌、有机物 等杂质的浓度，也同样增加 4 倍，容易在反渗膜表面沉积，如果反 渗入口水带入的杂质、 盐分较多就更容易在反渗膜表面沉积和结垢； 这就对我们前置水处理设备提出了更高的要求，特别是向我公司现 在使用的
3、水源是发电机机组的循环冷却水，循环水的补水水源是中 水，水中的有机物、微生物、细菌、胶体物质、和无机盐类的含量 度比较高，给我们的水处理工作带来了很多问题，如解决不好，会 给我们的安全生产工作造成很大的影响，一方面会影响向机组正常 供水，另一方面也可造成反渗设备因污染而损坏，增加更多的设备 成本， 从而，降低制水的经济性； 我们的反渗产水肩负着两项任务， 一项是制备一、二除盐水的前置水源，另一项是向水塔提供低含盐 量的水，降低循环水的浓缩倍率；这两项任务度比较任务艰巨，我 们公司在未向首钢供汽、供热时期，机组和热网的补水水量相对较 少一些，对我们化学运设备的压力不算太大；可随着向北京市供热 面
4、积的扩大，特别是从去年向首钢供汽、供热以来，我们的水处理 设备几乎全部投入运行， 很少有备用容量， 这就对我们水处理设备， 特别是反渗透装置的运行维护，防反渗膜污染，以及翻身的化学清 洗提出了新的更高要求，设备运行周期长，清洗时间要短，效果还 要好。下面我就从反渗透的水处理原理和工艺以及防止反渗膜污染 和清洗方面谈谈我的认识和想法。一、反渗透水处理原理1 、 当把两种不同浓度的溶液分别置于半透膜的两侧时，在膜 的浓溶液侧施加一个大于渗透压的压力时，此时浓溶液中的水将流 入淡水侧，这种现象叫做反渗透。2 、 反渗透膜主要除去水中溶解盐类、有机物、胶体、大分子 物质及预处理未除去的颗粒物等。3 、
5、 反渗透入口水中的 Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+、HCO3- 、SO42-、SiO2 等具有结垢倾向的离子浓度积一般都小于其平衡常数，所以不会有 结垢出现，但经浓缩后的浓水的各种离子浓度将成倍增加，各种离 子的浓度积都有可能大大超过平衡常数，因此会产生严重的结垢。 判断不结垢的标准是： 对于碳酸盐垢以朗格利尔指数 (LSI) 为基准；当 LSI0 时结垢； 对于硫酸盐垢是以饱和指数来确定的，水中阳、阴离子的 浓度积与饱和平衡常数的比值即为饱和指数。当饱和指数小于1 时不结垢，反之就会出现结垢。4 反渗透的工作过程是原水在膜的一侧从一端流向另一端，水 分子透过膜表面，从原水侧到达另一侧
6、，而无机盐离子就留在原来 的一侧。随着原水的流程逐渐增长，水分子不断从原水中渗透到另 一侧，留在原水中的含盐量逐步增大，即原水逐步得到浓缩，而最 终成为浓水，从装置中排出。5、 反渗透设备是采用膜分离技术来去除水中的离子、有机物 及微细悬浮物 (细菌胶体微粒 ) ，以达到水的脱盐纯化目的。二、我公司反渗透系统工艺1、反渗透水处理系统有4套反渗透装置，包括1号3号超滤 出水箱、1号4号超滤出水泵、1号4号精密过滤器、1号4 号反渗透给水泵、 1 号 4 号膜本体、 一套化学清洗装置。 每套反渗 透包括下列单元设备：超滤出水泵、5卩m精密过滤器、给水泵、反 渗透膜装置。反渗透清洗系统、冲洗系统和阻
