反滲透系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)及污染防治

在我國(guó)大部分電站補(bǔ)給水處理除鹽工藝大體可分為三類：離子交換、膜法除鹽、電除鹽。
一般來(lái)說(shuō)我國(guó)大部分電站都采用膜法除鹽+離子交換的除鹽水生產(chǎn)工藝，（當(dāng)然也有部分電站采用膜法除鹽+電除鹽的生產(chǎn)工藝）今天在這里我們就來(lái)簡(jiǎn)單說(shuō)一說(shuō)反滲透的運(yùn)行。
反滲透進(jìn)水的預(yù)處理
反滲透設(shè)備的進(jìn)水水質(zhì)是有要求的，不然會(huì)對(duì)后面的反滲透膜造成不可逆的損害，出水的水質(zhì)會(huì)受到一定的影響，具體的反滲透進(jìn)水水質(zhì)要求如下：
1、細(xì)菌：因?yàn)榧?xì)菌是靠醋酸纖維為生的，所以膜會(huì)受到細(xì)菌的污染等，因此必須對(duì)原水進(jìn)行殺菌。復(fù)合膜雖然不會(huì)受到細(xì)菌的侵襲，但是會(huì)造成膜的堵塞或者污堵，所以必須對(duì)其進(jìn)行殺菌。通常的殺菌劑是次氯酸鈉等強(qiáng)氧化劑。
2、顆粒物質(zhì)：大于5um的顆粒不能進(jìn)入到反滲透組件，不然會(huì)損壞設(shè)備；通常在反滲透設(shè)備前增設(shè)保安過(guò)濾器。
3、SDI和濁度：濁度要嚴(yán)格控制小于0.2NTU；通�？刂品礉B透入口污染指數(shù)SDI（15分鐘）不大于5（*好是小于3）。
4、油脂類：反滲透進(jìn)水的水質(zhì)里面不能夠含有各類油脂。
5、有機(jī)物質(zhì)：水質(zhì)中對(duì)于反滲透膜影響*大的是有機(jī)物質(zhì)；有的有機(jī)物質(zhì)對(duì)膜反應(yīng)比較小，有的有機(jī)物質(zhì)會(huì)對(duì)膜造成污染；要極可能的去除水中的有機(jī)物質(zhì)。通常采用微濾、超濾、納濾來(lái)去除水中的有機(jī)物質(zhì)的含量，另外再RO設(shè)備前需要增加5μm的保安過(guò)濾器，以防止偶然大顆粒對(duì)膜元件的破壞作用。
反滲透加藥系統(tǒng)
各種藥劑的過(guò)量投加也會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行壓差上升、產(chǎn)水量下降、脫鹽率下降，從而造成反滲透系統(tǒng)運(yùn)行的不穩(wěn)定。
1、還原劑：為防止反滲透膜發(fā)生微生物污染，需要對(duì)原水進(jìn)行殺菌處理。在此工藝中，殺菌劑通常采用的是次氯酸鈉，殺菌后應(yīng)除去殘余氯，否則會(huì)對(duì)膜造成不可逆轉(zhuǎn)的損壞，因此適量投加還原劑是消除余氯的方法之一。
但大量投加會(huì)導(dǎo)致膜表面滋生厭氧菌，形成新的污染物，給膜造成污染，降低產(chǎn)水量，我國(guó)現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)中一般都控制反滲透入口余氯小于0.1ug/l，（*優(yōu)狀態(tài)小于0.05ug/l）。
2、膜用阻垢劑：反滲透裝置在運(yùn)行中，水中大部分鹽類保留在濃水中，導(dǎo)致濃水含鹽量上升，這種濃縮是反滲透裝置結(jié)垢的主要原因。
由于反滲透膜對(duì)水中CO2的透過(guò)率幾乎是*，同時(shí)鹽類的濃縮和pH值的升高，會(huì)導(dǎo)致Ca2+濃度升高，而pH值的升高也會(huì)引起水中HCO3-轉(zhuǎn)化成CO32-，這樣就極容易導(dǎo)致碳酸鈣在反滲透膜上析出，損壞膜元件，造成反滲透膜透水率和脫鹽率下降。適量投加膜用阻垢劑是預(yù)防膜結(jié)垢的措施之一。
反滲透入口水溫越低，產(chǎn)水量降低，此時(shí)所需要的阻垢劑加藥量也應(yīng)降低；膜用阻垢劑是高分子有機(jī)物，大量投加會(huì)增加膜裝置的系統(tǒng)壓降，給運(yùn)行帶來(lái)不利。
3、非氧化型殺菌劑：非氧化型殺菌劑是通過(guò)改變微生物上個(gè)別基團(tuán)，抑制生物活性達(dá)到殺菌的作用，非氧化型殺菌劑具有高效、廣譜、低毒、藥效快而持久、滲透力強(qiáng)、使用方便。
非氧性殺菌滅藻劑有致毒劑的作用，使微生物的酶系統(tǒng)失去活性，破壞細(xì)胞的新陳代謝，破壞細(xì)胞壁，細(xì)胞膜或其它特殊部位，使細(xì)胞失活，達(dá)到殺菌作用�？梢詮浹a(bǔ)氧化劑的不足。
非氧化型殺菌劑通常是氯酚類、季銨鹽類的非氧化性化合物。非氧化性殺菌滅藻劑的殺生作用有一定的持久性，對(duì)沉積物或黏泥有滲透、剝離作用，受硫化氫、氨等還原物質(zhì)的影響較小，受水中PH值影響較小，在目前的運(yùn)行中，非氧化殺菌劑作為不定期的定量投加，以控制RO膜系統(tǒng)生物污染，延長(zhǎng)RO膜清洗時(shí)間。
反滲透運(yùn)行中脫鹽率下降的異常分析
