張偉偉，田明

火電廠再生水處理反滲透系統(tǒng)的化學清洗

張偉偉1，田明2

（1. 石家莊市環(huán)境監(jiān)控中心，河北 石家莊 050000；2. 邢臺職業(yè)技術(shù)學院，河北 邢臺 054000）

再生水作為火電廠生產(chǎn)用水，增加了反滲透膜結(jié)垢或被污染的風險，異常情況主要表現(xiàn)在給水壓力、壓差、產(chǎn)水流量和脫鹽率的變化，應結(jié)合預處理方式和原水水質(zhì)進行判斷，確定結(jié)垢或污染物類型。碳酸鈣垢和硫酸鈣垢的清洗主要采用酸和EDTA鹽，微生物和細菌污染采用非氧化性的殺菌劑，鐵污染的清洗劑主要是NaHSO3溶液，無機膠體污染采用低濃度的NaOH溶液，在清洗過程中應嚴格控制清洗劑的溫度和pH值。

反滲透；化學清洗；結(jié)垢

反滲透技術(shù)是一種以壓力差為推動力，從含鹽水中分離出純凈水的膜分離技術(shù)，具有脫鹽效率高、運行成本低、操作簡單、占地面積小等優(yōu)點，被廣泛應用在火電廠鍋爐補給水處理中[1-2]。目前由于我國水資源日益短缺，新建的火力發(fā)電廠不再允許使用地下水作為生產(chǎn)用水，經(jīng)過簡單處理的城市污水成為其生產(chǎn)用水的唯一來源。水源的變化使得反滲透膜在生產(chǎn)中會出現(xiàn)結(jié)垢、性能衰退和被污染等問題，進而造成鍋爐補給水水質(zhì)變差，影響系統(tǒng)的水汽品質(zhì)[3-4]。當反滲透膜出現(xiàn)以上問題時，應及時分析原因，有針對性地對反滲透膜進行化學清洗，避免造成長期不可逆的損害，影響產(chǎn)水性能。

1 反滲透膜的異常情況

例如河北某電廠采用污水處理廠再生水作為生產(chǎn)水源，鍋爐補給水處理系統(tǒng)采用超濾+反滲透的預脫鹽和傳統(tǒng)的陽、陰離子交換工藝。該電廠鍋爐補給水處理車間2號反滲透裝置在2019年9月出現(xiàn)異常情況。其給水壓力、壓差、產(chǎn)水流量和脫鹽率均出現(xiàn)異常，如圖1所示，給水壓力增大了約40%，壓差由0.13 MPa增加到0.55 MPa。圖2是化學清洗前后產(chǎn)水流量與脫鹽率隨時間變化圖，由圖2可知，產(chǎn)水流量由55 m3·h-1降至37 m3·h-1，脫鹽率由93.84%降至90.80%，下降約3.2%。

反滲透系統(tǒng)在運行過程中，一般認為出現(xiàn)下列現(xiàn)象之一者屬于異常情況，反滲透膜需要進行化學清洗：膜產(chǎn)水透過量下降10%～15%；裝置的脫鹽率降低10%～15%；膜的壓力差增大10%～15%[5-7]。常見的異常現(xiàn)象主要表現(xiàn)在流量、脫鹽率和壓差上，檢查原因首先排除原水水質(zhì)是否發(fā)生變化。對于輕微的膜污堵進行簡單的循環(huán)清洗即可，較嚴重的膜污染或者結(jié)垢情況則需要進行化學清洗。

圖1 化學清洗前后給水壓力與壓差隨時間變化圖

圖2 化學清洗前后產(chǎn)水流量與脫鹽率隨時間變化圖

2 反滲透膜化學清洗藥劑的選擇

當確認反滲透膜組件被污染后，必須進行化學清洗。針對不同的污染物，須采用不同的化學清洗劑。反滲透膜的污染或結(jié)垢受其污染物的種類、膜本身的材質(zhì)等諸多條件的影響。如表1所示，碳酸鈣垢和硫酸鈣垢的清洗主要采用酸和EDTA鹽[8]；微生物和細菌污染采用非氧化性的殺菌劑[9]；鐵污染的來源是管道或過濾器中腐蝕的鐵，主要的清洗藥劑為亞硫酸氫鈉[10]；無機膠體污染出現(xiàn)的原因主要是再生水的預處理不當，產(chǎn)生的無機膠體進入到反滲透系統(tǒng)，清洗方式主要采用低濃度的NaOH溶液[11]。

3 反滲透膜化學清洗過程注意事項

3.1 清洗前準備工作

根據(jù)反滲透膜出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象，確定反滲透確實需要化學清洗。對反滲透膜上的污染物或結(jié)垢物進行采樣分析，確定污染物或結(jié)垢物的化學成分，進而根據(jù)表1確定需要采用的化學配方。化學清洗前檢查電加熱裝置是否能夠正常工作，確保清洗液的溫度不低于15 ℃[12]。

3.2 清洗藥液的配置

化學清洗藥劑的配置是化學清洗過程的基礎(chǔ)，其中要藥劑的濃度直接影響化學清洗的效果。按計算好的藥劑量將藥劑倒入化學清洗箱中。注水至化學藥箱滿液位線時，啟動清洗液循環(huán)泵，循環(huán)攪拌5 min左右，使之充分混合。檢測其pH值，調(diào)節(jié)pH值至要求范圍內(nèi)。

