劉衛(wèi)兵，鄭小鋼

廣東惠州平海發(fā)電廠有限公司，廣東惠州 516363

0 引言

隨著運(yùn)行周期加長(zhǎng)以及高濃度含鹽海水的沖刷，海水反滲透膜表面會(huì)逐漸結(jié)垢、污堵，此時(shí)膜端壓差升高、產(chǎn)水流量下降、產(chǎn)水含鹽量逐漸升高。為了反滲透系統(tǒng)安全運(yùn)行和恢復(fù)反滲透膜脫鹽性能，需要進(jìn)行化學(xué)清洗?；瘜W(xué)在線清洗是指不拆卸反滲透膜，利用系統(tǒng)配套的反滲透設(shè)備（清洗水箱、清洗保安過濾器、清洗水泵、壓力表、溫度計(jì)、閥門、取樣點(diǎn)及在線PH表等）進(jìn)行清洗。每一次在線化學(xué)清洗的效果直接影響反滲透膜的產(chǎn)水水質(zhì)及運(yùn)行周期。

1 系統(tǒng)概況

平海電廠海水淡化系統(tǒng)采用海水反滲透技術(shù)，包括海水預(yù)處理混凝澄清池、超濾系統(tǒng)、反滲透系統(tǒng)以及所有必需的輔助系統(tǒng)等。海水經(jīng)海水提升泵抽水至預(yù)處理混凝澄清池，通過加混凝劑（聚合氯化鋁）混凝沉淀及加次氯酸鈉殺菌處理，然后經(jīng)超濾過濾處理后收集到超濾水池，超濾水池清水經(jīng)反滲透保安過濾器過濾后經(jīng)反滲透高壓泵升壓，再經(jīng)能量回收裝置再次升壓后進(jìn)入反滲透膜系統(tǒng)進(jìn)行除鹽淡化處理，達(dá)到凈化海水的目的。

2 清洗條件

反滲透系統(tǒng)在正常的運(yùn)行過程中，標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)水流量和系統(tǒng)脫鹽率會(huì)因污染出現(xiàn)分別下降或同時(shí)惡化。其根本原因?yàn)榉礉B透元件內(nèi)的膜元件受到污染。污染來源包括：無機(jī)鹽垢、微生物、膠體顆粒和不溶性的有機(jī)物質(zhì)。這些污染物因設(shè)備運(yùn)行而沉積在膜表面，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)作環(huán)境下降。當(dāng)下列情況出現(xiàn)時(shí)，需要進(jìn)行化學(xué)清洗膜元件：

1）標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)水量降低10%以上；

2）進(jìn)水和濃水之間的標(biāo)準(zhǔn)化壓差上升15%以上；

3）標(biāo)準(zhǔn)化透鹽率增加5%以上。

以上的標(biāo)準(zhǔn)（基準(zhǔn)）比較條件取自系統(tǒng)經(jīng)過最初48小時(shí)運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)性能。

3 化學(xué)清洗方案選擇

平海電廠海水淡化系統(tǒng)至投產(chǎn)以來，系統(tǒng)運(yùn)行情況良好，但反滲透膜化學(xué)清洗一直在摸索和試驗(yàn)，經(jīng)過長(zhǎng)期的分析試驗(yàn)以及對(duì)反滲透膜清洗方案的多次改進(jìn)，大大的提高了反滲透膜清洗質(zhì)量，維持并保證了海水淡化反滲透系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

3.1 確定污染物

對(duì)海水淡化原水（海水）水質(zhì)分析結(jié)果以及對(duì)反滲透保安過濾器截留雜質(zhì)進(jìn)行檢查分析。因原水水質(zhì)隨季節(jié)、氣候、溫度、漲潮落潮等變化而變化導(dǎo)致反滲透預(yù)處理產(chǎn)水水質(zhì)也不穩(wěn)定，微生物滋生以及鈣鎂垢的沉積是影響反滲透系統(tǒng)性能的主要原因。

3.2 選擇清洗藥劑

通過對(duì)污染物性質(zhì)的確認(rèn)，對(duì)清洗方式和藥劑進(jìn)行確認(rèn)。如加檸檬酸或EDTA的酸清洗劑或在高pH下用EDTA等專用清洗劑清洗。經(jīng)供應(yīng)商及專家組溝通協(xié)商，選擇反滲透膜專用的化學(xué)清洗藥劑及適用于反滲透膜的非氧化性殺菌藥劑。經(jīng)過多次的清洗及調(diào)整試驗(yàn)，以確定合適的化學(xué)藥劑和清洗方案。

