反渗透系统的运行维护及污染防治

在我国大部分电站补给水处理除盐工艺大体可分为三类：离子交换、膜法除盐、电除盐。
一般来说我国大部分电站都采用膜法除盐+离子交换的除盐水生产工艺，（当然也有部分电站采用膜法除盐+电除盐的生产工艺）今天在这里我们就来简单说一说反渗透的运行。
反渗透进水的预处理
反渗透设备的进水水质是有要求的，不然会对后面的反渗透膜造成不可逆的损害，出水的水质会受到一定的影响，具体的反渗透进水水质要求如下：
1、细菌：因为细菌是靠醋酸纤维为生的，所以膜会受到细菌的污染等，因此必须对原水进行杀菌。复合膜虽然不会受到细菌的侵袭，但是会造成膜的堵塞或者污堵，所以必须对其进行杀菌。通常的杀菌剂是次氯酸钠等强氧化剂。
2、颗粒物质：大于5um的颗粒不能进入到反渗透组件，不然会损坏设备；通常在反渗透设备前增设保安过滤器。
3、SDI和浊度：浊度要严格控制小于0.2NTU；通常控制反渗透入口污染指数SDI（15分钟）不大于5（*好是小于3）。
4、油脂类：反渗透进水的水质里面不能够含有各类油脂。
5、有机物质：水质中对于反渗透膜影响*大的是有机物质；有的有机物质对膜反应比较小，有的有机物质会对膜造成污染；要极可能的去除水中的有机物质。通常采用微滤、超滤、纳滤来去除水中的有机物质的含量，另外再RO设备前需要增加5μm的保安过滤器，以防止偶然大颗粒对膜元件的破坏作用。
反渗透加药系统
各种药剂的过量投加也会导致运行压差上升、产水量下降、脱盐率下降，从而造成反渗透系统运行的不稳定。
1、还原剂：为防止反渗透膜发生微生物污染，需要对原水进行杀菌处理。在此工艺中，杀菌剂通常采用的是次氯酸钠，杀菌后应除去残余氯，否则会对膜造成不可逆转的损坏，因此适量投加还原剂是消除余氯的方法之一。
但大量投加会导致膜表面滋生厌氧菌，形成新的污染物，给膜造成污染，降低产水量，我国现行的标准中一般都控制反渗透入口余氯小于0.1ug/l，（*优状态小于0.05ug/l）。
2、膜用阻垢剂：反渗透装置在运行中，水中大部分盐类保留在浓水中，导致浓水含盐量上升，这种浓缩是反渗透装置结垢的主要原因。
由于反渗透膜对水中CO2的透过率几乎是*，同时盐类的浓缩和pH值的升高，会导致Ca2+浓度升高，而pH值的升高也会引起水中HCO3-转化成CO32-，这样就极容易导致碳酸钙在反渗透膜上析出，损坏膜元件，造成反渗透膜透水率和脱盐率下降。适量投加膜用阻垢剂是预防膜结垢的措施之一。
反渗透入口水温越低，产水量降低，此时所需要的阻垢剂加药量也应降低；膜用阻垢剂是高分子有机物，大量投加会增加膜装置的系统压降，给运行带来不利。
3、非氧化型杀菌剂：非氧化型杀菌剂是通过改变微生物上个别基团，抑制生物活性达到杀菌的作用，非氧化型杀菌剂具有高效、广谱、低毒、药效快而持久、渗透力强、使用方便。
非氧性杀菌灭藻剂有致毒剂的作用，使微生物的酶系统失去活性，破坏细胞的新陈代谢，破坏细胞壁，细胞膜或其它特殊部位，使细胞失活，达到杀菌作用。可以弥补氧化剂的不足。
非氧化型杀菌剂通常是氯酚类、季铵盐类的非氧化性化合物。非氧化性杀菌灭藻剂的杀生作用有一定的持久性，对沉积物或黏泥有渗透、剥离作用，受硫化氢、氨等还原物质的影响较小，受水中PH值影响较小，在目前的运行中，非氧化杀菌剂作为不定期的定量投加，以控制RO膜系统生物污染，延长RO膜清洗时间。
反渗透运行中脱盐率下降的异常分析
当RO脱盐率下降时，应采取如下步骤：校正仪表，已避免因仪表原因而误认为膜性能的变化；查出脱盐率下降的膜壳，根据查出的原因，采取相应的措施。
1、残余氯过高，会引起膜的退化，引起膜性能改变，导致脱盐率下降。
2、水锤作用，如果RO系统在起动前未充满水，将会引起*个膜元件与更高流速的水流接触，引起过高的压降，或高压泵起动时出水阀未缓慢开启，这是可能会发生水锤作用，造成膜元件的机械损失。
3、水温控制不当，水温过高，会造成膜损坏，高温谁会引起膜元件塑料部件损坏、卷式膜元件伸缩现象的发生、膜元件渗透水O型圈的损坏等。
