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摘要：随着由于反渗透膜元件的使用周期的增加，膜元件的性能在逐步衰减，膜出水水质降低，给精处理除盐设备EDI增加了很大负担，甚至会大大缩短EDI设备使用周期，本文主要介绍水处理系统的技术改造方案。
关键词：反渗透;存在问题;清洗;更换
一、水处理系统概况
化学水处理系统一级反渗透装置总容量为165t/H，分别是1#一级1×81t/H和2×42.2t/H反渗透装置，经过约五年化学正常治水，该系统的产水量、脱盐率存在较大程度的衰减及每套设备段间压差较大，我们通过有效的在线化学清洗手段也无法恢复当初的系统数据，这种现象是不可逆转的。1#一级反渗透装置基本配置为：TML20-400型膜元件安装在17只6芯压力容器中，呈11：6排列;2#、3#一级反渗透装置基本配置为：108支东丽公司生产的TM720-400型膜元件安装在18只6芯压力容器中，呈6：3排列。下为化学水处理系统主流程图：
原水池→多介质过滤器→超滤装置→活性炭过滤器→超滤产水箱→一级反渗透→中间水箱→二级渗透→EDI→锅炉补给水
1、反渗透简述
反渗透膜分离技术，是依据反渗透膜在压力下使溶液中溶液和溶质进行分离的过程。即在有盐分的水中，施加比自然渗透更大的压力，使渗透向相反的方向进行，把原水的水分子压到膜的另一边，变成洁净水，从而除去水中的盐分达到分离净化的目的。
反渗透系统经长期的连续运行，在渗透膜的浓水侧会积聚胶体、细菌、水垢等物质。即使预处理再彻底，反渗透膜也会受到污染，导致膜除盐率下降，产水量减少，段间压力增大等。若运行参数超过允许范围就应及时进行化学清洗，尽可能的恢复膜的性能，避免问题严重，导致膜报废。
一般根据除盐率、产水量和压力差变化来决定是否要进行化学清洗，一般分为下述几种情况：
●产品水量比初期投运时下降10%～15%;
●保持产品水量，修正温度后，供水压力增加10%～15%;
●产品水质下降10%～15%，即产品水含盐量增加10%～15%;
●即使尚未达到上述数值，通常每隔6～12个月需清洗一次;
●需长期停运时，在停运前要进行清洗。
反渗透膜的污染物种类很多，最常见的污染类型有无机盐类、金属氧化物和氢氧化物、胶体、有机物或微生物类。判断反渗透膜的污染主要是在不损坏膜元件的前提下进行分析，方法有分析进水水质、目测污染物颜色、化学分析污染物、停留时间分布法等。针对不同的污染物，需要采取不同的清洗剂和清洗方法，清洗剂可以根据膜供应商的配方自己配制，也可以购买厂家已经成型或应用较多的反渗透膜清洗剂。通常来说，酸性清洗剂主要有盐酸、柠檬酸等;碱性清洗剂有氢氧化钠、乙二胺四乙酸四纳等。对于无机盐垢如碳酸钙、金属氧化物如铁、锰、铝的氧化物，清洗液最好用盐酸;硫酸盐垢、胶体、微生物、有机物最好用氢氧化钠清洗，反渗透膜碱洗时要在碱溶液中加入活性洗涤剂（如十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠），若存在有机物污染，则需要在清洗液中加入粘泥剥离剂（如异噻唑啉酮、二溴氰基丙酰胺DBNPA），以除去附着在膜上的有机物或粘泥。反渗透膜的清洗分为在线清洗和离线清洗。当反渗透膜污染较轻，或者作为运行一段时间的例行清洗，可以采用在线清洗;若反渗透膜污染严重，或者运行很长时间未清洗时，则需要离线清洗。在线清洗简单易行，但通常情况下效果不是很明显，离线清洗更彻底，除去污染物的能力更强，对膜性能的恢复也更有效。在线清洗和离线清洗都采用酸性清洗剂和碱性清洗剂。根据污染物的种类决定清洗的流程，若有机物或胶体污染严重，宜先进行碱性清洗液清洗，再用酸性清洗液清洗，效果更好;若无机物污染严重，则需要先用酸性清洗液清洗，再用碱性清洗液清洗。如果选择了不适当的化学清洗方法或清洗药剂，可能会加重反渗透膜的污染。清洗时，注意清洗流速和清洗压力，清洗流速应小于3m/s，清洗压力小于0.3MPa。
2、反渗透膜有在线清洗和离线清洗两种方式。
a.反渗透膜的在线清洗
反渗透系统设计安装有在线清洗装置，在线清洗不需要拆卸原有的设备，由于系统的预处理设计（地下水+中水→多介质过滤器→超滤→活性碳过滤器为预处理设备，活性炭过滤器的出水进入反渗透系统）不太合理，经常发生微生物污染及活性炭颗粒污堵，清洗方法采用先用碱性清洗液清洗，再用酸性清洗液清洗。
b.反渗透膜的离线清洗步序如下：
（1）按反渗透膜拆装要求，将反渗透膜元件在主机上拆除。拆除时对每支反渗透膜在主机上的排位进行编号登记，以便在清洗后装回时仍按原排位装回。逐支对拆除的反渗透进行外观机械破损检查，若没有发现明显的外观损坏如膜体断裂、外表破损等现象，则采用塑胶材料逐支对反渗透膜进行密封包装，以保证反渗透膜元件的湿润状态，若有损伤，则编号后注明。
