反渗透膜污堵原因的分析及处理措施

反渗透膜污堵原因的分析及处理措施

甲醇厂脱盐水反渗透膜污堵速度快进行分析和采取的措施。

标签：反渗透膜多介质过滤器超滤装置清洗污堵

反渗透技术以高分子分离膜为代表的膜分离技术作为一种新型、高效流体分离单元操作技术，30年来取得了令人瞩目的飞速发展，已广泛应用于国民经济的各个领域，是当今最先进、最节能、效率最高的分离技术。

1 反渗透除盐原理

反渗透亦称逆渗透（RO），是用一定的压力使溶液中的溶剂通过反渗透膜（或称半透膜）分离出来（见图1）。因为它和自然渗透的方向相反，故称反渗透。反渗透膜是由具有高度有序矩阵结构的聚合纤维素组成的，孔径为0.1纳米-1纳米。

2 反渗透膜的污堵

原水中均含有一定浓度的悬浮物和溶解性物质。悬浮物主要是无机盐、胶体和微生物、藻类等生物性颗粒。溶解性物质主要是易溶盐（如氯化物）和难溶盐（如碳酸盐、硫酸盐和硅酸盐）金属氧化物，酸碱等。在反渗透过程中，进水的体积在减少，悬浮颗粒和溶解性物质的浓度在增加。悬浮颗粒会沉积在膜上，堵塞进水流道、增加摩擦阻力（压力降）。难溶盐在超过其饱和极限时，会从浓水中沉淀出来，在膜面上形成结垢，降低RO膜通量，增加运行压力和压力降，并导致产品水质下降。这种在膜面上形成沉积层的现象叫做膜污染，膜污染的结果是系统性能的劣化。

我厂脱盐水站反渗透膜污堵速度快，清洗完后产水量很快恢复，运行一周后产水量从120m3/h降到80m3/h，为保证产水量必须再清洗（清洗频次见表1），如此反复对反渗透膜造成很大的损害，不仅浪费水，而且还影响制水量。

3 反渗透膜的清洗

3.1 当反渗透系统出现以下症状时，需要进行化学清洗

①在正常给水压力下，产水量较正常值下降10～15%；②产品水质降低10～15%，透盐率增加10～15%；③给水压力增加10～15%，系统各段之间压差明显增加。

3.2污染情况分析

①碳酸钙垢和硫酸盐垢是矿物结垢，是阻垢剂加药系统或加酸pH调节故障

时引起给水pH增高而沉积出来的。②金属氧化物和金属氢氧化物污染为铁、锌、锰、铜、铝等。形成原因是装置管路、容器的腐蚀产物，或空气中氧化的金属离子、氯、臭氧、钾、高锰酸盐，或由于预处理中使用铁或铝助凝剂所致。③硅凝胶层垢由溶解性硅的过饱和态及聚合物所致，且难以去除。④胶体是悬浮在水中的无机物或有机与无机混合物的颗粒，它不会由于自身重力而沉淀。⑤非溶性天然有机物污染(NOM——Natural Organic Matter)通常是由地表水或深井水中的营养物的分解而形成。⑥有机沉积物是由细菌粘泥、真菌、霉菌等生成的，这种污染物较难去除，尤其在给水通路被完全堵塞的情况下。

3.3 清洗液的选择

①酸清洗液：2%（质量浓度）的柠檬酸溶液，或者0.2%盐酸溶液，pH值为2，最高温度45℃。②碱清洗液：0.1%NaOH，pH值为12，最高温度30℃。

3.4 反渗透装置出现的问题

膜的污堵一般是溶解物质、有机物、胶体、微生物的污堵。溶解物质污堵的速度比较慢，且反渗透前已投加阻垢剂，浓水回收率一般调整到﹥75%结垢的可能性很小，每次用碱性清洗剂效果比较好，这说明反渗透没有结垢。我脱盐水站氧化性杀菌剂和非氧化性杀菌剂交替使用微生物繁殖的速度不是很快，那么污堵的主要原因就是有机物。为什么有机物会直接造成反渗透污堵呢？原因是预处理存在根本问题：①还原剂的大量投加，加重反渗透膜污堵。②用液碱作为清洗剂，导致反渗透膜出水电导增加。③2010年10月甲醇厂大检修时，反渗透膜离线清洗。④用盐酸作为清洗剂，对反渗透膜损坏较严重，减少膜的使用寿命

4 多介质过滤器影响

我厂脱盐水站多介质过滤器出水装置采用球形孔板（孔径16mm），上部铺设粒径为32-64mm石英石为衬托层，衬托层上部从大到小依次共铺设7层石英砂，最上一层粒径为0.4-1.0mm、厚度为200mm的石英砂为过滤层。上部铺设500mm无烟煤，由于衬托层在铺设中级配比不好，缝隙较大在运行中有漏砂现象，投加絮凝剂后絮凝的物质不能被有效的截留，漏入超滤造成超滤膜污堵速度加快。

5 超滤装置问题

由于多介质过滤器精度不够，絮凝后的水漏入超滤，造成超滤膜污堵速度快，而且很难清洗，目前絮凝剂已停止投加，超滤膜污堵的现象减少，但反渗透膜污堵速度加快，原因是超滤过滤精度一般为0.1-0.01μm，而有机物粒经为10-4-10-6那么超滤只能截留大粒径的有机物而粒径小的有机物则漏到反渗透造成反渗透膜污堵。

6 反渗透装置问题

反渗透装置的污染主要是超滤没有截留的一些物质所造成的，还有一个主要原因就是还原剂的大量投加，我厂采用亚硫酸氢钠作为还原剂，1ppm的余氯需要1.47ppm的还原剂还原。因反渗透高压泵出口慢开阀内漏，2#反渗透膜被氧化后，氧化剂（次氯酸钠）一直没有投加；超滤出水余氯為0.01ppm，显然也不需要投加还原剂。可是我厂ORP表计（氧化还原电位）自投运以来一直不稳定，漂移现象严重，水中在没有余氯的情况下ORP值显示400-600mv之间，（工艺指标应控制在200mv左右）为了控制ORP值操作人员大量投加还原剂，这样富余的还原剂就造成了反渗透膜污堵。还原剂又是还原菌的营养源，造成还原菌大量繁殖，反渗透膜污堵加快。

7 处理措施

7.1 将多介质过滤器改造为精度较高的过滤器。

7.2 将现有的四台多介质过滤器石英砂更换掉，按级别要求重新铺设石英砂。

7.3 在反渗透进水总管和保安过滤器出水管分别安装3台余氯监测仪，可有效的控制还原剂的投加量，防止还原剂药量过多造成反渗透膜污堵。