電廠補給水系統反滲透膜污染原因研究

　　1 電廠補給水系統反滲透技術概述

　　反滲透（RO）技術以其脫鹽率高、環保、適應范圍廣等特點廣泛應用于鋼廠廢水回用、地表水回用、海水淡化、電鍍廢水回用等領域，隨著全球性水資源的日益短缺和水污染加劇，廢水回用已成為水資源的重要組成部分。鋼鐵廠在生產過程中會產生大量的工業廢水，在鋼廠廢水資源利用中，超濾（UF）+反滲透（RO）深度處理工藝得到越來越廣泛的應用，利用RO技術進行鋼廠廢水回用是緩解工業用水荒的戰略對策之一，也是實現水資源的可持續利用、防止環境污染的一種有效途徑。同時也有效降低了噸鋼的新水消耗量，為推進鋼鐵企業節能減排和綠色轉型做出了貢獻。

　　2 電廠補給水系統反滲透膜污染原因

　　2.1 脫鹽率是影響因素

　　2.1.1 膜表面磨損

　　有時并非是個別元件出現這種故障，但前端元件常常最容易受到原水中結晶體或具有尖銳外緣的金屬懸浮物的磨損。應檢查來水中是否有上述物質，如焊渣等，進行膜面顯微鏡觀察可檢查出這類損傷，一旦發生這類故障就沒有任何的補救方法，唯一的方法是改進預處理，并保證膜前高壓管線內沒有類似顆粒掉下來，然后更換所有受損的膜元件。

　　2.1.2 產水背壓

　　（1）任何時刻，產水壓力高于進水或濃水0.3bar，復合膜就可能發生復合層間的剝離，可通過產水探測法來確定這類損壞，并通過泄漏試驗或目測得到確認。（2）當打開受到產水背壓嚴重損壞的膜葉時，通常還會看到平行于產水管的膜最外邊出現拆痕，其位置常常靠近最外側的膜袋粘接線處。膜的破裂最有可能出現在進水側、最外側和濃水側這三處粘接密封線附近，其他位置受到進水網絡的支撐，很多網格的小格內就會出現很多氣泡狀剝離，使得膜脫鹽層受到強烈拉伸，元件的脫鹽率降低。

　　2.1.3 泄漏

　　膜元件或產水中心管嚴重的機械損壞將導致進水或濃水滲入產水中，特別是當運行壓力越高時，問題就越嚴重。真空試驗會顯示強烈的反應。

　　2.1.4 “O”形圈泄漏

　　（1）當與某些化學品接觸或受到機械應力時，例如由于水錘作用引起元件的運動，“O”形圈就會出現泄漏現象；在壓力容器內的膜元件上正確設置調整片是將磨損降到最低限度的必要措施。有時還會出現在裝元件時，則根據未安裝“O”形圈、“O”形圈裝得不正確或者“O”形圈不在該密封的位置處等，不同情況進行正確的處理。（2）“O”形圈的泄漏可以用產水管內產水電導率探測技術檢查內接頭和適配器處的“O”形密封圈，檢查產水端板堵頭安裝是否正確，是否維護得象新的一樣，否則應更換老舊和損壞的“O”形密封圈。

　　2.1.5 望遠鏡現象

　　（1）出現望遠鏡現象后，應該用新元件更換被損壞的膜元件，并消除產生的原因。（2）膜元件可能會遭遇稱為望遠鏡現象的機械損壞，是指由于反滲透進水側和濃水側的壓差超過極限值，造成反滲透膜元件內的膜片和膜片，膜片和中心管滑落，形成膜元件一端膜片向內凹陷，一端膜片像外突出，類似于望遠鏡的樣子。輕微的望遠鏡現象不一定會損傷膜元件，但嚴重時可能會造成粘接線和膜片的破裂。

　　2.2 電廠反滲透系統分析

　　2.2.1 2號反滲透系統運行數據標準化對比

　　（1）標準化軟件第一行為2號反滲透系統初投運運行數據，第二行為2號反滲透系統目前運行數據。

　　（2）從2號反滲透系統標準化數據可以看出，目前2號反滲透系統與初投運進行對比出現了產水量明顯上升，脫鹽率明顯下降的現象。（紅色方框內分別為標準化產水量、標準化透鹽率、標準化脫鹽率）

