火电厂再生水处理反渗透系统的化学清洗
摘要：再生水作为火电厂生产用水，增加了反渗透膜结垢或被污染的风险，异常情况主要表现在给水压力、压差、产水流量和脱盐率的变化，应结合预处理方式和原水水质进行判断，确定结垢或污染物类型。碳酸钙垢和硫酸钙垢的清洗主要采用酸和EDTA盐，微生物和细菌污染采用非氧化性的杀菌剂，铁污染的清洗剂主要是NaHSO3溶液，无机胶体污染采用低浓度的NaOH溶液，在清洗过程中应严格控制清洗剂的温度和pH值。
关键词：反渗透;化学清洗;结垢;
反渗透技术是一种以压力差为推动力，从含盐水中分离出纯净水的膜分离技术，具有脱盐效率高、运行成本低、操作简单、占地面积小等优点，被广泛应用在火电厂锅炉补给水处理中。目前由于我国水资源日益短缺，新建的火力发电厂不再允许使用地下水作为生产用水，经过简单处理的城市污水成为其生产用水的唯一来源。水源的变化使得反渗透膜在生产中会出现结垢、性能衰退和被污染等问题，进而造成锅炉补给水水质变差，影响系统的水汽品质。当反渗透膜出现以上问题时，应及时分析原因，有针对性地对反渗透膜进行化学清洗，避免造成长期不可逆的损害，影响产水性能。
1 反渗透膜的异常情况
例如河北某电厂采用污水处理厂再生水作为生产水源，锅炉补给水处理系统采用超滤+反渗透的预脱盐和传统的阳、阴离子交换工艺。该电厂锅炉补给水处理车间2号反渗透装置在2019年9月出现异常情况。其给水压力、压差、产水流量和脱盐率均出现异常，如图1所示，给水压力增大了约40%，压差由0.13 MPa增加到0.55 MPa。图2是化学清洗前后产水流量与脱盐率随时间变化图，由图2可知，产水流量由55 m3·h-1降至37 m3·h-1，脱盐率由93.84%降至90.80%，下降约3.2%。
反渗透系统在运行过程中，一般认为出现下列现象之一者属于异常情况，反渗透膜需要进行化学清洗：膜产水透过量下降10%～15%；装置的脱盐率降低10%～15%；膜的压力差增大10%～15%。常见的异常现象主要表现在流量、脱盐率和压差上，检查原因首先排除原水水质是否发生变化。对于轻微的膜污堵进行简单的循环清洗即可，较严重的膜污染或者结垢情况则需要进行化学清洗。
2 反渗透膜化学清洗药剂的选择
当确认反渗透膜组件被污染后，必须进行化学清洗。针对不同的污染物，须采用不同的化学清洗剂。反渗透膜的污染或结垢受其污染物的种类、膜本身的材质等诸多条件的影响。如表1所示，碳酸钙垢和硫酸钙垢的清洗主要采用酸和EDTA盐；微生物和细菌污染采用非氧化性的杀菌剂；铁污染的来源是管道或过滤器中腐蚀的铁，主要的清洗药剂为亚硫酸氢钠；无机胶体污染出现的原因主要是再生水的预处理不当，产生的无机胶体进入到反渗透系统，清洗方式主要采用低浓度的NaOH溶液。
3 反渗透膜化学清洗过程注意事项
3.1 清洗前准备工作
根据反渗透膜出现的异常现象，确定反渗透确实需要化学清洗。对反渗透膜上的污染物或结垢物进行采样分析，确定污染物或结垢物的化学成分，进而根据表1确定需要采用的化学配方。化学清洗前检查电加热装置是否能够正常工作，确保清洗液的温度不低于15℃。
3.2 清洗药液的配置
化学清洗药剂的配置是化学清洗过程的基础，其中要药剂的浓度直接影响化学清洗的效果。按计算好的药剂量将药剂倒入化学清洗箱中。注水至化学药箱满液位线时，启动清洗液循环泵，循环搅拌5 min左右，使之充分混合。检测其pH值，调节pH值至要求范围内。
3.3 浸泡
浸泡是反渗透化学清洗过程中的关键过程，既可以使化学液与污染物有足够的时间发生相应的化学反应，又能让污染物从膜的表面脱落，溶于化学液中，达到化学清洗的目的。在化学清洗过程中，一定要保证足够的浸泡时间。
河北某电厂针对出现的异常现象，结合对反渗透进水硬度、pH和碱度的化验分析以及阻垢剂的加入量分析，判断异常原因是碳酸钙结垢。化学清洗后给水压力、压差、流量和脱盐率变化如图1、图2所示，可见化学清洗后2号反渗透装置运行状况良好，压差在0.40 MPa左右，脱盐率在92.41%左右。运行一段时间后各项指标恢复到化学清洗前，脱盐率下降到81.1%。检查清洗记录发现技术人员未严格按照化学清洗步序，导致反渗透膜在化学药剂中的浸泡时间不足，未达到化学清洗效果。
3.4 循环清洗过程
循环清洗是反渗透系统化学清洗的主要过程。该过程中化学液与膜内部污染物发生物理的动力接触，进一步发生渗透、摩擦、剪切等反应，从而达到化学清洗的目的。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。现场可采用精密试纸法或便携式pH仪进行检测。
4 结论
反渗透进水水质的变化，使得反渗透装置在运行过程中经常会出现压差升高、脱盐率下降等问题，同时增加运行维护工作量。出现异常情况时，应结合各项给水指标，判断污染类型，确定化学清洗药剂，同时在化学清洗过程中应严格控制清洗剂的温度和pH值，保证足够的浸泡时间，使得清洗剂和污染物可以反应完全。在日常工作中应严格按照国家标准进行，保证反渗透给水品质，可以有效地降低反渗透膜污染，延长膜清洗周期。
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