3.3 確定清洗方案

3.3.1 清洗程序

酸洗：去除無機(jī)鹽垢、金屬氧化物或氫氧化物、無機(jī)膠體。

堿洗：清除膜表面的生物污染、有機(jī)污染等。

殺菌：殺滅或抑制微生物(藻類、霉菌、真菌)的生長(zhǎng)。

3.3.2 復(fù)合清洗

通常膜元件的污染一般分為三層：微粒、膠體及生物物質(zhì)等會(huì)粘附在第一層，各種鹽類及鐵鋁等金屬化合物會(huì)積沉在第二層，交叉結(jié)合的復(fù)雜硅酸鹽、絡(luò)合性的有機(jī)物等則會(huì)粘附在最靠近膜的第三層。只有通過復(fù)合清洗，將酸洗、堿洗、殺菌等程序統(tǒng)一連接起來清洗，才能達(dá)到最終的清潔目的。

3.3.3 動(dòng)靜交替清洗

動(dòng)靜交替清洗是指在流動(dòng)狀態(tài)下同時(shí)將溫度、pH值等參數(shù)設(shè)置完畢，再將膜元件中置于清洗液靜態(tài)浸泡。多次實(shí)驗(yàn)證明，動(dòng)靜交替的清洗效果突出，遠(yuǎn)超于清潔劑以流動(dòng)狀態(tài)單一動(dòng)態(tài)清洗的效果。

3.3.4 清洗方案的確定

經(jīng)多次試驗(yàn)最終確定清洗程序?yàn)椋?/p>

1）酸洗循環(huán)→浸泡→酸洗循環(huán)→清水沖洗；

2）堿洗循環(huán)→浸泡→堿洗循環(huán)→清水沖洗；

3）殺菌循環(huán)→浸泡→殺菌循環(huán)→清水沖洗；

4）酸洗循環(huán)→浸泡→酸洗循環(huán)→清水沖洗。

4 清洗過程關(guān)鍵要素控制

4.1 pH

酸洗的pH控制2～2.5，不允許低于2。堿洗的pH控制11～11.5，不允許高于12。殺菌的pH控制7-8。隨著清洗的進(jìn)行，膜元件上附著的污染物會(huì)消耗掉清洗藥品，引起pH值產(chǎn)生改變，導(dǎo)致清洗效果降低。因此在清洗過程中，設(shè)備管理人員應(yīng)清洗液pH值隨時(shí)監(jiān)測(cè)，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)pH值。當(dāng)測(cè)定的pH值偏離目標(biāo)PH值0.5以上時(shí)，對(duì)清洗液進(jìn)行添加相應(yīng)藥品。

4.2 溫度

在溫度升高的環(huán)境中，清潔液的化學(xué)反應(yīng)加快，對(duì)清洗的效果有所提高，但同時(shí)也會(huì)使膜元件本身的溶解性增大。而清洗液溫度較低時(shí)將會(huì)導(dǎo)致清洗效果變差。為達(dá)到最佳的清洗效果，在最終的清洗方案中，控制清洗液溫度35℃左右。堿對(duì)膜傷害更大，pH≤10，溫度可到40℃；pH≤11，溫度可到35℃；pH≤12，溫度可到30℃；不能同時(shí)提高pH值和溫度。

4.3 清洗時(shí)間

酸洗循環(huán)清洗30-60分鐘后浸泡，浸泡時(shí)間2小時(shí)或更長(zhǎng)（視污染程度），浸泡過程中，每30分鐘，循環(huán)1次約5min。浸泡結(jié)束后再循環(huán)清洗30min～60min或更長(zhǎng)（視污染程度）。對(duì)于高壓差狀況，建議隔夜浸泡8-12小時(shí)，每1小時(shí)，循環(huán)1次約10min～15min，保證系統(tǒng)內(nèi)的清洗液濃度不降低，因?yàn)樗釋?duì)反滲透膜的傷害小，建議長(zhǎng)時(shí)間浸泡滲透(堿洗需要適當(dāng)縮短時(shí)間)，每次循環(huán)需要測(cè)量溶液的pH，如果pH值上升至3以上，需要添加新的酸液。

堿洗和殺菌過程，循環(huán)清洗30min～60min后浸泡，堿洗時(shí)浸泡時(shí)間2h或更長(zhǎng)（視污染程度），殺菌時(shí)視情況定是否需要浸泡。浸泡過程中，每30min，循環(huán)1次約5min。浸泡結(jié)束后再循環(huán)清洗30-60分鐘或更長(zhǎng)（視污染程度）。