7、垢剂、盐酸、还原剂 等加药系统为 4台反渗透公用系统。2、 反渗透系统的流程是：超滤出水箱t超滤出水泵t精 密过滤器t反渗透给水泵t膜本体t淡水箱。3、1号2号反渗透一级二段，各有18个压力容器，以12X 6 排列，每个压力容器有 6 个复合卷式反渗透膜， 膜元件共 108 支；3 号 4 号反渗透一级二段，各有 32 个压力容器，以 22X10 排列， 膜元件共192支。膜型选用美国陶式公司生产的BW30-365F膜元件。4、反渗透给水泵入口设置5卩m精密过滤器，作用是截留原水 带来的大于5卩m的颗粒，以防止其进入反渗透系统。1号、2号反 渗透各有两个的精密过滤器并联，每个精密过滤器内装 3
8、0 支滤芯， 3 号、 4 号反渗透各一个精密过滤器，每个精密过滤器内装 90 支滤 芯，滤芯长 40 英寸的均孔、 PP 喷熔，采用上下定位方式。滤元为 可更换卡式滤棒， 当过滤器进出口压差大于设定的值时， 应当更换， 其正常的使用寿命为 3 4 个月。精密过滤器采用耐腐蚀的 304 不锈 钢材质外壳。6 、 NaHSO3（ 亚硫酸氢钠 ） 加药系统的作用是还原水中的游离氯， 防止游离氯氧化反渗透膜。根据 ORP表还原电位来调整还原剂的加 药量。7 、 阻垢剂加药系统的作用是在经过超滤处理后的原水进入反 渗透系统之前，加入高效率的专用阻垢剂，以防止反渗透浓水侧产 生结垢。它可以提高水中的难溶
9、物质的饱和度。8、盐酸加药系统是用来调整给水的 pH,由于系统进水的硬度、 碱度和 pH 值较高，在向水中投加适量盐酸，使反渗透进水的pH 值 降至 6.3 左右，有效防止反渗透系统的结垢趋势。9 、 反渗透经过长期使用后，反渗透膜表面仍会受到结垢的污 染。因此反渗透需要定期清洗，清洗的作用是根据反渗膜运行污染 的情况，配制一定浓度的特定清洗溶液，清除反渗透膜中的污染物 质，以恢复膜的原有特性。 1 号 2 号反渗透共用一台清洗水泵， 3 号4号反渗透共用一台清洗水泵，1-4号反渗透共用一台5卩清洗 过滤器，1号 4号反渗透共用清洗水箱。10 、 反渗透停用进行冲洗，主要作用是用反渗透产水置换
10、反 渗透停运后膜中滞留的浓水，防止浓水侧亚稳态的结垢物质出现结 垢，以保护反渗透膜。11 、 为了防止反渗透产水侧误操作，在反渗透产水端设置爆 破装置，在超高压的情况下自然爆破泄压。12 、 当反渗透投入运行时，为了防止给水泵突然起动升压产 生对膜元件的高压冲击，破坏反渗透膜，在给水泵出口至反渗透膜 组件之间设置1个慢开电动阀门，由可编程序控制器（PLC）控制缓慢 打开阀门，使膜元件逐渐升压至一定的压力。三、反渗透污染常见问题（一）、无机物的结垢在水中存在 Ca2、Mg2、Ba2、Sr2、CO32、 SO42、PO43、SiO2 等离子。在一般的情况下是不会造成无机物结垢，但是在反渗透系 统中
11、，由于源水一般浓缩4倍，并且pH也有较大的提高，因此比较 难溶解的物质就会沉积，在膜表面形成硬垢，导致系统压力升高、 产水量下降，严重的还会造成膜表面的损伤，使系统脱盐率降低。在防止无机盐结垢方面， 我们在运行中主要通过在反渗透入口 侧加入一定量的阻垢剂和调整反渗透浓水排放量以达到防垢的目 的，如果仍然有结垢，就要通过清洗的方法来解决。（二）、胶体、颗粒物沉积胶体、颗粒物污染是比较常见的反渗透系统污染。水中大量存 在粘泥、胶体硅、金属的氧化物及有机质等颗粒物，在反渗透系统 预处理中可以将源水中的这些污染源控制在一定程度，不致使对系 统短期运行造成一定的影响。但由于系统长时间的运行预处理效果 不
