电厂补给水系统反渗透膜污染原因研究

摘 要：对影响反渗透脱盐率的原因进行分析，利用陶氏膜标准化软件对比新膜与目前反渗透膜的脱盐效率，证实脱盐率已由98.4%降至94.4%，通过查阅历史运行工况及在线化学清洗过程分析，发现脱盐率下降的原因是RO膜被氧化和降解。根据原因，制定了相关防护措施。

关键词：发电厂；补给水系统；反渗透膜；污染；氧化；原因

1 电厂补给水系统反渗透技术概述

反渗透（RO）技术以其脱盐率高、环保、适应范围广等特点广泛应用于钢厂废水回用、地表水回用、海水淡化、电镀废水回用等领域，随着全球性水资源的日益短缺和水污染加剧，废水回用已成为水资源的重要组成部分。钢铁厂在生产过程中会产生大量的工业废水，在钢厂废水资源利用中，超滤（UF）+反渗透（RO）深度处理工艺得到越来越广泛的应用，利用RO技术进行钢厂废水回用是缓解工业用水荒的战略对策之一，也是实现水资源的可持续利用、防止环境污染的一种有效途径。同时也有效降低了吨钢的新水消耗量，为推进钢铁企业节能减排和绿色转型做出了贡献。

2 电厂补给水系统反渗透膜污染原因

2.1 脱盐率是影响因素

2.1.1 膜表面磨损

有时并非是个别元件出现这种故障，但前端元件常常最容易受到原水中结晶体或具有尖锐外缘的金属悬浮物的磨损。应检查来水中是否有上述物质，如焊渣等，进行膜面显微镜观察可检查出这类损伤，一旦发生这类故障就没有任何的补救方法，唯一的方法是改进预处理，并保证膜前高压管线内没有类似颗粒掉下来，然后更换所有受损的膜元件。

2.1.2 产水背压

（1）任何时刻，产水压力高于进水或浓水0.3bar，复合膜就可能发生复合层间的剥离，可通过产水探测法来确定这类损坏，并通过泄漏试验或目测得到确认。（2）当打开受到产水背压严重损坏的膜叶时，通常还会看到平行于产水管的膜最外边出现拆痕，其位置常常靠近最外侧的膜袋粘接线处。膜的破裂最有可能出现在进水侧、最外侧和浓水侧这三处粘接密封线附近，其他位置受到进水网络的支撑，很多网格的小格内就会出现很多气泡状剥离，使得膜脱盐层受到强烈拉伸，元件的脱盐率降低。

2.1.3 泄漏

膜元件或产水中心管严重的机械损坏将导致进水或浓水渗入产水中，特别是当运行压力越高时，问题就越严重。真空试验会显示强烈的反应。

2.1.4 “O”形圈泄漏

（1）当与某些化学品接触或受到机械应力时，例如由于水锤作用引起元件的运动，“O”形圈就会出现泄漏现象；在压力容器内的膜元件上正确设置调整片是将磨损降到最低限度的必要措施。有时还会出现在装元件时，则根据未安装“O”形圈、“O”形圈装得不正确或者“O”形圈不在该密封的位置处等，不同情况进行正确的处理。（2）“O”形圈的泄漏可以用产水管内产水电导率探测技术检查内接头和适配器处的“O”形密封圈，检查产水端板堵头安装是否正确，是否维护得象新的一样，否则应更换老旧和损坏的“O”形密封圈。

2.1.5 望远镜现象

（1）出现望远镜现象后，应该用新元件更换被损坏的膜元件，并消除产生的原因。（2）膜元件可能会遭遇称为望远镜现象的机械损坏，是指由于反渗透进水侧和浓水侧的压差超过极限值，造成反渗透膜元件内的膜片和膜片，膜片和中心管滑落，形成膜元件一端膜片向内凹陷，一端膜片像外突出，类似于望远镜的样子。轻微的望远镜现象不一定会损伤膜元件，但严重时可能会造成粘接线和膜片的破裂。