4、系统回收率过高，如果未按规定的回收率运行，可能会造成更加严重的后果。
假定浓水阀门未正常开关，或流量计不准，如果浓水流量偏小，这样回收率必然会超过75%，浓缩系统上升；浓水浓度越高，结垢倾向越大；
同时，较低的浓水流速，降低水的紊动状态，增加浓差极化，这又反过来增加结垢倾向。浓水浓度越高，会导致一种或几种难溶盐过饱和，从而在膜上结垢析出。
5、细菌大量繁殖，当不连续运行和停机时间较长，RO系统中给水不存在杀菌剂时，系统存在大量生物繁殖的可能性；
当RO系统中有严重细菌污染时，如不及时清洗，将会堵塞膜元件水流隔网，增大膜元件的压差，严重会损坏膜元件。
反渗透装置的优化运行
1、加强反渗透进水前的预处理工作，确保RO进水浊度小于0.2NTU，SDI小于3。
2、如果水质较好，可在超滤设备前停加氧化剂杀菌（秋冬季枯水期水温低细菌繁殖较慢，而春夏季水温高细菌繁殖快），然后在RO设备前停加还原剂，防止过量投加还原剂而产生膜污堵。
3、加强运行监控，定期校验各流量表、ORP电位表、余氯表，防止因表计测量偏差而出现的膜异常现象。
4、对于连续运行的RO设备，应做到不定期的投加非氧化性杀菌剂，防止膜出现耐药性而产生污堵。
反渗透膜系统的污染防治
反渗透（RO）装置可以去除水中的无机盐、有机物、胶体、微生物等各种杂质，而且具有节能、无环境污染（离子交换除盐装置，有酸碱再生废液产生）、易于自动控制等优点，用途十分广泛，特别是在发电厂锅炉补给水，电子工业超纯水，制药工业、化妆品工业用纯水，以及近几年来蓬勃发展的饮用纯将水等行业得到广泛应用。但RO膜的微生物污染是困拢其使用的主要问题之一。我们在电子工业超纯水的大型纯水站的RO出口水检测到大量的细菌，同样，在生产饮用纯净水的小型RO制水设备及小型RO家用纯水机也都发现所产纯水中含有较多的细菌，甚至导致有些纯水厂生产的饮用纯净水细菌超标。
当地面水特别是河道、湖泊、水库水或由它们制成的自来水（如我国南方地区的自来水），有溶解氧（DO）含量高，含磷、氮等富营养物质多，水的TOC、COD、BOD值较高，气温、水温较高等特点，水中微生物种类多，繁殖快，容易导致RO膜被微生物污染。这些微生物包括细菌（主要为粘泥细菌即粘泥异养菌，还有铁细菌等），真菌（主要为霉菌，即丝状菌），藻类（主要为蓝藻、绿藻、硅藻等）。
RO膜被微生物污染后，其产水中有大量细菌，影响了水质；微生物污染导致RO的产水量及脱盐率下降，使膜提前报废，增加了生产成本；由于水质不良及换膜，不仅造成直接经济损失，而且会导致更大的间接经济损失，如停工停产，影响主要产品质量及企业信誉和形象等。
RO元件通常采用醋酸纤维素（CA）膜和聚酰胺复合（TFC）膜二类材料制成。CA膜易被细菌污染，并可作为细菌的营养源和繁殖地，但CA膜的耐氧化性能较好，可在RO进水中加入NaClO杀菌，不过使用过量的NaClO又会氧化腐蚀CA膜，因此必须控制一定的加药量，使水中余氧保持在0.2~0.5ppm，余氯的存在可以有效而廉价地控制CA膜RO元件的微生物污染，并保证RO出水水质。
目前普遍使用的RO元件是低压聚酰胺复合膜（TFC膜），它是在聚砜（PS）超滤膜上复合一层厚约0.2μm的芳香聚酰胺（CPA）超薄膜，具有产水通量大，脱盐率高等优点，耐细菌性能亦比CA膜好，因此一般认为无需在RO进口水中加杀菌剂，而且由于TFC膜耐氧化性差，对进水中含氯量有严格的要求（Cl2＜0.1ppm），非但不能在水中加NaClO，还必须把水中原有的余氯通过活性炭或加药（Na2SO3等还原剂）除去。因此有可能使膜表面细菌大量繁殖而造成微生物污染。我们在使用TFC膜的RO出水中曾检测到大量细菌，而且在其后的管道、设备、水箱等内壁处包括RO容器及元件内层均发现大量菌膜粘液，有时开始在RO的初级发现污堵物（菌膜粘液），随着就在整个RO都发现污堵物。经分析测试，污堵物中有细菌、真菌、霉菌、藻类等微生物。本文将重点探讨TFC膜RO装置微生物污染的防治。
