田志娟，晏鳳俊

(中國石化洛陽分公司，河南洛陽 471012)

洛陽石化動力部除鹽水站以深層地下水為源水，采用反滲透+混合離子交換床組合工藝，共有4套反滲透。產(chǎn)品除鹽水用于鍋爐給水以及化纖用水等。反滲透膜運行三年后，4#反滲透膜出現(xiàn)膜污染，污堵嚴重，無法正常運行。本文結(jié)合除鹽水站生產(chǎn)實際情況，分析了4#反滲透膜膜污染的原因，并根據(jù)實際情況，進行了相應的改造措施，為反滲透系統(tǒng)的長期良好運行打下了基礎。

1 膜污染初步鑒定

該除鹽水站系統(tǒng)反滲透膜采用的是復合膜，生水來源為深井地下水，一般地下水礦物質(zhì)含量較高，微生物含量較低，反滲透膜元件相對較易發(fā)生的污染為無機物結(jié)垢。

在4#反滲透運行過程中，出現(xiàn)了以下現(xiàn)象:①產(chǎn)品水流量降低，4#反滲透系統(tǒng)產(chǎn)品水流量由100 m3/h降低至85 m3/h。②二段壓差增加，達到0.4 MPa，超過設備運行最大限值0.35 MPa。③將其膜元件取出以后，發(fā)現(xiàn)膜表面有細微白色顆粒狀結(jié)晶物。特別是二段末端膜元件表面，形成微小片狀白色垢狀物。采取適量垢質(zhì)放入1%HCl溶液中后，垢質(zhì)溶解，并伴有氣泡產(chǎn)生，可以判定垢質(zhì)中存在CaCO3。綜合，最終判斷4#反滲透膜發(fā)生的污染為無機物結(jié)垢。

2 膜污染處理

4#反滲透膜元件結(jié)垢發(fā)生以后，產(chǎn)水量降低，壓差超規(guī)，嚴重影響到反滲透系統(tǒng)正常使用。為恢復反滲透膜良好的透水性和除鹽性能，將4#反滲透膜停運并進行了化學清洗。

根據(jù)我公司動力部的規(guī)程，清洗無機鹽垢質(zhì)最佳清洗液為0.5%(質(zhì)量分數(shù))HCl溶液。化學清洗前，進行了簡單的模擬實驗。從膜上采取適量垢質(zhì)，觀察其在清洗液中能否快速溶解，確定清洗液的有效性。確定垢質(zhì)可快速溶解以后，用0.5%HCl溶液嚴格按照反滲透清洗步驟對反滲透膜元件進行清洗操作。清洗操作完成以后，反滲透初期產(chǎn)品水排放。產(chǎn)品水電導、污染指數(shù)等指標合格后投入運行。清洗完成后，4#反滲透系統(tǒng)產(chǎn)水流量及各段壓差均恢復到正常范圍內(nèi)，恢復了正常使用性能。

3 結(jié)垢原因分析

針對出現(xiàn)的問題，我們對整個除鹽水系統(tǒng)進行了分析，可能存在預處理不完善、加藥系統(tǒng)設計有缺陷、停運維護不周等問題，具體分析如下。

3.1 預處理不完善

對反滲透進水進行充分預處理是防止膜結(jié)垢、維持膜穩(wěn)定的重要措施，典型反滲透預處理流程如圖1所示。該除鹽水站反滲透預處理流程為多介質(zhì)過濾器+保安過濾器。多介質(zhì)過濾一般只能實現(xiàn)粗濾，就流程來講，本套預處理措施并不充分，可能會導致預處理不徹底，增加保安過濾器負擔，也給反滲透膜帶來了負擔，使反滲透膜較易受到污染。而且若原水水質(zhì)發(fā)生較大波動，這套預處理措施不足以應對突發(fā)水質(zhì)事故。

圖1 典型的反滲透預處理流程

3.2 加藥系統(tǒng)設計缺陷

無機物結(jié)垢可通過添加阻垢劑來避免，阻垢劑的作用是相對增加水中物質(zhì)溶解性，有效防止膜結(jié)垢。動力部反滲透選用的阻垢劑是308，一種復合配方阻垢劑，具有高效能抑垢能力。