2.2 电厂反渗透系统分析

2.2.1 2号反渗透系统运行数据标准化对比

（1）标准化软件第一行为2号反渗透系统初投运运行数据，第二行为2号反渗透系统目前运行数据。

（2）从2号反渗透系统标准化数据可以看出，目前2号反渗透系统与初投运进行对比出现了产水量明显上升，脱盐率明显下降的现象。（红色方框内分别为标准化产水量、标准化透盐率、标准化脱盐率）

2.2.2 2号单支膜壳电导率

对2号RO单支膜元件出水电导进行分析，结果见表1。从单支膜壳电导率可以可看出该系统一段电导率在20μs/cm左右，二段膜壳电导率在40μs/cm左右，没有明显异常膜壳。说明电厂膜元件应该未出现“O”形圈泄漏、望远镜现象、膜表面磨损、产水背压、泄漏等现象。

2.2.3 反渗透在线清洗液的分析

（1）此次对反渗透膜进行清洗，发现清洗液呈绿色，初步判断膜元件存在铁铝污染。（2）反渗透进水要求残留余氯必须小于0.1ppm时设备才能运行；但当原水中存在铁铝金属离子或膜元件存在铁铝污染时，即便反渗透进水余氯小于0.1ppm也可能在铁铝离子的催化作用下将膜元件氧化[1]。

2.2.4 反渗透系统清洗强度过大致损

设计时在反渗透膜选型上为节约成本、降低能耗，放弃了低压膜而采用了陶氏XFRLE超低压膜元件，虽然也是抗污染膜元件，但其毕竟是超低压膜元件，与常规高压抗污染膜元件相比耐清洗程度还是会差一些[2]。由于反渗透系统投运初期不存在保安过滤器，导致反渗透膜常被有机物污染，平均每月就要在线清洗一次，三个月要离线清洗一次，清洗次数过于频繁，造成对膜的损伤。

3 处理方法及防护措施

3.1 更换被氧化的反渗透膜组件

由于反渗透膜的氧化是一个不可逆的过程，为保证补给水系统的稳定运行和除盐水的高质量供给，建议更换两套反渗透一级一段模块。

3.2 加强原水中的残留余氯的检测

（1）严格控制超滤产水ORP在200MV以下，对ORP表计定期校准，探头半年至一年更换一次，确保在线数据的实时性和准确性。（2）电厂采用亚硫酸氢钠还原来水中的余氯，但亚硫酸氢钠溶液不稳定，易被空气氧化而失效，建议对亚硫酸氢钠溶液每天配一次药剂，并保持加药箱的清洁。

3.3 降低清洗强度

一方面运行上加强控制，减少清洗次数；另一方面在清洗时一定要严格控制好清洗PH及温度。

3.4 控制反应沉淀池出水水质

（1）微调反应沉淀池聚合铝加药量，尽量降低聚合铝加药量，减少其后沉淀进入反渗透系统[3]。（2）控制反应沉淀池出水余氯在0.1～0.2mg/L，保证杀菌有效且不过量。

3.5 容器管道清洗

每年对补给水系统各水池、水箱、管道进行清洗，除去系统中的微生物及金属腐蚀物[4]。

3.6 对过滤介质的定期更换

浅砂过滤器滤料的定期更换和自清洗过滤器的定期保养。

3.7 增加污泥指数（SDI）在线监测系统

目前电厂SDI的监测为每周定期人工监测一次，测量过程中人为因素影响明显，数据的实时性和准确性均难以保证；建议增加在线SDI监测系统，自动、连续地监测UF产水和RO进水的污染指数，彻底消除人工监测的误差，能够快速、准确地反映补给水预处理系统的效果，对控制进水质量、延缓反渗透膜膜的使用寿命具有重要意义。

结 语：

针对电厂反渗透膜硅脱除率低的现象，对造成的原因进行分析。根据试验数据，反渗透膜脱盐率低的原因可能是膜被来水中的余氯氧化，导致脱盐率的降低和产水量的增大。确定了处理方法并制定防范措施，以进一步提高系统运行的稳定性,为补给水系统反渗透膜的维护提供参考依据。

原标题：电厂补给水系统反渗透膜污染原因研究