　　2.2.2 2號單支膜殼電導率

　　對2號RO單支膜元件出水電導進行分析，結果見表1。從單支膜殼電導率可以可看出該系統一段電導率在20μs/cm左右，二段膜殼電導率在40μs/cm左右，沒有明顯異常膜殼。說明電廠膜元件應該未出現“O”形圈泄漏、望遠鏡現象、膜表面磨損、產水背壓、泄漏等現象。

　　2.2.3 反滲透在線清洗液的分析

　　（1）此次對反滲透膜進行清洗，發現清洗液呈綠色，初步判斷膜元件存在鐵鋁污染。（2）反滲透進水要求殘留余氯必須小于0.1ppm時設備才能運行；但當原水中存在鐵鋁金屬離子或膜元件存在鐵鋁污染時，即便反滲透進水余氯小于0.1ppm也可能在鐵鋁離子的催化作用下將膜元件氧化。

　　2.2.4 反滲透系統清洗強度過大致損

　　設計時在反滲透膜選型上為節約成本、降低能耗，放棄了低壓膜而采用了陶氏XFRLE超低壓膜元件，雖然也是抗污染膜元件，但其畢竟是超低壓膜元件，與常規高壓抗污染膜元件相比耐清洗程度還是會差一些。由于反滲透系統投運初期不存在保安過濾器，導致反滲透膜常被有機物污染，平均每月就要在線清洗一次，三個月要離線清洗一次，清洗次數過于頻繁，造成對膜的損傷。

　　3 處理方法及防護措施

　　3.1 更換被氧化的反滲透膜組件

　　由于反滲透膜的氧化是一個不可逆的過程，為保證補給水系統的穩定運行和除鹽水的高質量供給，建議更換兩套反滲透一級一段模塊。

　　3.2 加強原水中的殘留余氯的檢測

　　（1）嚴格控制超濾產水ORP在200MV以下，對ORP表計定期校準，探頭半年至一年更換一次，確保在線數據的實時性和準確性。（2）電廠采用亞硫酸氫鈉還原來水中的余氯，但亞硫酸氫鈉溶液不穩定，易被空氣氧化而失效，建議對亞硫酸氫鈉溶液每天配一次藥劑，并保持加藥箱的清潔。

　　3.3 降低清洗強度

　　一方面運行上加強控制，減少清洗次數；另一方面在清洗時一定要嚴格控制好清洗PH及溫度。

　　3.4 控制反應沉淀池出水水質

　　（1）微調反應沉淀池聚合鋁加藥量，盡量降低聚合鋁加藥量，減少其后沉淀進入反滲透系統。（2）控制反應沉淀池出水余氯在0.1～0.2mg/L，保證殺菌有效且不過量。

　　3.5 容器管道清洗

　　每年對補給水系統各水池、水箱、管道進行清洗，除去系統中的微生物及金屬腐蝕物。

　　3.6 對過濾介質的定期更換

　　淺砂過濾器濾料的定期更換和自清洗過濾器的定期保養。

　　3.7 增加污泥指數（SDI）在線監測系統

　　目前電廠SDI的監測為每周定期人工監測一次，測量過程中人為因素影響明顯，數據的實時性和準確性均難以保證；建議增加在線SDI監測系統，自動、連續地監測UF產水和RO進水的污染指數，徹底消除人工監測的誤差，能夠快速、準確地反映補給水預處理系統的效果，對控制進水質量、延緩反滲透膜膜的使用壽命具有重要意義。

　　結 語：

　　針對電廠反滲透膜硅脫除率低的現象，對造成的原因進行分析。根據試驗數據，反滲透膜脫鹽率低的原因可能是膜被來水中的余氯氧化，導致脫鹽率的降低和產水量的增大。確定了處理方法并制定防范措施，以進一步提高系統運行的穩定性,為補給水系統反滲透膜的維護提供參考依據。