火電廠再生水處理反滲透系統(tǒng)的化學清洗
摘要：再生水作為火電廠生產(chǎn)用水，增加了反滲透膜結垢或被污染的風險，異常情況主要表現(xiàn)在給水壓力、壓差、產(chǎn)水流量和脫鹽率的變化，應結合預處理方式和原水水質(zhì)進行判斷，確定結垢或污染物類型。碳酸鈣垢和硫酸鈣垢的清洗主要采用酸和EDTA鹽，微生物和細菌污染采用非氧化性的殺菌劑，鐵污染的清洗劑主要是NaHSO3溶液，無機膠體污染采用低濃度的NaOH溶液，在清洗過程中應嚴格控制清洗劑的溫度和pH值。
關鍵詞：反滲透;化學清洗;結垢;
反滲透技術是一種以壓力差為推動力，從含鹽水中分離出純凈水的膜分離技術，具有脫鹽效率高、運行成本低、操作簡單、占地面積小等優(yōu)點，被廣泛應用在火電廠鍋爐補給水處理中。目前由于我國水資源日益短缺，新建的火力發(fā)電廠不再允許使用地下水作為生產(chǎn)用水，經(jīng)過簡單處理的城市污水成為其生產(chǎn)用水的唯一來源。水源的變化使得反滲透膜在生產(chǎn)中會出現(xiàn)結垢、性能衰退和被污染等問題，進而造成鍋爐補給水水質(zhì)變差，影響系統(tǒng)的水汽品質(zhì)。當反滲透膜出現(xiàn)以上問題時，應及時分析原因，有針對性地對反滲透膜進行化學清洗，避免造成長期不可逆的損害，影響產(chǎn)水性能。
1 反滲透膜的異常情況
例如河北某電廠采用污水處理廠再生水作為生產(chǎn)水源，鍋爐補給水處理系統(tǒng)采用超濾+反滲透的預脫鹽和傳統(tǒng)的陽、陰離子交換工藝。該電廠鍋爐補給水處理車間2號反滲透裝置在2019年9月出現(xiàn)異常情況。其給水壓力、壓差、產(chǎn)水流量和脫鹽率均出現(xiàn)異常，如圖1所示，給水壓力增大了約40%，壓差由0.13 MPa增加到0.55 MPa。圖2是化學清洗前后產(chǎn)水流量與脫鹽率隨時間變化圖，由圖2可知，產(chǎn)水流量由55 m3·h-1降至37 m3·h-1，脫鹽率由93.84%降至90.80%，下降約3.2%。
反滲透系統(tǒng)在運行過程中，一般認為出現(xiàn)下列現(xiàn)象之一者屬于異常情況，反滲透膜需要進行化學清洗：膜產(chǎn)水透過量下降10%～15%；裝置的脫鹽率降低10%～15%；膜的壓力差增大10%～15%。常見的異常現(xiàn)象主要表現(xiàn)在流量、脫鹽率和壓差上，檢查原因首先排除原水水質(zhì)是否發(fā)生變化。對于輕微的膜污堵進行簡單的循環(huán)清洗即可，較嚴重的膜污染或者結垢情況則需要進行化學清洗。
2 反滲透膜化學清洗藥劑的選擇
當確認反滲透膜組件被污染后，必須進行化學清洗。針對不同的污染物，須采用不同的化學清洗劑。反滲透膜的污染或結垢受其污染物的種類、膜本身的材質(zhì)等諸多條件的影響。如表1所示，碳酸鈣垢和硫酸鈣垢的清洗主要采用酸和EDTA鹽；微生物和細菌污染采用非氧化性的殺菌劑；鐵污染的來源是管道或過濾器中腐蝕的鐵，主要的清洗藥劑為亞硫酸氫鈉；無機膠體污染出現(xiàn)的原因主要是再生水的預處理不當，產(chǎn)生的無機膠體進入到反滲透系統(tǒng)，清洗方式主要采用低濃度的NaOH溶液。
3 反滲透膜化學清洗過程注意事項
3.1 清洗前準備工作
根據(jù)反滲透膜出現(xiàn)的異常現(xiàn)象，確定反滲透確實需要化學清洗。對反滲透膜上的污染物或結垢物進行采樣分析，確定污染物或結垢物的化學成分，進而根據(jù)表1確定需要采用的化學配方。化學清洗前檢查電加熱裝置是否能夠正常工作，確保清洗液的溫度不低于15℃。
3.2 清洗藥液的配置
化學清洗藥劑的配置是化學清洗過程的基礎，其中要藥劑的濃度直接影響化學清洗的效果。按計算好的藥劑量將藥劑倒入化學清洗箱中。注水至化學藥箱滿液位線時，啟動清洗液循環(huán)泵，循環(huán)攪拌5 min左右，使之充分混合。檢測其pH值，調(diào)節(jié)pH值至要求范圍內(nèi)。
3.3 浸泡
浸泡是反滲透化學清洗過程中的關鍵過程，既可以使化學液與污染物有足夠的時間發(fā)生相應的化學反應，又能讓污染物從膜的表面脫落，溶于化學液中，達到化學清洗的目的。在化學清洗過程中，一定要保證足夠的浸泡時間。
河北某電廠針對出現(xiàn)的異常現(xiàn)象，結合對反滲透進水硬度、pH和堿度的化驗分析以及阻垢劑的加入量分析，判斷異常原因是碳酸鈣結垢。化學清洗后給水壓力、壓差、流量和脫鹽率變化如圖1、圖2所示，可見化學清洗后2號反滲透裝置運行狀況良好，壓差在0.40 MPa左右，脫鹽率在92.41%左右。運行一段時間后各項指標恢復到化學清洗前，脫鹽率下降到81.1%。檢查清洗記錄發(fā)現(xiàn)技術人員未嚴格按照化學清洗步序，導致反滲透膜在化學藥劑中的浸泡時間不足，未達到化學清洗效果。
3.4 循環(huán)清洗過程
循環(huán)清洗是反滲透系統(tǒng)化學清洗的主要過程。該過程中化學液與膜內(nèi)部污染物發(fā)生物理的動力接觸，進一步發(fā)生滲透、摩擦、剪切等反應，從而達到化學清洗的目的。清洗過程中清洗液的pH值是重要的測定參數(shù)，通過pH的變化可以判斷系統(tǒng)清洗的狀況和清洗階段。現(xiàn)場可采用精密試紙法或便攜式pH儀進行檢測。
4 結論
反滲透進水水質(zhì)的變化，使得反滲透裝置在運行過程中經(jīng)常會出現(xiàn)壓差升高、脫鹽率下降等問題，同時增加運行維護工作量。出現(xiàn)異常情況時，應結合各項給水指標，判斷污染類型，確定化學清洗藥劑，同時在化學清洗過程中應嚴格控制清洗劑的溫度和pH值，保證足夠的浸泡時間，使得清洗劑和污染物可以反應完全。在日常工作中應嚴格按照國家標準進行，保證反滲透給水品質(zhì)，可以有效地降低反滲透膜污染，延長膜清洗周期。
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