反渗透膜污堵原因的分析.doc

反渗透膜污堵原因的分析及处理措施郭红利（神华宁煤集团煤炭化学工业分公司甲醇厂）摘要：甲醇厂脱盐水系统反渗透装置反渗透膜污堵速度快等问题进行分析和采取的处理措施。关键词：反渗透装置；原理；多介质过滤器；超滤装置；清洗；污染反渗透技术是当今最先进、最节能、效率最高的分离技术。以高分子分离膜为代表的膜分离技术作为一种新型、高效流体分离单元操作技术，30年来取得了令人瞩目的飞速发展，已广泛应用于国民经济的各个领域。1反渗透除盐工作原理反渗透亦称逆渗透（RO）。是用一定的压力使溶液中的溶剂通过反渗透膜（或称半透膜）分离出来（见图1）。因为它和自然渗透的方向相反，故称反渗透。根据各种物料的不同渗透压，就可以使大于渗透压的反渗透法达到分离、提取、纯化和浓缩的目的。反渗透膜是由具有高度有序矩阵结构的聚合纤维素组成的。它的孔径为0.1纳米-1纳米，即一百亿分之一米（相当于大肠杆菌大小的千分之一，病毒的百分之一）。反渗透装置的特点是常温条件下，可以对溶质和水进行分离或浓缩，因而能耗低；杂质去除范围广，可去除无机盐和各类有机物杂质；较高的水回用率；分离装置简单，容易操作和维修。图1反渗透除盐原理示意图2反渗透膜污堵的原理原水中均含有一定浓度的悬浮物和溶解性物质。悬浮物主要是无机盐、胶体和微生物、藻类等生物性颗粒。溶解性物质主要是易溶盐（如氯化物）和难溶盐（如碳酸盐、硫酸盐和硅酸盐）金属氧化物，酸碱等。在反渗透过程中，进水的体积在减少，悬浮颗粒和溶解性物质的浓度在增加。悬浮颗粒会沉积在膜上，堵塞进水流道、增加摩擦阻力（压力降）。难溶盐在超过其饱和极限时，会从浓水中沉淀出来，在膜面上形成结垢，降低RO膜的通量，增加运行压力和压力降，并导致产品水质下降。这种在膜面上形成沉积层的现象叫做膜污染，膜污染的结果是系统性能的劣化。需要在原水进入反渗透膜系统之前进行预处理，去除可能对反渗透膜造成污染的悬浮物、溶解性有机物和过量难溶盐组分，降低膜污染倾向。对进水进行预处理的目的是改善进水水质，使RO膜获得可靠的运行保证。目前我厂脱盐水岗位反渗透膜污堵速度快，几乎每周清洗一次（清洗频次见表1），清洗完后产水量很快恢复，但运行一周后产水量从120m3/h降到80m3/h，必须清洗否则影响制水（清洗步骤见表2），如此反复清洗对反渗透膜造成很大的损害，而且还影响正常制水，如果不找出污堵的原因会对系统的正常运行造成很大的威胁。表1反渗透装置的清洗频次日期清洗药剂清洗前产水流量清洗前压力清洗后产水流量清洗后压力备注4月13日氢氧化钠81m3/h1.35MPa130m3/h0.95MPa4月29日柠檬酸85m3/h1.4MPa130m3/h1.01MPa5月16日柠檬酸83m3/h1.41MPa126m3/h1.05MPa5月30日氢氧化钠82m3/h1.4MPa125m3/h0.96MPa6月13日柠檬酸80m3/h1.38MPa126m3/h1.01MPa6月30日氢氧化钠85m3/h1.4MPa130m3/h0.95MPa7月14日柠檬酸75m3/h1.35MPa120m3/h1.01MPa7月26日柠檬酸85m3/h1.39MPa128m3/h1.00MPa8月10日柠檬酸80m3/h1.4MPa125m3/h1.01MPa8月24日柠檬酸85m3/h1.37MPa130m3/h1.05MPa3反渗透膜的清洗3.1当反渗透系统（或装置）出现以下症状时，需要进行化学清洗或物理冲洗：1）在正常给水压力下，产水量较正常值下降10～15%；2）为维持正常的产水量，经温度校正后的给水压力增加10～15%；3）产水水质降低10～15%，透盐率增加10～15%；4）给水压力增加10～15%；5）系统各段之间压差明显增加。3.2污染情况分析1）碳酸钙垢：碳酸钙垢是一种矿物结垢。当阻垢剂/分散剂添加系统出现故障时，或是加酸pH调节系统出故障而引起给水pH增高时，碳酸钙垢有可能沉积出来。尽早地检测碳酸钙垢，对于防止膜层表面沉积的晶体损伤膜元件是极为必要的。早期检测出的碳酸钙垢可由降低给水的pH值至3~5，运行1~2小时的方法去除。对于沉积时间长的碳酸钙垢，可用低pH值的柠檬酸溶液清洗去除。2）硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶垢：硫酸盐垢是比碳酸钙垢硬很多的矿物质垢，且不易去除。硫酸盐垢可在阻垢剂/分散剂添加系统出现故障或加硫酸调节pH时沉积出来。尽早地检测硫酸盐垢对于防止膜层表面沉积的晶体损伤膜元件是极为必要的。硫酸钡和硫酸锶垢较难去除，因为它们几乎在所有的清洗溶液中难以溶解，所以，应加以特别的注意以防止此类结垢的生成。3）金属氧化物/氢氧化物污染：典型的金属氧化物和金属氢氧化物污染为铁、锌、锰、铜、铝等。这种垢的形成导因可能是装置管路、容器(罐/槽)的腐蚀产物，或是空气中氧化的金属离子、氯、臭氧、钾