3.3 浸泡

浸泡是反滲透化學清洗過程中的關(guān)鍵過程，既可以使化學液與污染物有足夠的時間發(fā)生相應的化學反應，又能讓污染物從膜的表面脫落，溶于化學液中，達到化學清洗的目的。在化學清洗過程中，一定要保證足夠的浸泡時間。

河北某電廠針對出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象，結(jié)合對反滲透進水硬度、pH和堿度的化驗分析以及阻垢劑的加入量分析，判斷異常原因是碳酸鈣結(jié)垢[2]?；瘜W清洗后給水壓力、壓差、流量和脫鹽率變化如圖1、圖2所示，可見化學清洗后2號反滲透裝置運行狀況良好，壓差在0.40 MPa左右，脫鹽率在92.41%左右。運行一段時間后各項指標恢復到化學清洗前，脫鹽率下降到81.1%。檢查清洗記錄發(fā)現(xiàn)技術(shù)人員未嚴格按照化學清洗步序，導致反滲透膜在化學藥劑中的浸泡時間不足，未達到化學清洗效果。

3.4 循環(huán)清洗過程

循環(huán)清洗是反滲透系統(tǒng)化學清洗的主要過程。該過程中化學液與膜內(nèi)部污染物發(fā)生物理的動力接觸，進一步發(fā)生滲透、摩擦、剪切等反應，從而達到化學清洗的目的[13]。清洗過程中清洗液的pH值是重要的測定參數(shù)，通過pH的變化可以判斷系統(tǒng)清洗的狀況和清洗階段。現(xiàn)場可采用精密試紙法或便攜式pH儀進行檢測。

4 結(jié) 論

反滲透進水水質(zhì)的變化，使得反滲透裝置在運行過程中經(jīng)常會出現(xiàn)壓差升高、脫鹽率下降等問題，同時增加運行維護工作量。出現(xiàn)異常情況時，應結(jié)合各項給水指標，判斷污染類型，確定化學清洗藥劑，同時在化學清洗過程中應嚴格控制清洗劑的溫度和pH值，保證足夠的浸泡時間，使得清洗劑和污染物可以反應完全。在日常工作中應嚴格按照國家標準進行，保證反滲透給水品質(zhì)，可以有效地降低反滲透膜污染，延長膜清洗周期。

［1］尹曉峰，金玉濤，王少波.反滲透技術(shù)在電廠鍋爐水處理中的工程應用[J].水處理技術(shù)，2011，37（3）：126-128.

［2］張賀，馮向東，金康華.某電廠海水淡化反滲透膜性能下降原因分析[J].水處理技術(shù)，2018（7）：126-128.

［3］王仁雷，何彩燕，王海平，等.火力發(fā)電廠反滲透水處理系統(tǒng)的化學清洗[J].給水排水，2008，34（11）：63-65.

［4］薛偉，胡明明，成國辰，等.火電廠地表水處理反滲透系統(tǒng)污堵分析及清洗[J].凈水技術(shù)，2019，38（4）：112-116.

［5］王巖，王文凱，韓麗.某火電廠反滲透系統(tǒng)污染及清洗[J].水處理技術(shù)，2012，12（38）：115-117.

［6］李毓亮，金焱，張興文.反滲透膜污染過程與膜清洗的試驗研究[J].水處理技術(shù)，2010，36（3）：46-48.

［7］張賀，劉文超，張洪博，等.反滲透系統(tǒng)壓差高的原因分析及解決措施[J].水處理技術(shù)，2017（9）：121-123.

［8］李亞娟，賀峰，王正江，等.反滲透膜污堵原因分析及解決措施[J].工業(yè)水處理，2016，36（2）：103-105.

［9］金月清，曾旭，謝劍鋒，等.殺菌劑在反滲透膜污染去除中的應用研究[J].中國給水排水，2016（13）：79-81.

［10］李亞娟，楊慶峰. 反滲透膜有機污染的研究進展[J].化工進展，2009，28（8）：1458-1461.

［11］謝文州，酈和生.反滲透膜有機污染的控制方法[J].工業(yè)水處理，2015，35（9）：7-10.

［12］安娜，姬朝青，許振良.電廠反滲透系統(tǒng)膜污染防治與膜清洗的研究[J].凈水技術(shù)，2009，28（3）：23-26.

Chemical Cleaning of Reverse Osmosis System for Reclaimed Water in Thermal Power Plants

1,2

（1. Shijiazhuang Environmental Monitoring Center, Shijiazhuang Hebei 050000, China;2. Xingtai Polytechnic College, Xingtai Hebei 054000, China）

As the production water of thermal power plant, reclaimed water increases the risk of fouling or contamination of the reverse osmosis membrane.The abnormal situations are manifested in the feed water pressure, pressure difference, water flow rate and desalination rate. It is necessary to determine the type of fouling or contamination by combining the pre-treatment method and raw water quality. Acid and EDTA salt are mainly used for cleaning calcium carbonate scale and calcium sulfate scale, non oxidizing bactericide is used for cleaning microbial and bacterial pollution, NaHSO3solution is used for treating iron pollution, low-concentration NaOH solution is used to treat inorganic colloid pollution. The temperature and pH of the cleaning agent should be strictly controlled during the process.

Reverse osmosis; Chemical cleaning; Fouling

2020-11-27

張偉偉（1993-），女，河北省邢臺市人，助理工程師，研究方向：環(huán)境監(jiān)測方向研究。

TQ202

A

1004-0935（2021）04-0533-03