反渗透设备运行维护和在线化学清洗施工在淮北电厂的实施应用

[摘要]文中介绍大唐淮北发电厂反渗透设备运行维护和在线化学清洗方案的成功实施经验。该清洗方案安全可靠，简单易实施，每次费用不足万元。对保证反渗透设备脱盐率和产水的回收率，减少浓水排放，长期稳定运行，延长反渗透膜使用寿命，具有一定的指导、示范和启发作用。

[关键词]火电厂；反渗透设备；运行维护；在线清洗；脱盐率

当纯水和盐水被理想半透膜隔开，理想半透膜只允许水通过而阻止盐通过，此时膜纯水侧的水会自发地通过半透膜流入盐水一侧，这种现象称为渗透。若在膜的盐水侧施加压力，那么水的自发流动将受到抑制而减慢，当施加的压力达到某一数值时，水通过膜的净流量等于零，这个压力称为渗透压力，当施加在膜盐水侧的压力大于渗透压力时，水的流向就会逆转，此时，盐水中的水将流入纯水侧，此现象就是水的反渗透处理的基本原理。

随着反渗透技术的不断成熟，反渗透装置以其产水水质稳定、运行费用低、占地面积小、无环境污染、维护量小等优异特点在工业生产中被广泛应用。在反渗透脱盐系统中，膜的污染已成为反渗透系统长期稳定运行的最大障碍。尽管设计合理，运行水平高，但在实际运行中还是避免不了污染物在反渗透膜表面的积累。通常污染是渐进发展的，如不尽早控制，污染将会在相对较短的时间内损坏膜元件，且不可恢复。有的厂由于运行维护不当，也没有及时清洗，运行不到1年，就被迫更换了膜元件。为使反渗透系统长期经济稳定运行，对反渗透系统的运行维护和及时清洗十分必要。

淮北电厂反渗透系统设计出力为3×65 t/h，2套运行，1套备用。膜元件选用海德能公司ESPA2膜，材质聚酰胺；压力容器(美国Codeline，80A30)：材质玻璃钢(FRP)，工作压力2.8 MPa，直径8m，长度6565mm，采用一级两段8/4排列布置。系统回收率75％，系统脱盐率1年内≥98％，3年内≥95％。该反渗透脱盐系统2005年7月投运，已稳定运行2年半。

1、运行维护

1.1系统工艺流程

深井水清水箱清水泵高效过滤器(加入阻垢剂)保安过滤器高压泵反渗透装置淡水箱淡水泵离子交换进一步除盐后作锅炉补水。

由于原水采用深井水，有机物含量很少，正常运行系统没有采取杀菌措施。深井水水质如表1。从表1中可看出该厂深井水水质除硬度稍大外，其它各项指标均较好。

1.2运行维护

(1)高效纤维过滤器定期反洗或碱洗

当高效过滤器进出口压差大于0.10MPa或出水浊度大于1.0 NTU时即对高效过滤器进行反洗。使用过程中，如发现纤维上有大量微生物繁殖或吸附大量的油污时，可用2％NaOH将滤料浸泡2h后，再进行清洗。

(2)保安过滤器

一般应每月检查一次滤芯， 3个月更换一次滤芯。当保安过滤器进口压差大于O.1MPa时，应更换滤芯。运行时还应经常检查保安过滤器内是否有气体，不能让空气带入反渗透膜。

(3)严格控制进水水质

SDI

(4)采用淡水进行低压冲洗

采用淡水定期对反渗透装置进行大流量、低压力、低PH值的冲洗有利于剥除附着在反渗透膜表面上的污垢，维持膜性能。尤其夏天，应做到每天冲洗1次，冲洗约10～30min。如停运时间大于7天，应采用保护液对反渗透膜进行保护。

1.3运行中水质分析

运行中每小时对反渗透产水电导率、进口压力、段间压力、浓水压力、淡水压力，保安过滤器出水SDI和进、出口压力，高压泵进、出口压力进行检测记录，分析各数据变化趋势(见表2)。

从表2运行参数的变化看，运行1年，各项参数已劣化20％～30％。

2、清洗时机的确定

2.1膜厂家一般建议

已受污染的反渗透膜的清洗周期根据现场实际情况而定。正常的清洗周期是每3～12个月1次。在有以下任何一种系统性能的下降产生时，均须清洗膜污染物。(1)常温常压下，产水量下降10％～15％。(2)温度校正给水压力提高10％～15％。(3)产品水质量下降10％-15％，盐透过率增加10％～15％。(4)系统压差升高10～15％。从表2运行参数的变化看，运行1年多，各项参数已劣化20％-30％，应进行化学清洗。

2.2污染物的确定

膜污染物通常包括无机污染、有机污染和微生物污染。一般微污染水源水为原水的反渗透膜污染是以颗粒物质、胶体、有机物和微生物为主体的复合污染，不同类型污染之间的相互作用与相互促进会使膜污染变得复杂，其中胶体和有机物是加速、促进膜污染的重要因素。当膜元件仅仅是发生了轻度污染时，重要的是清洗膜元件，清洗何种污染物以及如何清洗要根据现场污染情况而进行。对于几种污染同时存在的复杂情况，清洗方法是采用低pH和高pH的清洗液交替清洗(应先低!oH后高pH值清洗)详见表3。

