反渗透膜的在线化学清洗

摘要：随着科学技术的发展，超滤、反渗透装置已经在电厂水处理系统中得到广泛应用。随着运行时间的增加，反渗透膜的化学清洗工作，日渐成为了电厂化学重要工作之一，本文简单介绍了反渗透膜的清洗过程。

关键词：反渗透膜 化学清洗 清洗剂

1 概述

大唐太原第二热电厂化学水处理设有反渗透装置8套，2009年全面建成投入运行。采用一级两段式布置（一、二段比为20：10），单套装置出力为120m3/h，设计回收率为75%，脱盐率高于97%。膜元件采用美国科氏聚酰胺卷式复合膜。因为使用生水作为补给水，水质较好，设备长时间运行状况良好。但随着运行时间的增加，出现了段间压差增大，出力降低等现象，经过对反渗透膜清洗技术的学习和研讨，化学车间自主进行了反渗透膜的化学清洗工作，效果明显。

原水经过超滤装置后，大部分的悬浮物、胶体、微生物都得到了过滤，但反渗透膜的进水中仍会含有少量5μm以下的杂质。可形成难溶性胶体、微细沉淀物和各类难溶盐的结垢物质。所以反渗透膜的化学清洗是保证反渗透装置正常运行的必要措施。

2 形成污垢的原因

2.1 对流沉积 反渗透膜过滤是一个“错流分离”的过程，进水穿过膜孔。而含有各种污染粒子的浓水流过膜表面，膜对粒子的吸附叫做“对流沉积”。膜表面各粒子数量随着运行时间的增长，逐渐增加，造成膜的污堵。原水经过反渗透膜的产水过程（如图1所示）。

图1

2.2 浓差极化 反渗透装置在运行过程中，淡水透过后，膜界面层浓缩水中含盐量增大，和进水之间往往会产生浓度差，严重时会形成很高的浓度梯度的现象，称为浓差极化。浓差极化会加快膜的污染。因为浓差极化会造成邻近膜表面溶质的浓度快速升高，引起边界层流体阻力增加，或局部渗透压增加，导致传质推动力下降，产生污垢沉积。

2.3 截流物阻挡 膜上的截流物加快了膜的污染，如反渗透膜中的产水隔网，起到支撑膜和增大湍流的作用，但同时也造成截流，污染物受隔网阻挡，迅速沉积下来，造成污堵。

3 反渗透膜的污染特征及清洗时机的判断

反渗透膜受到不同污染物污染后，会出现不同的特征（见表1）。反渗透系统不能等到膜污染严重后才清洗。这样会增加清洗的难度。要正确把撑清洗的时机，及时清除法垢，当反渗透膜在运行过程中出现以下几种情况时，应立即清洗。

标准化产水量降低10%以上；

进水和浓水之间的标准化压差上升了15%；

标准化透盐率增加5%以上；

以上的标准（基准）比较条件取自系统经过最初48小时运行时的操作性能参数。

表1 反渗透膜污染特征

4 我厂反渗透装置清洗前的状况

我厂反渗透装置在运行5年之后，普遍存在段间压差上升超过15%，产水量降低超过了10%。在相同入口压力的情况下，反渗透入口流量从当初的165t/小时，下降到120-140t/小时。说明反渗膜已经受到污染，急需对反渗透装置进行化学清洗。

5 反渗透膜的清洗步骤

5.1 清洗方案的制定

根据反渗透厂家提供的清洗方案，经过车间人员的反复研讨论证，我们使用了专用碱性清洗剂和酸性清洗剂相结合的方法来对反渗透膜进行分段清洗。利用盐酸（Hcl）和碱（NaOH）溶液来调整清洗溶液的PH值。

