反渗透膜生物粘泥污堵的化学清洗

（杭州守道环境科技有限公司http://www.hzsdhj.com/，杭州 311121）

摘要：根据江苏苏北某热电有限公司反渗透的流程、运行情况和多次反渗透膜的清洗经验，对反渗透膜化学清洗方法作了总结，摸索出一套行之有效的清洗方法，并提出了相关建议。

关键词：反渗透；化学清洗；生物粘泥；污染

引言

反渗透膜法水处理工艺是目前水处理除盐最有效的技术之一。在以地表水作为锅炉水源的大中型火力发电厂，化学除盐水处理中反渗透技术应用越来越广泛。但是由于反渗透膜在正常运行过程中，不可避免地会被无机盐垢、胶体、微生物、金属氧化物等污染，这些物质沉积在膜表面上，将会引起反渗透装置出力下降或脱盐能力下降，因此为了恢复良好的透水和除盐性能，需要对膜进行化学清洗。

1.反渗透膜的工作原理

反渗透技术是利用压力差为动力的膜分离过滤技术，在一定的压力下，水分子可以通过RO膜，而水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法透过RO膜，从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水严格区分开来。反渗透装置主要由高压泵、反渗透膜和控制部分组成，高压泵对原水加压，除水分子可以透过RO膜外，水中的其它物质（矿物质、有机物、微生物等）几乎都被拒于膜外，无法透过RO膜而被高压浓水冲走。

2. 反渗透技术的特点

第一、反渗透的脱盐率高，单只膜的脱盐率可达99%，单级反渗透系统脱盐率一般可稳定在97%以上，双级反渗透系统脱盐率一般可稳定在98%以上。

第二、由于反渗透能有效去除细菌等微生物、有机物，以及金属元素等无机物，出水水质极大地优于其它方法。

第三、反渗透制纯水运行成本及人工成本低廉，减少环境污染。

第四、减缓了由于源水水质波动而造成的产水水质变化，从而有利于生产中水质的稳定，这对纯水产品质量的稳定有积极的作用。

第五、可**减少后续处理设备的负担，从而延长后续处理设备的使用寿命。

3. 项目情况介绍

江苏苏北某热电有限公司较早使用了反渗透膜法水处理技术。一期2X7.5 MW机组的除盐水系统中，安装了两套65 t/h反渗透装置。膜按 8/4方式排列运行。设备投运3年来，反渗透膜的日常化学清洗均是由电厂运行人员独立完成。2021年9月份左右，运行人员发现采用常规化学清洗方法，清洗效果已无法达到预想的目标，同时反渗透膜的污堵已严重影响安全生产。业主邀请国内多家知名水处理公司尝试各种办法，但效果不佳。2021年10月份杭州守道环境科技有限公司应业主邀请，介入反渗透膜污堵原因分析，并进行在线化学清洗，效果显著。

4. 反渗透系统的运行情况及污染物分析

4.1 水源特点

该热电厂使用的水源来自湖泊水，经初步净化处理后作为补给水的水源，水质特点为低浊度、高有机物，且腐植质、胶体类大分子有机物占较大比例，水质波动较大。

4.2反渗透设备的流程

该系统的工艺流程为：絮凝沉淀→砂过滤→多介质过滤器→活性炭过滤器→精密过滤器（滤芯为5μm）→高压泵→反渗透→预脱盐水箱→预脱盐水泵→复床离子交换器→混床离子交换。反渗透装置设计脱盐率97%，回收率≥75%。

4.3反渗透系统的运行特点与清洗周期

随着运行时间的增加，反渗透装置进水压力逐渐升高，透水量降低，系统产水量及脱盐率也随之下降，清洗周期基本在20天左右，经多家水处理公司化学清洗，效果均不理想。

4.4污染物的分析

a）膜进水压力升高，系统压差上升不明显，脱盐率及产水量下降明显。

b）膜原件流道已经被污染物撑开，进出水端已经被污染。

c）从解剖膜元件中可以看到，膜面覆盖有生物粘泥和粒状物质，生物粘泥在膜内大量繁殖，造成反渗透膜产水量在短期内急剧下降。从取完污染物的膜表面观察，反渗透膜面整洁完整无被氧化的痕迹，也无背压运行的迹象。

d）污染物在专用酸性清洗剂浸泡初始状态下开始膨胀，呈絮体状，肉眼可见粒子状物质开始反应，产生气泡，溶解。浸泡过夜后粒子状物质完全溶解，残留物为生物粘泥和少量活性炭粉末，在碱性专用清洗剂初始状态下生物粘泥与清洗剂反应、分层。活性炭粉末下沉，生物粘泥上浮并溶解，浸泡过夜后生物粘泥完全溶解，底部残留少量活性炭粉末。

e)膜面附着物的FT-IR的分析结果如下所示。确认分别是来自微生物、磷酸钙的吸收。膜面附着物的EDX分析（局部分析）可以检测出微生物、磷、钙。分析是原水中溶解的无机物在浓缩后，膜面结垢而析出。可以确认膜元件除发生微生物污染还发生了结垢，引起了明显的产水量下降的现象。

