根据某电厂反渗透系统的工艺流程和运行情况,以及多次反渗透膜的清洗经验,总结了反渗透膜的化学清洗方法,找出了一套行之有效的常规药物典型清洗方法,并提出了一些建议,可为类似水六和联盟设备的厂家提供参考。
反渗透膜水处理工艺是公认的最有效的海水淡化技术之一。在以地表水为锅炉水源的六和六和联盟型火电厂中,反渗透技术被广泛应用于化学除盐水处理。但反渗透膜在正常运行过程中,不可避免地会受到无机盐垢、胶体、微生物、金属氧化物等的污染。并且这些物质在膜表面上的沉积将导致反渗透装置的输出降低或脱盐能力降低。因此,为了恢复良好的透水性和脱盐性能,需要对膜进行化学清洗。
XX地区某电厂较早采用反渗透膜水处理技术。2000年一期2*300MW机组脱盐水系统安装2套2*50t/h反渗透装置,二期4*600MW机组脱盐水系统安装2套130 t/h反渗透装置。设备投产几年以来,反渗透膜的清洗一直由电厂运行独立完成。根据多年的清洗经验,总结了目前有效的典型常规药物的典型清洗方法,为类似水六和联盟设备的生产厂家提供参考。
1反渗透系统的工艺和操作。
1.1水的特性。
某电厂二期机组使用的水源来自一条河流,其水质特点是低浊度、高有机质。从历年水质来看,夏季水质较好,最差的季节是每年的1、2、11、12月。COD(锰法)高达15mg/l,腐殖质和胶体大分子有机物占比大,含盐量约700mg/l,正常。
1.2反渗透设备进水水质要求。
反渗透膜采用陶氏公司CPA3抗污染复合膜,对反渗透设备进水控制有严格要求。进水水质为SDI《4,化学需氧量<2毫克/升,浊度<1 NTU》。
1.3反渗透设备的工艺。
根据原水水质和进水水质的控制要求,设计流程为:无阀过滤器出水-多介质过滤器-活性炭过滤器-精密过滤器(滤芯为4.5 m)-高压变频泵-反渗透-预脱盐水箱-预脱盐水泵-后续离子交换设备,2*130t/h反渗透膜组件按16/9布置。
1.4反渗透系统的运行特性和清洗周期。
2014年1月,二期2*130t/h反渗透装置移交运行。膜进水水质控制在SDI 3.5-4之间,浊度小于1NTU。进水COD含量在活性炭置换初期可以满足要求,但连续数月保持在3mg/l左右,超过进水水质要求。此外,有时在膜上发现一层绿色粘性有机物,用于SDI测量。反渗透装置的月产水量为50,000。膜运行的特点是随着运行时间的增加,反渗透装置入口压力逐渐增大,透水性降低,出力迅速下降,脱盐率不变,清洗周期在6个月内达到。
系统的运行参数如下:
2反渗透膜清洗。
2.1污染物的测定。
(1)从系统运行情况来看,表面上系统压降不明显,膜的脱盐率没有变化。但实际上,随着膜入口压力的增加,在相同的浓水排放流量下,膜的进水流量迅速下降,导致膜的输出呈直线下降。因此,膜有严重的结垢现象。
(2)从精密过滤器入口处SDI值的测量可以发现,SDI测量的滤膜上有一层绿色胶体有机物,原水中的有机物不能被表面反渗透预处理系统完全去除,反渗透膜被有机物污染。
(3)通过剖开一期更换的膜组件可以看出,膜污染以有机污染为主,无机盐垢很少。
2.2清洁方案的确定。
根据反渗透膜厂家提供的清洗参考和现场实际情况,我们采用了EDTA碱性清洗和柠檬酸酸洗相结合的清洗方案。具体如下:
1)系统管道冲洗:
以洗涤水泵为动力,用预脱盐水冲洗包括洗涤管道在内的整个系统管道。
2)分段碱洗。
根据溶液罐和管道的容积,配制1.0% EDTA二钠盐溶液,用分析纯氢氧化钠调节溶液pH值至10.5左右,清洗液温度保持在40左右,分阶段进行清洗,即先一阶段,后两阶段,清洗方向与运行方向一致。清洗采用动态循环和静态浸泡相结合的方式。
3)一、二段串联酸洗。
参照碱洗方案配制1%柠檬酸溶液,用分析纯氨水调节溶液pH值至2.5左右,清洗液温度保持在40左右。在清洗过程中,第一和第二阶段被连续腌制。还采用了动态循环和静态浸泡相结合的方式。
2.3清洗的具体性能。
1)清洗前,检查整个清洗系统的阀门和管道是否严密。
2)碱性清洗时,每个周期的清洗时间为1小时,然后浸泡2小时,以此类推,控制时间为16小时。在清洗过程中,清洗液的pH值必须控制在10.5左右。当清洗液颜色发黄且较深,出现大量泡沫时,清洗效果更好。
3)碱洗后,用大流量软化水冲洗反渗透系统和清洗管道。只有当洗涤水的酸碱度约为7时,才能进行酸洗。一、二级串联酸洗也采用动态循环和静态浸泡,循环时间和次数与碱洗一致。有时清洗过程中清洗液的颜色会出现微红,说明反渗透膜存在铁污染,氧化铁与柠檬酸络合形成柠檬酸亚铁胺络合物。4)清洗后用软化水冲洗整个系统。
2.4反渗透清洗后运行。
3总结与建议。
3.1对单一污染物,特别是表面有有机污染的膜系统,需要用EDTA碱洗和酸洗的方法进行清洗,仅用碱性配方很难达到有效的效果。事实上,胶体或微生物可以在更常见的有机污染物表面找到,但下层可能是铁和铝等氧化物或硅酸盐水垢。根据膜厂家的建议,我们在某次清洗过程中只使用了EDTA碱洗。结果,清洗投入运行后,膜的操作压差没有上升,然后立即使用柠檬酸酸洗。膜设备投运后,一切正常。
3.2采用静态浸泡和动态循环交替清洗,省时省力,效果好。
3.3推荐清洗配方时,膜厂家往往要求在碱性清洗时加入阴离子表面活性剂,以利于有机物的清洗。但在实际使用中,表面活性剂会产生大量泡沫,碱性清洗后管道和溶液罐的清洗时间较长,容易造成交叉污染,清洗时尽量不要使用。
3.4二级反渗透设备首次投入运行时,测SDI时,滤膜上有细小石英砂颗粒。拆开反渗透膜端板后,发现膜入口端有一些砂粒。采用镊子和面团粘附的方法去除入口端的沙粒。最后,重新安装了机械过滤器和活性炭过滤器的过滤材料。
3.5膜生物污染的积累会大大增加清洗次数,显著降低膜性能。对于以地表水为水源的电厂来说,虽然定期再生和更换活性炭可以在一定程度上减少膜污染,但目前有机污染仍然远远超出了我们传统预处理设备的控制范围,因此采用超滤设备等更先进的预处理技术迫在眉睫,可以极大地保证反渗透系统的经济性和安全性。