5.2 清洗前的准备工作

5.2.1 开启运行反渗透装置的产水侧回水门，将反渗透清洗水箱内注入一定量的产水，启动反渗透清洗水泵，对反渗透清洗管路进行循环清洗。确保管路清洁，无杂物。

5.2.2 停运反渗透清洗水泵，将反渗透清洗水箱排空，注入反渗透产水到一定高度（应考虑整个管路的余量）。启动加热器将清洗水箱内水温加热到40℃左右。

5.2.3 准备好盐酸（Hcl）和碱（NaOH）溶液来调整清洗溶液的PH值。准备好PH表，测量并记录清洗过程中清洗溶液的PH值的变化。

5.3 配置碱性清洗溶液

启动反渗透清洗水泵进行循环，将五桶（25公斤）碱性清洗剂加入清洗水箱内，然后加入适当的碱（NaOH）溶液，测量溶液PH值，使溶液PH值达到11左右。

5.4 反渗透膜的碱清洗

5.4.1 反渗透一段膜的碱清洗

关闭反渗透装置出口门，高压泵出口门，浓水手动排放门及电导率采样门，确保反渗透装置从系统内解列。开启反渗透装置一段清洗入口门、一段清洗回水门、产水侧回水门。调整反渗透清洗水泵循环门，使出口压力维持在0.2-0.25Mpa左右。使反渗透碱性清洗剂在反渗透装置一段的膜内进行循环。10分钟测量一次碱性溶液的PH值，如有降低，则说明膜表面有污染物被清洗溶液溶解，加入适量的碱（NaOH）溶液，使溶液的PH值始终保持在11左右。一直循环到清洗溶液PH值不再变化为止。（一般要循环30分钟以上）。

5.4.2 反渗透二段膜的碱清洗

开启反渗透装置二段清洗入口门、出口门，关闭一段清洗入口门、出口门，按照清洗一段膜的方法进行清洗。

5.4.3 碱性清洗剂的浸泡

当一、二段反渗透膜碱清洗完毕后，停运反渗透清洗水泵，关闭反渗透装置所有阀门，使反渗透膜在碱性溶液中浸泡一定的时间。（一般在5小时以上）

5.4.4 碱性清洗剂的再次循环

开启反渗透装置一段清洗入口门、二段出口门、产水侧回水门，使碱性清洗剂在一、二段膜中进行串洗，并记录溶液PH值有无变化。（一般循环1小时以上）。

5.4.5 将碱性溶液冲洗干净

停运反渗透清洗水泵，关闭出口门。开启清洗水箱排污门，将反渗透碱性清洗溶液排空。关闭反渗透装置一段清洗入口门、二段出口门，开启浓水电动排放门、产水侧排水门，将反渗透装置内的碱性清洗剂排空。然后开启冲洗入口门、启动反渗透冲洗水泵，对反渗透进行冲洗，待反渗透产水电导率低于30μs/cm后，分别开启反渗透一段清洗入口门、二段清洗出口门，倒冲管路及清洗水箱，直到将管路中的碱性清洗剂冲洗干净。

5.5 配置酸性清洗溶液

将反渗透清洗水箱内注入一定高度的反渗透产水。大开反渗透清洗水泵循环门，启动反渗透清洗水泵进行循环，加入5桶（25公斤）的酸性清洗剂，加入适量的盐酸（Hcl）溶液，直至溶液PH值达到2.0。

5.6 酸性清洗溶液的清洗与浸泡、冲洗

反渗透膜的酸洗过程同碱性过程基本相同，在清洗过程中需要经常性的检测溶液的PH值，如PH值有上升，则说明，有沉积物与酸性清洗剂中和。需要加入适量的盐酸（Hcl）溶液，使清洗溶液始终维持在2.0左右。清洗完毕后，同样需要浸泡5小时以上，并再次循环1小时，并记录PH值变化，然后将整个反渗透清洗系统，及反渗透装置冲洗干净。为反渗透装置清洗后的投运做好准备。

6 反渗透装置清洗前、后运行情况的比较

通过清洗前后反渗透装置运行数据对比可以看出，一、二段压差，二段与浓水之间压差明显降低，入口流量、产水流量显著提高。清洗效果明显。

7 结束语

通过对反渗透膜清洗技术的学习、攻关。此次反渗透膜在线化学清洗取得实际效果。使我厂水处理反渗透装置运行状况明显改善。为今后反渗透装置的运行，维护打下了基础。为可靠供水提供了保障。同时也节约了邀请专业清洗队伍所需付出的高额成本。

参考文献：

[1]李国东，王薇，李凤娟，任强，宿辉.反渗透膜的研究进展[J]. 高分子通报，2010（07）.

[2]陈欢林，瞿新营，张林，高从.新型反渗透膜的研究进展[J]. 膜科学与技术，2011（03）.

[3]王艳，陈爱民，史志琴.反渗透膜离线清洗技术研究与应用[J]. 清洗世界，2010（01）.