反滲透膜使用中的運行維護

如何進行水處理？

衡美水處理為您介紹一種經久耐用、性能卓越的水處理設備配件——反滲透膜，並向您詳細介紹反滲透膜使用中的運行維護方法。

摘要：結合反滲透運行中出現的問題，提出了運行中的注意事項和改進措施，從而提高反滲透的產水量和使用壽命。

關鍵詞：反滲透膜；運行；維護

一、反滲透膜介紹

反滲透膜是一種模擬生物半透膜製成的具有一定特性的人工半透膜，是反滲透技術的核心構件。反滲透技術原理是在高於溶液滲透壓的作用下，依據其他物質不能透過半透膜 而將這些物質和水分離開來。反滲透膜的膜孔徑非常小，因此能夠有效地去除水中的溶解鹽類、膠體、微生物、有機物等。係統具有水質好、耗能低、無汙染、工藝簡單、操作簡便等優點。

反滲透膜是實現反滲透的核心元件，是一種模擬生物半透膜製成的具有一定特性的人工半透膜。一般用高分子材料製成。如醋酸纖維素膜、芳香族聚酰肼膜、芳香族聚酰胺膜。表麵微孔的直徑一般在0.5～10nm之間，透過性的大小與膜本身的化學結構有關。有的高分子材料對鹽的排斥性好，而水的透過速度並不好。有的高分子材料化學結構具有較多親水基團，因而水的透過速度相對較快。因此一種滿意的反滲透膜應具有適當的滲透量或脫鹽率。

1、反滲透膜應具有以下特征：

（1）在高流速下應具有高效脫鹽率；

（2）具有較高機械強度和使用壽命；

（3）能在較低操作壓力下發揮功能；

（4）能耐受化學或生化作用的影響；

（5）受pH值、溫度等因素影響較小；

（6）製膜原料來源容易，加工簡便，成本低廉。

反滲透膜的結構，有非對稱膜和均相膜兩類。當前使用的膜材料主要為醋酸纖維素和芳香聚酰胺類。其組件有中空纖維式、卷式、板框式和管式。可用於分離、濃縮、純化等化工單元操作，主要用於純水製備和水處理行業中。

2、反滲透原理

反滲透又稱逆滲透，一種以壓力差為推動力，從溶液中分離出溶劑的膜分離操作。對膜一側的料液施加壓力，當壓力超過它的滲透壓時，溶劑會逆著自然滲透的方向作反向滲透。從而在膜的低壓側得到透過的溶劑，即滲透液；高壓側得到濃縮的溶液，即濃縮液。若用反滲透處理海水，在膜的低壓側得到淡水，在高壓側得到鹵水。　

反滲透時，溶劑的滲透速率即液流能量N為：　

N=Kh（Δp－Δπ) 　

式中Kh為水力滲透係數，它隨溫度升高稍有增大；

Δp為膜兩側的靜壓差；

Δπ為膜兩側溶液的滲透壓差。

稀溶液的滲透壓π為：　

π=iCRT　

式中i為溶質分子電離生成的離子數；

C為溶質的摩爾濃度；

R為摩爾氣體常數；

T為絕對溫度。　

反滲透通常使用非對稱膜和複合膜。反滲透所用的設備，主要是中空纖維式或卷式的膜分離設備。　

反滲透膜能截留水中的各種無機離子、膠體物質和大分子溶質，從而取得淨製的水。也可用於大分子有機物溶液的預濃縮。由於反滲透過程簡單，能耗低，近20年來得到迅速發展。現已大規模應用於海水和苦鹹水（見鹵水）淡化、鍋爐用水軟化和廢水處理，並與離子交換結合製取高純水，其應用範圍正在擴大，已開始用於乳品、果汁的濃縮以及生化和生物製劑的分離和濃縮方麵。

3、反滲透膜過濾精度

反滲透膜能截留大於0.00001微米的物質，是最精細的一種膜分離產品，其能有效截留所有溶解鹽份及分子量大於100的有機物，同時允許水分子通過。

二、概述

反滲透膜因其脫鹽率高、無需頻繁再生、無酸堿廢液排放、運行操作簡單而在電廠廣泛采用。我公司2*300MW機組水處理超濾、反滲透裝置於2005年11月份投入運行。水處理工藝流程為：深井水→機械攪拌加速澄清器→變縫隙濾池→疊片式過濾器→超濾→保安過濾器→反滲透→陽床→除碳器→陰床→混床。

三、運行中如何對反滲透係統進行維護

反滲透膜的使用壽命與其運行維護有著直接的關係，不恰當的運行方式會造成一二段壓差增高、產水量下降、脫鹽率下降，而頻繁的清洗會降低膜的使用壽命。根據經驗，運行中應著重關注以下幾方麵：

1、加強予處理，提高進水品質。

預處理係統運行的好壞是反滲透係統能否安全穩定運行的關鍵因素之一。

2×300MW機組原水予處理采用石灰澄清處理，為有效降低水中膠體和微生物，加入一定劑量的混凝劑聚合鐵和助凝劑聚丙烯酰胺。石灰、聚合鐵、聚丙烯酰胺的加藥量決定了澄清器的出水品質，因而對反滲透的運行起著及其重要的作用。運行中應嚴格控製澄清器出水各項指標,通過調整試驗確定石灰、混凝劑、助凝劑的加藥量，一方麵力求降低出水硬度、堿度、懸浮物、膠體、微生物，另一方麵又要避免出水中殘留藥劑量過大影響後期製水。

