劉向朝，陳玉琨

（1.中海油天津化工研究設(shè)計院有限公司，天津300131；2.大唐內(nèi)蒙古多倫煤化工有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古多倫010206）

經(jīng)驗交流

反滲透系統(tǒng)保安過濾器濾芯污堵原因分析及處理

劉向朝1，陳玉琨2

（1.中海油天津化工研究設(shè)計院有限公司，天津300131；2.大唐內(nèi)蒙古多倫煤化工有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古多倫010206）

福建某新材料公司脫鹽水系統(tǒng)在運行一段時間后，其反滲透系統(tǒng)保安過濾器濾芯出現(xiàn)污堵，影響了脫鹽水系統(tǒng)的正常運行。對污堵原因進行了分析，并提出了相應(yīng)的改進措施。改進措施實施后，徹底解決了反滲透保安過濾器濾芯的污堵問題，脫鹽水產(chǎn)水率得以恢復(fù)。

反滲透；保安過濾器濾芯；微生物污染；還原劑

在反滲透水處理系統(tǒng)運行過程中，若系統(tǒng)設(shè)計不合理或運行控制不當(dāng)，必然會出現(xiàn)膜污染的情況。在膜污染的幾種類型（沉淀污染、微生物污染、膠體污染等）中，微生物污染對反滲透水處理系統(tǒng)的影響最為嚴重，可嚴重影響反滲透水處理系統(tǒng)的正常運行。目前，國內(nèi)在反滲透水處理系統(tǒng)運行中，膜的微生物污染問題日漸突出〔1〕。

1 脫鹽水系統(tǒng)概述

福建某新材料公司脫鹽水站反滲透系統(tǒng)共有A、B、C 3套裝置，為16∶8一級兩段排列，每套裝置共24支六芯裝膜管，144支膜元件，為日本東麗膜元件，設(shè)計產(chǎn)水量為137.5m3/h，系統(tǒng)回收率為80%，RO脫鹽率為98%。脫鹽水系統(tǒng)于2014年5月正式投入運行，從2014年11月起其反滲透保安過濾器濾芯更換頻繁，保安過濾器壓差上升很快，平均5～6 d需更換1次濾芯。反滲透保安過濾器濾芯采用的是美國3M CUNO101.6 cm大通量濾芯，過濾精度為5μm，每套保安過濾器中裝4支濾芯，每支濾芯最大產(chǎn)水量為50 t/h。

打開保安過濾器，發(fā)現(xiàn)濾芯上附著一層厚厚的黏滑物質(zhì)，其略顯黃色，有滑膩感，有臭味，且很容易從濾芯表面刮下來。此類污染物造成了保安過濾器的污堵，使壓差增加很快。當(dāng)保安過濾器出口壓力＜0.1MPa時，可造成反滲透設(shè)備跳停。

2 脫鹽水系統(tǒng)流程

脫鹽水系統(tǒng)是將原水（地表水）經(jīng)多介質(zhì)過濾器—UF裝置—RO裝置—混床精制成脫鹽水，作為鍋爐補給水。脫鹽水系統(tǒng)流程如圖1所示。

圖1 脫鹽水系統(tǒng)工藝流程

3 反滲透系統(tǒng)運行狀況

脫鹽水系統(tǒng)運行半年以來，A、B、C 3套反滲透裝置均呈不同程度的污染，膜壓差升高，產(chǎn)水量下降。從膜系統(tǒng)運行壓差來看，3套系統(tǒng)均為一段壓差較大。由于保安過濾器污堵嚴重，導(dǎo)致保安過濾器水通量下降，致使高壓泵進水壓力很低，從而導(dǎo)致反滲透系統(tǒng)跳停。表1為反滲透系統(tǒng)初始運行數(shù)據(jù)（新膜安裝后，2014-05-01）和改進措施實施前反滲透系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)（A：2014-11-13；B：2014-11-20；C：2014-11-28）。