12、理想、预处理反冲洗不彻底、操作人员的日常检修、运行操作不 到位等原因，都会造成系统胶体、颗粒物的污染。针对胶体污染，通过污染指数（SDI）来衡量。SDI数值反应了 在规定时间内，孔径为0.45 口测试膜片被测试给水中的悬浮物、胶 体、黏土、硅胶体、铁的氧化物、腐植质、细菌、有机物等污染物 堵塞的比率和污染程度。测试如下：首先应充分排除过滤池中的空气压力，使给水以30psi的恒定压力通过直径为 47mm、孔径为0.45 g的测试滤 膜后开始测定：首先测定开始通过滤膜的 500 毫升水所需要的时间 To；在使水连续通过滤膜15分钟（T）后，再次测得通过滤膜的500 毫升水所需要的时间Ti；在取得以
13、上3个时间数据之后，由此可以 计算出该水源的 SDI 值：即 SDI=（1-T 0 /T 1） X 100/T在实际中，当Ti为To的四倍时，SDI为5;在SDI为6.7时， 水会完全堵塞测试膜，而无法取得时间数据Ti,在这种情况下需要对反渗透预处理系统进行调整，使其 SDI值降至5.0以下。SDI值 不能反应完全反渗透系统的污堵情况, 因为 SDI 仪测试是死端过滤, 而反渗透系统是错流过滤。为了防止反渗透系统胶体污染, 我们要求进水 SDI 值小于 5（最 好是小于 3）,这样有利于系统长期安全运行。降低反渗透进水胶体、颗粒物污染最有效的方法： 合适的预处理（锰砂过滤、多介质过滤、活性炭过
14、滤、超滤、 微滤等等） ；我公司采用的是澄清池、 多介质过滤器、盘式过滤器、 超滤。添加胶体分散剂；系统预防性的清洗；（三）、微生物的污染 循环水（再生水或中水）一般通过控制余氯来抑制微生物的滋 生,但是余氯有较强的氧化性,它能使反渗透膜表面氧化,影响膜 的寿命和产水水质,因此反渗透系统运行对余氯要求非常严格（v0.img/L）,这给微生物的生存繁殖提供了有利的环境。 微生物生 长及排泄出的酸性粘泥会堵塞膜的微孔，致使压差上升，给系统的安全运行埋下了严重的安全隐患微生物的污染也是最常见的污染，经过大量的元件解剖及污染 物分析实验，大多数污染是由微生物的繁殖引起的。微生物污染过程主要有以下阶段：
15、第一阶段腐殖质、聚糖至于 其他微生物代谢产物等大分子在膜面上的吸附，形成具备微生物生 存条件的生物膜；第二阶段进水微生物中黏附速度快的细胞形成初 期黏附过程 （生物膜生长缓慢）；第三阶段后续大量菌种的黏附， 特 别是EPS（细胞聚合物。它黏附在膜面上的细胞体包裹起来，形成 黏度很大的水和凝胶层， 进一步增强了污垢和膜的结合力） 的形成， 加剧了微生物的繁殖和群聚；第四阶段生物污染的最终形成阶段， 生物膜的生长和脱除达到平衡。造成膜的不可逆的堵塞使过滤阻力 上升，膜通量下降。抑制反渗透系统微生物繁殖的方法： 反渗透进水微生物的控制。通过源水的菌藻控制（一般通过控 制余氯），尽量减少预处理的死角，
16、防止微生物繁殖；反渗透系统微生物控制。通过连续式或间歇式加入非氧化性且 对膜没有影响的杀菌剂，可以有效地控制和杀死反渗透系统滋生的 微生物，再通过浓水将其带出系统。我们公司采用的是向循环水水塔中定期（每周）加入氯锭对循 环水水源进行冲击式杀菌和去除有机物，然后在化学预处理及进入 澄清池前加入次氯酸钠杀菌。（四）、化学污染化学污染是指进水中某些物质与膜面发生化学反应，从而引起 沉积、沉淀以及膜表面的非常规老化，使膜表面发生污染或使膜的 性能变差。常见的情况有：预处理时絮凝剂选用不当；运行时阻垢剂的选 用不当；清洗时清洗药剂选用不当；预处理控制不严格，致使进水 中带入对膜有危害的物质 （如：余氯的超标导致膜面活性层的氧化） 。化学污染处理主要从系统预处理的完善及操作人员技术水平的 提