該除鹽水站加藥系統(tǒng)原設計為:加藥系統(tǒng)為4套反滲透系統(tǒng)共用，其管道走向如圖2所示。4套反滲透同時運行時，1#加藥泵、3#加藥泵(2#加藥泵為備用泵)同時運行。出現(xiàn)的問題是，日常考查進藥量是4套反滲透總藥劑使用量，每列反滲透存在加藥不均的問題，這可能是造成4#反滲透結(jié)垢的主要原因。

圖2 阻垢劑加藥管道走向示意圖

3.3 停運維護問題

4#反滲透出現(xiàn)結(jié)垢之前，在因外界供水需求量的變化需要啟/停反滲透時，經(jīng)常優(yōu)先停運4#反滲透系統(tǒng)。按照要求，反滲透膜在短時間停運時，應立即用反滲透產(chǎn)水或除鹽水進行低壓沖洗。出現(xiàn)的問題是，由于各種原因在反滲透停運時快速降壓以后，沒有及時進行沖洗或者沖洗力度、沖洗時間不夠等，二段濃水側(cè)可能會有濃水殘余。由于膜濃水側(cè)無機鹽濃度高于原水，濃水或殘余鹽分有時間成長和結(jié)晶，極易結(jié)垢而污染膜。而經(jīng)常性啟/停4#反滲透系統(tǒng)，形成了惡性循環(huán)，使得4#反滲透膜結(jié)垢日益嚴重，這也是導致4#反滲透膜結(jié)垢的原因之一。

4 系統(tǒng)調(diào)整及改進

4.1 嚴格控制反滲透進水

在雙濾料過濾器之后，保安過濾器之前加設一套活性炭過濾器，進一步去除水中有機物等，可大大保障系統(tǒng)預處理效果，提高反滲透系統(tǒng)運行安全系數(shù)。該調(diào)整目前不具備條件，待條件成熟時再予以考慮。

在不改變現(xiàn)有流程條件下，除鹽水站要求職工嚴格執(zhí)行運行過程中的檢查與調(diào)整，保證雙濾料過濾器有效運行。定期取樣化驗過濾器出水濁度、污染指數(shù)、余氯、COD，將過濾器運行時間、檢測指標值共同作為對象，切實杜絕過濾器出水水質(zhì)不達標。每天觀察保安過濾器壓差大小，保持壓差小于0.1 MPa，如壓差增大，及時更換濾芯(平均3～6月更換一次)，確保反滲透進水合格。

4.2 改進加藥系統(tǒng)

根據(jù)反滲透運行情況，推測2列反滲透進藥量不足，對3#、4#反滲透造成影響。3#、4#反滲透的膜元件本身安裝質(zhì)量有所差異，3#反滲透運行正常，4#反滲透由于長期加藥量不足引起膜結(jié)垢。垢質(zhì)一但在反滲透膜表面形成，其增長速度較快，最終4#反滲透膜元件無機物結(jié)垢，產(chǎn)水量下降，壓差增加。推測，化水加藥系統(tǒng)設計缺陷是4#反滲透二段結(jié)垢的主要原因。

根據(jù)問題分析，對阻垢劑的加藥系統(tǒng)進行了改造，增加了一個加藥箱，采取分列進藥，實現(xiàn)單列單箱進藥。改造之后，每列反滲透均勻加藥，實現(xiàn)單列反滲透進藥的控制與監(jiān)測。通過調(diào)整加藥泵出力，確保合適劑量均勻加入到各套反滲透系統(tǒng)中，有效防止?jié)馑畟?cè)無機物結(jié)垢。

4.3 做好停運維護

4#反滲透膜出現(xiàn)問題后，除鹽水站制定了嚴格的停運維護規(guī)定。停運反滲透后，短時間停運(1～3 d)，必須及時用反滲透系統(tǒng)出水對反滲透進行低壓沖洗，并保證充足的沖洗時間(至少15 min)，每天清洗一次。在停運狀態(tài)下，阻垢劑連續(xù)少量加入，以防止在停運期間無機鹽等沉積在膜元件表面。

5 結(jié)語

通過以上分析，當?shù)叵滤鳛榉礉B透進水時，由于礦物質(zhì)含量高，易發(fā)生無機物結(jié)垢，在運行過程中加藥系統(tǒng)順利進行、停運維護等顯得尤為重要。4#反滲透通過化學清洗恢復性能后，經(jīng)過系統(tǒng)調(diào)整及加強日常維護后，至今已順利運行1年的時間，未出現(xiàn)過堵塞及產(chǎn)水量下降，運行狀況良好。