表1 反滲透系統(tǒng)初始運行參數(shù)與改進措施實施前運行參數(shù)

由表1可以看出，反滲透系統(tǒng)從5月份運行至11月份，系統(tǒng)脫鹽率稍降；3套反滲透系統(tǒng)一段壓差均增長較快，二段壓差較低。其中，B套反滲透系統(tǒng)污堵最為嚴重，一段壓差最高時達到0.47MPa。

4 脫鹽水系統(tǒng)加藥狀況

4.1 絮凝劑

在脫鹽水系統(tǒng)投運初始，在原水預(yù)處理處投加絮凝劑聚合氯化鋁，以降低水中膠體和懸浮物含量。藥劑投加質(zhì)量濃度為2mg/L左右，后于2014年11月24日停止投加。

4.2 氧化性殺菌劑

反滲透給水中的微生物包括細菌、藻類、真菌及其芽孢、孢子，含有機物和微生物的水進入反滲透裝置后，由于水的濃縮，會導(dǎo)致膜的濃水側(cè)表面有機物和微生物濃度同時增加，微生物繁殖較快，因此微生物污染不容忽視。在原水預(yù)處理處投加氧化性殺菌劑次氯酸鈉，加藥箱配藥質(zhì)量分數(shù)為50%，有效成分按10%計算，氧化性殺菌劑投加質(zhì)量濃度為1.5 mg/L左右，連續(xù)投加。

4.3 非氧化性殺菌劑

為了保護反滲透膜不受微生物的侵害，需定期對系統(tǒng)進行殺菌處理。每半個月在反滲透入口處投加一次異噻類的非氧化型殺菌劑TS-1151，進行沖擊式投加，藥劑投加質(zhì)量濃度為20～50mg/L。

4.4 阻垢劑

反滲透系統(tǒng)補水有較強的結(jié)垢傾向，所以投加適量的膜用阻垢劑，以保證反滲透系統(tǒng)長周期安全運行。反滲透阻垢劑TS-1153為連續(xù)性投加，加藥箱配藥質(zhì)量分數(shù)為10%，藥劑投加質(zhì)量濃度為2.5 mg/L左右。

4.5 還原劑

反滲透設(shè)備運行中加入適量的還原劑，不僅能除去預(yù)處理過程殘余的余氯，防止反滲透膜被氧化，還能把系統(tǒng)中的高價鐵還原成亞鐵。反滲透系統(tǒng)還原劑采用的是亞硫酸氫鈉，為連續(xù)性投加，加藥箱配藥質(zhì)量分數(shù)為10%，藥劑投加質(zhì)量濃度為7mg/L左右。

5 污染物成分分析

對從保安過濾器濾芯上采集到的污染物采用灼燒失重法進行檢測，確定有機物質(zhì)量分數(shù)為65%，說明污染物的主要成分為有機物質(zhì)。光學(xué)顯微鏡下分析確定樣品中存在革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌和膠體顆粒。此外，樣品中還含有微量的黏土。

6 反滲透系統(tǒng)污堵原因分析

不同的污染物對反滲透系統(tǒng)造成的影響不同，反滲透系統(tǒng)污染常見特征如表2所示。

表2 反滲透膜常見污染物特征

6.1 排除法判斷污染原因

6.1.1 絮凝劑的投加

脫鹽水系統(tǒng)原水為地表水，經(jīng)測定進水濁度＜3 NTU，超濾進水濁度＜1 NTU，反滲透進水濁度＜0.2 NTU。系統(tǒng)從2014年5月起一直投加絮凝劑，于2014年11月24日停止投加后，系統(tǒng)濁度并沒有明顯升高，且反滲透進水SDI＜3，但是不排除絮凝劑投加過量而形成污染的可能性。