2、合理進行係統殺菌，防止微生物滋生。

使用水源為地下水，通過抽水泵進入蓄水池，然後通過升壓泵進入電廠。原設計運行中加少量氧化劑。但運行中發現隨季節性及黃河水位的變化，原水中有機物含量較高，超濾及反滲透運行壓差很快超過要求需進行清洗。為此運行中采取的殺菌措施如下：超濾每次反洗時自動加入次氯酸鈉；超濾運行時連續加入次氯酸鈉，然後加入還原劑亞硫酸氫鈉控製氧化還原電位不超過300mV；每月一次用進口高效非氧化性殺菌劑對係統進行殺菌，夏季高溫時改為每月兩次。通過這些措施，可以有效的防止微生物汙染。

3、合理加入高效阻垢劑。

盡管原水通過石灰處理和變縫隙濾池後可以除去水中部分的堿度和硬度，殘餘的堿度和硬度仍威脅著反滲透膜的穩定運行。為防止膜表麵結垢，必須在水中加入一定劑量的高效阻垢劑,通過螯合作用、分散作用、晶格歪曲作用等來有效地抑製水質結垢。為避免運行中由於阻垢劑泵不出藥導致阻垢劑藥量不足發生結垢的現象，采取在阻垢劑泵進口加裝測量杯的方法，每天一次通過測量杯測試泵的出藥情況。

4、嚴格控製加酸量。

不同的反滲透膜以及不同的廠家對進水PH有不同的要求，反滲透膜能承受的PH一般在2.0 -9.0。廠家的規定主要是從對膜本身的損害製定的，在實際應用中還應充分考慮到其它因素，PH較高的水堿度比較大，易於結垢，PH較低的酸性水易於微生物滋生，並且會直接影響到產品水電導率。運行中也發生過膜的結垢和微生物汙堵。

通過實際運行經驗，我們將進水PH規定在6.5-8.0的範圍內，膜運行狀況比較穩定，出水電導率在20цs/cm以下。

5、加強監視，定期進行設備維護。

運行中應嚴密監視反滲透及前期設備各運行參數如超濾進出水壓力、進出水濁度、保安過濾器進出水壓力、反滲透各級壓力、進水SDI、進水PH等，以便及時發現問題和采取措施。此外，對疊片式過濾器采取每月一次打開檢查，防止濾片反洗後不能及時回位；對超濾出現的斷絲現象及時進行檢查和封堵；保安過濾器濾芯用於截留水中大於5微米的物質，是保證反滲透膜不受汙染的最後一道關口，為保證反滲透裝置正常運行，運行中采取每三個月進行強製性更換，避免由於維護不及時，保安過濾器出現穿透，造成反滲透膜的汙堵，也可借機檢查濾芯、支架有無斷裂。同時還應注意把好濾芯質量關，防止不合格的濾芯截汙能力差，長期運行形不成壓差。通過這些定期工作，可以有效的延長反滲透運行周期。

四、反滲透膜的汙染

反滲透膜常見的故障是膜的汙染，汙染種類有：

1、垢類。

天然水中的低溶解度鹽類如碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇、二氧化矽等，在反滲透過程中濃縮時，可能超過其溶度積而在膜表麵析出沉澱。

2、有機物汙染。

原水中的微生物在膜表麵滋生時，膜所除去的鹽類將不容易被水衝走。生物汙染還會使醋酸纖維素膜發生生物降解，使膜的醋酸化度減少，脫鹽率大大下降。

3、金屬氧化物沉積。

常見的是氫氧化鐵，其次是氫氧化鋁、氧化錳沉澱。金屬氧化物的來源有水源中的鐵鋁腐蝕產物、預處理凝聚劑中的亞鐵或鋁離子、反滲透係統部件鐵的腐蝕產物等。

4、懸浮物。

由於有大顆粒懸浮物沒有被過濾掉，使反滲透進水通道堵塞和膜表麵上形成非晶體沉澱。

5、膠體。

膜表麵發生膠體沉澱，通常是由於反滲透進水中含有表麵帶負電荷的膠體顆粒引起的，這個趨向可用汙染指數來進行評價。

五、反滲透膜汙染時的處理方法

由於水質突然波動、運行條件控製不當、運行周期長等，難免會造成膜的汙染，使一二段壓差增大，產水能力下降。

發生汙堵時應首先打開壓力容器端扳，通過目測或化學實驗分析判斷汙染物種類和汙染原因，從而采取相應的清洗方法。如果是金屬氧化物或碳酸鈣，就需要用酸洗，酸洗一般用鹽酸或檸檬酸；鹽酸清洗碳酸垢效果較好，檸檬酸清洗鐵的氧化物較好。如果是有機物或微生物汙染，就需要用堿洗，堿洗一般用氫氧化鈉或EDTA鈉鹽，為增強清洗效果，可以添加少量的表麵活性劑如月桂酸鈉等。清洗時應調整好清洗液的濃度、溫度、PH值，並根據具體汙堵情況決定采取靜態浸泡、動態清洗、分段清洗、循環清洗等方式。

為保證清洗效果，應注意如下幾點：控製清洗液的溫度不超過40攝氏度；保證藥品質量合格；嚴格控製藥液濃度；根據汙堵情況決定浸泡時間。

六、結論

通過以上分析，結合工作實際經驗，大致介紹了反滲透膜運行維護中的要點以及膜汙堵時的處理方法。通過合理調整運行方式、嚴格控製加藥量、定期進行係統維護，就可以有效地減少膜的汙堵、保證正常的產水量、延長膜的使用壽命。

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