（2）膜离线清洗步骤：1）外表清洗：反渗透膜元件外表一般会附着有许多污泥状杂质，首先将待要清洗的膜元件拆除密封包装物，放入清洗槽内，用净化的反渗透出水在流动状态下对膜外表面进行冲洗，同时用软毛刷人工辅助清除膜外表附着的污物，外表面清洗洁净后，将膜元件取出，立放于PVC平板上，沥水30min，进行称重，记录该膜的编号及重量;2）测试：将外表清洗洁净并称重记录的膜元件装入测试机内，启动测试机，待运行稳定后，记录进水压力、浓水压力、浓水流量、产水流量、进水电导、产水电导等参数。3）化学清洗：将测试后的单只膜元件进行化学清洗。化学清洗过程主要为碱洗和酸洗二步骤，碱洗主要是清除有机物污染;酸洗主要是清除无机盐垢。具体清洗步骤如下：第1次碱洗：因清洗排出液含用大量有机杂质和悬浮杂质，故直接排放，不做循环清洗，待清洗液用完后，第1次碱洗结束。第2次碱洗：启动清洗机，调节规定的清洗液流量，将浓水侧及产水侧排出液回流至清洗药箱中，进行循环清洗。循环清洗时间为4h。清洗结束后，将清洗箱内的清洗废液排净。冲洗：用净化的反渗透产水对碱洗后的膜元件进行冲洗，冲洗至浓水排出液pH值小于8时，冲洗结束。酸洗：启动清洗机，调节规定的清洗液流量，将浓水侧及产水侧排出液回流至清洗药箱中，进行循环清洗。循环清洗时间为3h。清洗结束后，将清洗箱内的清洗废液排净。冲洗：用净化的反渗透出水对酸洗后的膜元件进行冲洗，冲洗至浓水排出液pH值大于6时，冲洗结束。4）清洗后测试：启动测试机，待运行稳定后，记录进水压力、浓水压力、浓水流量、产水流量、进水电导、产水电导等参数。5）清洗后称重：取出清洗后的膜元件，立放于PVC平板上，沥水30min，进行称重，记录该膜的重量。离线清洗能够检测到有损伤或者不可恢复的反渗透膜，这些膜元件最好进行更换，从而保证整个反渗透系统的正常运行。如果脱盐率下降严重，又不能更换，则最好放在反渗透膜的进水端。
3、反渗透存在的问题
该系统压差大受到诸多因素的影响，其中有两个主要问题，一个是膜的运行固有年限，存在逐步膜衰减现象;另一个是该水处理系统中活性炭过滤器设备运行中存在活性炭有外漏现场，其随着设备的出水，逐步进入反渗透系统，造成该系统的一段段间压差过大，导致反渗透膜脱盐率降低。
二、反渗透系统改造的必要性
由于反渗透膜元件的使用周期为3—5年。为了延长膜元件使用，可以通过必要的化学在线清洗的手段来保证系统的正常治水。但是膜元件随着使用，其性能在逐步衰减，其物理特性也在逐渐变性，这是不可逆的事实。再加上由于该组反渗透设备在使用过程中有大量活性炭粉末颗粒已完全进入反渗透膜元件里，造成一段膜元件的膜孔被堵塞，造成一段压力差变大，进而影响了膜系统的脱盐率，使膜出水不合适，给精处理除盐设备EDI增加了很大负担，甚至会大大缩短EDI设备使用周期，最终导致水处理系统全面瘫痪。
三、可行方案
提出三种可行性方案：
1）在线清洗方案一：购买相应必要的清洗药品，负责反渗透系统在线清洗工作，并由厂家技术人员现场指导，同时结合厂家给出在线清洗方法，进行一次反渗透设备在线清洗工作。我们合理、周详安排清洗前期工作，做好反渗透清洗前后的数据对比，来总结此次设备清洗的效果，比对设备的各项数据参数，为下一步方案做好归档。
2）离线清洗方案二：以上述方案一中的数据为参考，研究反渗透离线清洗有可行性，其清洗后效果是否能达到我们预想目的，来延长膜系统使用周期。如离线清洗方案可行，由我厂出费用，厂家负责离线清洗工作，同时满足膜在离线清洗期间，由厂家负责膜元件的拆装和膜运输费用，并备有备用膜给我厂使用，不影响正常水处理设备治水。
3）换膜元件方案三：以上述方案一中的数据为参考，研究反渗透离线清洗无可行性，我车间建议置换所有一级反渗透膜元件，共210支膜元件，或根据数据更换部分膜元件。
四、费用概算
1）方案一费用：此次在线膜清洗费用主要是清洗所需要的药品，约3000元。
2）方案二费用：离线清洗费用为157500元，每支膜元件离线清洗费用为750元，共210支膜。
3）方案三费用：置换膜元件费用为1155000元，每支新膜元件费用为5500元，共210支膜或更换部分膜元件，根据清洗情况，可更换一级一段，或一级一、二段，二级反渗透膜元件作为一级使用，此项费用可视更换情况另定。
五、结束语
该项目反渗透膜元件运行已达6年，已经过多次在线清洗，结垢现象减轻，但脏污程度严重，膜元件脱盐率已降至89%，产水水质差，加重下一级除盐设备EDI装置的性能。综合上述三种方案，并结合我厂实际情况，更换一级反渗透膜元件，暂时保留二级反渗透膜元件，这是最经济又可保证产水水质的方案。
参考文献：
[1]周柏青主编《全膜水处理技术》中国电力出版社，2006年
[2]张葆宗主编《反渗透水处理应用技术》中国电力出版社，2004年