6.1.2 藥劑兼容性

從現(xiàn)場取配制好的絮凝劑溶液和阻垢劑混合在一起，可看到混合后的溶液清澈透明，未出現(xiàn)沉淀物，因此可排除絮凝劑和阻垢劑不兼容而形成污染的可能。

6.1.3 反滲透系統(tǒng)是否結(jié)垢

由表1可知，系統(tǒng)回收率一直保持在75%左右，二段壓差均較低，沒有明顯增長。另外，阻垢劑的投加量也符合設(shè)計要求，因此可排除系統(tǒng)結(jié)垢的可能。

6.1.4 機械污堵

反滲透設(shè)備已投入生產(chǎn)有半年多的時間，可排除新系統(tǒng)投運時沖洗不徹底造成雜物污堵的可能；經(jīng)檢查保安過濾器處壓力表無問題，反滲透系統(tǒng)運行壓力正常，可排除機械污堵的可能。

6.2 反滲透系統(tǒng)運行狀況分析

反滲透系統(tǒng)被污染后，保安過濾器壓差增長很快，反滲透膜一段壓差上升較快，二段壓差無明顯升高趨勢；產(chǎn)水量有降低趨勢，脫鹽率稍有所下降。比較符合膠體、有機物、細菌等污染的特征。

6.3 污染物來源分析

6.3.1 還原劑投加過量

反滲透系統(tǒng)所使用的還原劑為亞硫酸氫鈉，配制質(zhì)量分數(shù)為10%，ORP值控制在80～300mV，藥劑投加質(zhì)量濃度為7mg/L，藥劑投加濃度大。還原劑投加量過大，會使反滲透系統(tǒng)中存有大量的硫酸鹽，而硫酸鹽還原菌在無氧或缺氧的狀態(tài)下，利用硫酸鹽中的氧進行氧化反應(yīng)得到能量，從而大量繁殖，形成細菌群。初步判斷硫酸鹽還原菌具有造成保安過濾器及反滲透膜生物污堵的可能性。

6.3.2 水源

脫鹽水系統(tǒng)原水水源為地表水，其水質(zhì)不穩(wěn)定，隨季節(jié)變化較大，水中會含有大量的懸浮物、有機物、細菌等，如果抑制細菌繁殖的力度不夠，就會造成反滲透系統(tǒng)的污堵。

7 處理措施

7.1 降低還原劑濃度

為防止由于還原劑過量對反滲透系統(tǒng)造成污染，將亞硫酸氫鈉的投加質(zhì)量濃度從原來的7mg/L逐漸降至2mg/L，配藥質(zhì)量分數(shù)由10%降為5%。經(jīng)測定含有0.1 mg/L余氯的反滲透進水ORP值是440mV，根據(jù)調(diào)整的藥劑加藥濃度，將原來的進水ORP設(shè)定值80～300mV改為150～400mV。

7.2 增加氧化性殺菌劑濃度

為防止反滲透系統(tǒng)受到細菌和有機物的污染，將氧化性殺菌劑的投加濃度作了調(diào)整，并使之與還原劑的匹配性達到最佳。藥劑調(diào)整后密切監(jiān)測系統(tǒng)余氯的變化，在保證RO進水沒有余氯的條件下，將UF產(chǎn)水的余氯提高到0.5～1.0mg/L。通過監(jiān)測各工藝階段的余氯值和反滲透系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，得出當(dāng)氧化性殺菌劑投加質(zhì)量濃度為2.2mg/L、還原劑投加質(zhì)量濃度為2mg/L時為最佳匹配。

7.3 加強多介質(zhì)過濾器反洗頻率

多介質(zhì)過濾器是利用1種或幾種過濾介質(zhì)，在一定的壓力下將濁度較高的水通過一定厚度的粒狀或非粒狀材料，從而有效地濾除水中的細小顆粒、懸浮物、膠體等雜質(zhì)。從多介質(zhì)過濾器進水和出水中的余氯來看，多介質(zhì)過濾器消耗的余氯較多，說明多介質(zhì)過濾器截留的細菌、有機物含量相對較高，因此要加強多介質(zhì)過濾器的反洗頻率，縮短反洗周期。調(diào)整措施為將反洗周期由原來的30 h反洗1次縮短到24 h反洗1次。