RO前的预处理
RO前的预处理，常见工艺为石英砂过滤（或无烟煤、石英砂、锰砂等多介质过滤）、活性炭过滤、3~10μ精密过滤（即保安过滤），有时还有软化器，均对细菌的去除效果较差，不能确保RO进水无菌。特别要提出的是：活性炭过滤器出水有时会有大量微生物，这是因为被活性炭吸附的有机物会成为细菌繁殖的温床。因此，活性炭过滤器必须定期通蒸汽或采用80℃热水循环清洗30min，这样不仅可以抑制细菌增长，还可恢复活性炭的吸附性能并延长使用寿命。通过混凝、澄清、过滤，可除去水中的大部分细菌。
阻垢剂的选择
目前RO常用的阻垢剂为盐酸和六偏磷酸钠，但后者易水解为正磷酸盐，而磷酸根又是细菌极好的营养源，会使水富营养化而导致细菌和藻类繁殖，并造成RO系统的微生物污染，因此它现正被新型阻垢剂所取代，这些新型阻垢剂阻垢效果比六偏磷酸钠好得多，而且不会使水富营养化，因此对抑制细菌在RO系统的繁殖有一定的效果，并能延长保安过滤器滤芯及RO膜元件的更换周期。它们主要有：
有机膦酸类：如氨基三甲叉膦酸（ATMP）、乙二胺四甲叉膦酸（EDTMP）、羟基乙叉二膦酸（HEDP）、二亚乙基三胺五亚甲基膦酸（DTPMP）等等。聚羧酸类：如聚丙烯酸（PAA）、聚顺丁酸、聚甲基丙烯酸、水解聚马来酸酐（HPMA）等等。
杀菌剂的选择
对水中微生物多的RO进水及已遭微生物污染的RO系统，应在RO进口水中添加杀菌剂。由于TFC膜易被氧化腐蚀，因此不能使用氧化性杀菌剂，如：液氯、次氯酸钠、二氧化氯、臭氧、双氧水等，而只能采用非氧化性杀菌剂。
异噻唑啉酮（Isothiazolones）属非氧化杀菌剂,它具有广谱（能杀死水中的细菌、真菌、藻类，包括粘液膜下的微生物）、高效（加药浓度为0.5mg/L就能很好地抑制细菌的生长）、低毒（对昆明种小鼠的LD50为2.723g/kg），对环境安全等优点，是较为理想的杀菌剂。
异噻唑啉酮的杀菌原理是：由于它分子中含有氮—硫键，通过断开细菌和藻类蛋白质的键而起杀菌作用，与微生物接触后，就能迅速地抑制其生长，这种抑制过程是不可逆的，从而导致微生物细胞的死亡，在细胞死亡前，用异噻唑酮处理过的微生物不能再合成酶和分泌有粘附性的生物膜的物质。异噻唑酮还能穿透粘附在设备、管道、水箱表面的生物粘液膜，抑制和杀灭粘膜下的微生物。
RO膜微生物污染的清洗
当RO膜被微生物污染后，RO系统的进水与浓缩水间的压差增大，RO进水流量及透过水流量减小，脱盐率初始时不变甚至可能增大，但后来膜上的生物性污垢逐渐越积越多时，脱盐率又会下降，RO出水（包括透过水和浓缩水）中可检测到大量细菌，有时打开保安过滤器还可见滤芯内有粘性胶体状物。此时应考虑用药液清洗RO膜。清洗程序如下：
先用RO透过水清洗15min，再用新绿洲碱清洗剂（0.1%NaOH+0.2%EDTA-Na2，PH=12）清洗以剥离除去RO系统中的粘泥、粘液等沉积物，*后再用杀菌清洗剂清洗。
清洗时配制的清洗液，均应使用纯水或RO透过水配制，溶解完全并混合均匀，清洗液应澄清透明，进入RO前应经3~5μm过滤器过滤。清洗时应采用低压、低速、小流量清洗，所用压力基本上不产生透过水。RO压力容器出口流量为：2.5”RO元件0.60~0.68m3/h，4”RO元件1.5~1.8 m3/h，8”RO元件6.0~6.8 m3/h。每种清洗液清洗开始时从RO浓水出口排出的水应排放，以防止清洗液的稀释，等排出的为清洗液后再回到清洗液贮箱中。多段RO系统每一段的清洗必须分别进行，即*段RO的排出液不能直接进入第二段，而应回到清洗液贮箱。
清洗时，一般先循环清洗30min，再浸泡2小时，再循环清洗15min，排出RO系统中的清洗液，再用RO透过水低压、低速冲洗残留的清洗液并排放20min。全部清洗结束后，再按RO系统正常的运行条件（压力、流量）启动RO系统运行，并先将透过水排放10min以后再接入系统内。

录入时间：2020/3/30 8:29:39 点击次数：666