4.4 清洗流量

通過總結(jié)我廠多次清洗經(jīng)驗(yàn)，低壓力、高流速可以防止清洗循環(huán)的浸泡階段脫落的污染物重新沉降到膜表面。最合適清洗的流量是現(xiàn)行基準(zhǔn)的1.0～1.2倍?；瘜W(xué)清洗的過程中，此流速可保證清洗藥劑與粘附在膜表面和網(wǎng)絡(luò)中的污染物進(jìn)行充分接觸，污染物充分溶解和分散后被沖刷出去，避免出現(xiàn)死角和偏流現(xiàn)象，取得良好的清洗效果。我廠現(xiàn)今循環(huán)清洗液流量維持在450至520m3/h，即單支膜的清洗進(jìn)口流量6.9m3/h ～8m3/h。

4.5 清水沖洗

酸洗、堿洗、殺菌后需沖洗至產(chǎn)水清潔、無異味、無泡沫、無清洗劑，電導(dǎo)正常，否則不能開啟系統(tǒng)。

5 清洗注意事項(xiàng)

1）當(dāng)準(zhǔn)備清洗液時(shí)，應(yīng)確保在進(jìn)入膜元件之前，所有的清洗化學(xué)品充分溶解和混合。須使用反滲透產(chǎn)水，或經(jīng)過濾的低硬度水配置清洗液；

2）設(shè)備在化學(xué)清洗后需恢復(fù)到正常操作壓力和流量，但此前應(yīng)采用反滲透產(chǎn)水對(duì)膜元件進(jìn)行沖洗（最低溫度＞20℃），并且必須注意需要使用低流量和壓力下沖洗殘留化學(xué)藥劑；在清洗過程中清洗液也會(huì)進(jìn)入到反滲透的產(chǎn)水側(cè)，因此，產(chǎn)水必須經(jīng)不合格產(chǎn)水排放閥排放10分鐘以上；

3） 在清洗液循環(huán)期間，清洗液溫度不應(yīng)超過35℃。一般測(cè)定pH值偏離設(shè)定pH值0.5以上時(shí)，就要添加清洗藥劑；

4）清洗液流動(dòng)方向與正常運(yùn)行時(shí)介質(zhì)的流動(dòng)方向必須相同，以防止元件出現(xiàn)“望遠(yuǎn)鏡”現(xiàn)象，因?yàn)榉礉B透膜殼內(nèi)的止推環(huán)僅安裝在反滲透膜殼的濃水端。

6 清洗過程中的運(yùn)行監(jiān)督和效果評(píng)估

系統(tǒng)壓降是清洗全程中重點(diǎn)監(jiān)督項(xiàng)目，確保各項(xiàng)清洗液各項(xiàng)指標(biāo)（流量、溫度、濃度、 pH值及清洗液顏色變化等參數(shù)）都在規(guī)定的范圍內(nèi)。清洗過程中，當(dāng)以下條件（藥劑濃度或pH 值）連續(xù)兩次測(cè)定值穩(wěn)定不變，且兩次測(cè)定的時(shí)間間隔在半個(gè)小時(shí)以上視為達(dá)到要求，清洗結(jié)束。

清洗結(jié)束后，將閥門回復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)。啟動(dòng)系統(tǒng)，記錄產(chǎn)水電導(dǎo)率、產(chǎn)水量和各段壓力等。按公式計(jì)算壓降、脫鹽率及回收率等，并與上次清洗的效果比較，若效果不明顯則需要重復(fù)清洗至膜的性能接近初始值。脫鹽率有三種情況（無變化，相差2%內(nèi)、大于3%）分別對(duì)應(yīng)為無變化，效果理想和需要調(diào)整配方，實(shí)現(xiàn)對(duì)清洗工藝的嚴(yán)格控制。

7 結(jié)論

清洗的最終目的是恢復(fù)膜元件的性能，并不能單純以物理與化學(xué)手段硬性劃分清潔手段，將兩種方法有機(jī)結(jié)合更可以有效提升清潔效果。如膜元件出現(xiàn)嚴(yán)重堵塞，則需要通過物理手段強(qiáng)化，達(dá)到最佳的清洗效果。

反滲透膜的化學(xué)清洗是反滲透系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其清洗效果直接影響反滲透膜的使用性能及使用壽命?？茖W(xué)優(yōu)化清洗手段，監(jiān)督調(diào)整反滲透預(yù)處理，可有效實(shí)現(xiàn)膜系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

[1]周柏青.全膜水處理技術(shù).中國(guó)電力出版社，2006，4.

[2]馮敏.現(xiàn)代水處理技術(shù).化學(xué)工業(yè)出版社，2006，5.