7.4 加強超濾裝置的反洗力度

隨著運行時間的增加，UF膜污染會不斷惡化。UF裝置的運行正常與否關(guān)系到RO的安全穩(wěn)定運行，所以要加強超濾系統(tǒng)的反洗力度，延長加堿反洗時的浸泡時間。調(diào)整措施為將反洗周期由原來的每30min反洗1次縮短為每20min反洗1次。

8 調(diào)整后反滲透系統(tǒng)運行情況

3套反滲透系統(tǒng)中，C套反滲透系統(tǒng)一直連續(xù)運行。實施以上改進措施后，即從2014年12月4日凌晨C套反滲透系統(tǒng)保安過濾器濾芯更換后開始算起，連續(xù)6d對C套反滲透系統(tǒng)的運行狀況進行了考察，結(jié)果如圖2、圖3所示。

圖2 保安過濾器壓差、一段壓差和二段壓差的變化趨勢

圖3 產(chǎn)水流量、回收率和脫鹽率的變化趨勢

從圖2和圖3可以看出，在C套反滲透系統(tǒng)連續(xù)6 d的運行中，保安過濾器壓差沒有上漲，且反滲透運行穩(wěn)定，膜壓差沒有升高，反滲透系統(tǒng)運行效果得到明顯改善。

9 結(jié)論

對脫鹽水系統(tǒng)反滲透保安過濾器濾芯的污堵原因進行了分析，結(jié)果表明，污染源主要為有機物和細菌，為生物污堵。污染的主要原因是還原劑加藥量過大，生成了硫酸鹽還原菌，以及系統(tǒng)補水為地表水，微生物含量過高。為保證反滲透系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，除采取上述改進措施外，在日常工作中還應(yīng)從以下幾個方面著手：

（1）防止還原劑和阻垢劑藥箱滋生細菌，在每次溶藥之前對藥箱進行沖洗、清理。

（2）加強原水中有機物含量和余氯的檢測，使超濾產(chǎn)水余氯保持在0.5～1.0mg/L，以保證細菌等微生物徹底殺除，避免在濾芯上發(fā)展為微生物黏膜。

（3）由于原水箱、超濾水箱和反滲透水箱均布置在室外，容易受到污染，每年小修時應(yīng)檢查、清理一次。檢查各水箱和供水管道的防腐是否合格，如有防腐破損現(xiàn)象應(yīng)及時進行修補。

（4）設(shè)備停機時易滋生細菌，當(dāng)反滲透設(shè)備重新啟動運行時，必須進行低壓沖洗。

［1］胡杰華，訾洛陽，姚翔.反滲透水處理系統(tǒng)的微生物污染與防治研究［J］.現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2008，20（11）：373-374.

Cause analysis on the pollution and blockage in the security filter core of reverse osmosis system and its treatment

Liu Xiangzhao1，Chen Yukun2
（1.CenerTech Tianjin Chemical Research and Design Institute Co.，Ltd.，Tianjin 300131，China；2.Datang InnerMongolia Duolun CoalChemical Industry Co.，Ltd.，Duolun 010206，China）

After the desalted water system ofa newmaterial company in Fujian，China has run for a period of time，pollution and blockageoccur to the security filtercoreof the reverseosmosissystem，affecting the normaloperation of the desalted water system.The causesofpollution and blockage areanalyzed and corresponding improvingmeasures are put forward.After the improvingmeasureshavebeen implemented，thepollution and blockage problemsof reverse osmosissecurity filter coreare solved completely.Asa result，thewater yield ofdesalinationwater can be restored.

reverseosmosis；security filter core；microbialpollution；reducingagent

TK223.5

B

1005-829X（2016）06-0099-04

劉向朝（1982—），工程師。電話：022-26689366，E-mail：lxz8275@126.com。

2016-04-19（修改稿）