4.5污堵原因结论

原水水质比较差，有机物含量高，微生物、腐植质、胶体类大分子有机物占较大比例，是造成膜表面污堵的主要原因。

5. 反渗透膜化学清洗

5.1清洗方案的确定

根据现场实际情况，釆用了碱洗与酸洗相结合的清洗方案。清洗药剂选用守道环境公司的碱性专用清洗剂SD-719、酸洗专用清洗剂SD-723。具体清洗方法如下。

a） 系统管路冲洗。釆用清洗水泵为动力，用预脱盐水冲洗整个系统管路，包括清洗管路。

b） 分段碱洗。根据溶液箱及管路体积，配制好1.0%的专用碱性清洗剂SD-719溶液，并用分析纯的氢氧化钠调节溶液的pH值为11左右，循环均匀，加热严格控制清洗液的温度控制在35～38oC。清洗分段进行。先清洗一段，再清洗二段，清洗方向与运行方向一致，清洗采用动态循环与静态浸泡相结合。每段先循环清洗2小时，再浸泡2小时，然后再进行循环、浸泡。

c）碱洗结束后，用产品水对反渗透装置进行低压冲洗20分钟，直至冲排放水PH到达中性，结束冲洗。

d） 冲洗结束后进行一、二段串联酸洗。参照碱洗方案，配制好1%的酸性清洗剂SD-723溶液，pH值为2.5左右，加热严格控制清洗液的温度控制在35～38oC。清洗时一、二段串联酸洗。也釆用动态循环与静态浸泡相结合。每段先循环清洗2小时，再浸泡2小时，然后再进行循环、浸泡。

5.2清洗的具体实施

a） 清洗前检査整个清洗系统有关阀门及管路严密性。

b） 碱洗时，每一段循环清洗的时间为2h, 然后浸泡2h,如此往复，控制时间为24h。清洗过程中，必须控制清洗液的pH值在11左右，当清洗液的颜色发黄、发深，出现大量泡沫时，表明清洗效果较好。

c） 碱洗结束后，对反渗透系统和清洗管路进行大流量的除盐水冲洗。测定冲洗出水的pH值在 7左右，再实施实施酸洗。一、二段串联酸洗时，也釆用动态循环与静态浸泡相结合，循环时间、频率与碱洗一致。

d）清洗结束后用除盐水对整个系统进行冲洗。

5.3清洗过程中注意事项

a）若清洗液循环后有明显变色、较多悬浮污物、大量泡沫现象，不必再进行浸泡、再循环过程，须重新配置清洗液进行循环。

b）若有机物污染比较严重须将RO装置用碱性清洗液浸泡过夜。

c）清洗过程中清洗液的PH值是重要的测定参数，通过PH的变化可以判断系统清洗的状况和清洗阶段。在循环过程中，若清洗液PH值比新鲜清洗液有0.5-1.0的变化，须在清洗罐中再加入少量药剂来维持PH值。

d）循环结束后关闭清洗泵出口阀门，打开RO产排阀、浓排阀。关闭清洗泵，排放罐中药液，充入清水，再次启动清洗泵用清水冲洗清洗水箱。

5.3反渗透清洗前后的运行数据对比

清洗后反渗透装置运行情况良好，进水压力恢复到设计值，段间压差明显降低，产水量提高到设计值。

	设备 序号	压力（MPa）			流量（m3/h）		电导（μS/cm）
		进口	段间	浓水	产水	浓水	原水	产水
清洗前	1#	0.93	0.70	0.60	46	21.6	658.26	40.65
清洗后	1#	0.80	0.65	0.55	65	21.3	663.23	16.51
清洗前	2#	0.95	0.65	0.55	48	22.1	658.65	42.33
清洗后	2#	0.79	0.64	0.52	65	20.8	668.54	16.86

6. 清洗结论与建议

a） 对单一污染物的清洗，特别是对表面显示有机物污染的膜系统，釆用碱洗与酸洗的复合清洗是必要的，只靠碱性配方清洗，效果难以奏效。实际上，较常见的有机物污染物表层可见到胶体或微生物，但下层可能是金属氧化物或其他无机盐垢。只靠碱性配方清洗，效果难以奏效。

b） 采用静态浸泡与动态循环交替清洗，效果较好。

c） 微生物污染的大量积累会导致清洗频率增加和膜性能的明显衰减。虽然定期再生或更换活性碳可以一定程度上减小膜的污染，但在活性炭过滤器及后端却容易滋生大量的微生物，造成膜表面的生物膜污染。可以考虑在保安过滤器前投加非氧化性杀菌剂，减少保安过滤器及反渗透装置内的微生物繁殖。

d） 选用品质可靠的阻垢剂对反渗透系统稳定运行至关重要，品质低劣的阻垢剂不仅无法起到阻垢作用，反而会成为膜污堵的污染源。

参考文献：

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[5]褚彦杰.反渗透膜污染分析、预测及恢复研究[D].北京交通大学，2011年

[6]韩爽.反渗透膜污堵原因的分析及处理措施[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2011年第09期

说明：本文已发表于“中国盐业［J］，2022（10)：51-53,56.