利用光电子能谱仪和傅里叶转换红外光谱仪等仪器进行膜污染物分析，实际操作中有较大的困难。因此，淮北发电厂根据反渗透系统水质分析报表、运行操作记录和反渗透装置的运行状况进行分析，并对膜原件进行抽样检查，首先初步判定膜污染物的种类，然后通过肉眼观察污染膜组件。经多次对一段及二段的膜抽样检查：手摸膜表面有滑腻感，有腥味，没发现明显结垢物质，判断为颗粒物质、胶体、有机物和微生物为主体的复合污染。

3、清洗方案确定(单套)

选择适宜的化学清洗药剂及合理的清洗方案涉及许多因素。首先要满足设备制造商、膜元件厂商的安全基本要求；根据污染情况，从反渗透装置取出已发生污染的单支膜元件进行测试和清洗试验，以确定合适的化学药剂和清洗方案。本厂经筛选，清洗程序是：先在柠檬酸低pH值(PH值在2.5～3.0)溶液下进行清洗，去除矿物质垢污染物；再进行高pH值(PH值在10.5～11)清洗，去除有机物，同时加入EDTA四钠盐(Na4EDTA)、十二烷基磺酸钠(Na-DDS)、氢氧化钠(NaOH)溶液综合去除硫酸盐垢、铁、锰、铜、胶体、有机物、微生物和硅酸盐垢。温度控制在25～30℃，流量控制在单支膜管6～9t/h。可分段清洗，也可两段同时清洗。

4、清洗步骤

4.1注意事项

(1)清洗药品化验合格，数量充足，运至清洗现场。

(2)化验检测设备正常。清洗和低压冲洗系统试运正常，冲洗干净。清洗和冲洗流向应保持相同的方向。二段清洗液回水管应设置高于压力容器管的U形管，禁止空气进入。淡水箱水量充裕。

(3)清洗过程中每一步骤注意进行清洗留样分析。 清洗过程中清洗保安过滤器若压差大于0.1 MPa应更换滤芯。

(4)清洗结束重新启动后，应排掉最初的产品水，直至达到产品水质量要求。

(5)清洗示意图

反渗透清洗示意图为图1所示。

4.2低pH清洗

(1)清洗液配制：清洗箱进2/3高度淡水，启动清洗泵，打循环正常后， 配制柠檬酸溶液2％，混合均匀，测pH值。加入氨水少量，调pH值在2.5～3.O。

(2) 清洗一段：先开启淡水回水阀，淡水回至清洗箱；关闭淡水出口阀；关闭低压冲洗进水阀；关闭浓水排放阀；开启一段清洗液回水阀；关闭二段清洗液回水阀；调整流量单支膜管8～9t/h，循环时间30min以上。

(3)清洗二段：若清洗液变脏应将清洗液排放掉，照步骤(1)重新配制，不脏则继续对二段进行清洗；

开启二段清洗液回水阀；缓慢调节一段清洗液回水阀约1/3开度，二段流量控制在单支膜管8～9t/h，循环时间30min以上。

(4)浸泡：先停运清洗泵，再关闭所有阀门进行浸泡，浸泡时间2～5h。

(5)冲洗：启动低压冲洗泵进行冲洗，将清洗箱清洗液排放掉，进淡水冲洗干净，对反渗透和清洗系统进行冲洗，直到pH大于5。

4.3高pH清洗

(1)清洗液配制：配制EDTA四钠盐浓度1％、十二烷基磺酸钠O.03％，混合均匀，测pH值。缓慢加入5％氢氧化钠(NaOH)溶液，调整pH值在10.5～11。

(2)清洗、浸泡过程和4，2项低pH清洗过程相同，主要是控制清洗液pH值在10.5～11。

(3)大流量清洗：浸泡后启动清洗泵，按照清洗步骤，对反渗透系统进行大流量清洗，主要是冲刷掉浸泡后松脱下来的产物。流量控制在单支膜管8～9t/h，即总流量60t/h左右，时间30min。

(4)淡水低压冲洗：启动低压冲洗泵进行冲洗，对清洗系统和反渗透系统进行冲洗，直到反渗透系统出水符合要求。

(5)清洗液留样分析数据(如表4)

从化验分析结果可以看出，清洗下来的反渗透膜表面主要污染物主要是有机附着物和综合矿物质垢污染物。

5、清洗前后运行参数对照及结论

清洗效果明显，清洗后各段压力基本恢复到初期投运状态，详见表5。

从表5可以看出清洗后进水压力、一段压差有明显下降，产水量等基本恢复到初期投运数据。出水电导率有所增加，据膜厂家技术人员讲属正常，出水电导率会逐渐下降。据2-3天运行情况看各套反渗透系统出水电导率已下降1～2μS/cm，的确有下降趋势。清洗效果明显。

6、建议

运行中注意各参数的变化，对异常现象及时分析并认真处理。每6～12个月进行一次维护性清洗。反渗透系统停运时利用淡水进行低压冲洗，时间约10分钟。反渗透系统产水管上应加装单向阀门，防止膜承受背压。保安过滤器使用质量较好的滤芯，定期检查保安过滤器滤芯是否存在纤维老化，释放有机物的现象。预处理最好能够采用多介质过滤，以保证反渗透设备进水水质。反渗透系统停运时间较长时，应进行保护。清洗后及时进行杀菌处理。