當(dāng)RO脫鹽率下降時(shí)，應(yīng)采取如下步驟：校正儀表，已避免因儀表原因而誤認(rèn)為膜性能的變化；查出脫鹽率下降的膜殼，根據(jù)查出的原因，采取相應(yīng)的措施。
1、殘余氯過(guò)高，會(huì)引起膜的退化，引起膜性能改變，導(dǎo)致脫鹽率下降。
2、水錘作用，如果RO系統(tǒng)在起動(dòng)前未充滿水，將會(huì)引起*個(gè)膜元件與更高流速的水流接觸，引起過(guò)高的壓降，或高壓泵起動(dòng)時(shí)出水閥未緩慢開啟，這是可能會(huì)發(fā)生水錘作用，造成膜元件的機(jī)械損失。
3、水溫控制不當(dāng)，水溫過(guò)高，會(huì)造成膜損壞，高溫誰(shuí)會(huì)引起膜元件塑料部件損壞、卷式膜元件伸縮現(xiàn)象的發(fā)生、膜元件滲透水O型圈的損壞等。
4、系統(tǒng)回收率過(guò)高，如果未按規(guī)定的回收率運(yùn)行，可能會(huì)造成更加嚴(yán)重的后果。
假定濃水閥門未正常開關(guān)，或流量計(jì)不準(zhǔn)，如果濃水流量偏小，這樣回收率必然會(huì)超過(guò)75%，濃縮系統(tǒng)上升；濃水濃度越高，結(jié)垢傾向越大；
同時(shí)，較低的濃水流速，降低水的紊動(dòng)狀態(tài)，增加濃差極化，這又反過(guò)來(lái)增加結(jié)垢傾向。濃水濃度越高，會(huì)導(dǎo)致一種或幾種難溶鹽過(guò)飽和，從而在膜上結(jié)垢析出。
5、細(xì)菌大量繁殖，當(dāng)不連續(xù)運(yùn)行和停機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)，RO系統(tǒng)中給水不存在殺菌劑時(shí)，系統(tǒng)存在大量生物繁殖的可能性；
當(dāng)RO系統(tǒng)中有嚴(yán)重細(xì)菌污染時(shí)，如不及時(shí)清洗，將會(huì)堵塞膜元件水流隔網(wǎng)，增大膜元件的壓差，嚴(yán)重會(huì)損壞膜元件。
反滲透裝置的優(yōu)化運(yùn)行
1、加強(qiáng)反滲透進(jìn)水前的預(yù)處理工作，確保RO進(jìn)水濁度小于0.2NTU，SDI小于3。
2、如果水質(zhì)較好，可在超濾設(shè)備前停加氧化劑殺菌（秋冬季枯水期水溫低細(xì)菌繁殖較慢，而春夏季水溫高細(xì)菌繁殖快），然后在RO設(shè)備前停加還原劑，防止過(guò)量投加還原劑而產(chǎn)生膜污堵。
3、加強(qiáng)運(yùn)行監(jiān)控，定期校驗(yàn)各流量表、ORP電位表、余氯表，防止因表計(jì)測(cè)量偏差而出現(xiàn)的膜異常現(xiàn)象。
4、對(duì)于連續(xù)運(yùn)行的RO設(shè)備，應(yīng)做到不定期的投加非氧化性殺菌劑，防止膜出現(xiàn)耐藥性而產(chǎn)生污堵。
反滲透膜系統(tǒng)的污染防治
反滲透（RO）裝置可以去除水中的無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)物、膠體、微生物等各種雜質(zhì)，而且具有節(jié)能、無(wú)環(huán)境污染（離子交換除鹽裝置，有酸堿再生廢液產(chǎn)生）、易于自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)，用途十分廣泛，特別是在發(fā)電廠鍋爐補(bǔ)給水，電子工業(yè)超純水，制藥工業(yè)、化妝品工業(yè)用純水，以及近幾年來(lái)蓬勃發(fā)展的飲用純將水等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。但RO膜的微生物污染是困攏其使用的主要問(wèn)題之一。我們?cè)陔娮庸�業(yè)超純水的大型純水站的RO出口水檢測(cè)到大量的細(xì)菌，同樣，在生產(chǎn)飲用純凈水的小型RO制水設(shè)備及小型RO家用純水機(jī)也都發(fā)現(xiàn)所產(chǎn)純水中含有較多的細(xì)菌，甚至導(dǎo)致有些純水廠生產(chǎn)的飲用純凈水細(xì)菌超標(biāo)。
當(dāng)?shù)孛嫠�特別是河道、湖泊、水庫(kù)水或由它們制成的自來(lái)水（如我國(guó)南方地區(qū)的自來(lái)水），有溶解氧（DO）含量高，含磷、氮等富營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)多，水的TOC、COD、BOD值較高，氣溫、水溫較高等特點(diǎn)，水中微生物種類多，繁殖快，容易導(dǎo)致RO膜被微生物污染。這些微生物包括細(xì)菌（主要為粘泥細(xì)菌即粘泥異養(yǎng)菌，還有鐵細(xì)菌等），真菌（主要為霉菌，即絲狀菌），藻類（主要為藍(lán)藻、綠藻、硅藻等）。
RO膜被微生物污染后，其產(chǎn)水中有大量細(xì)菌，影響了水質(zhì)；微生物污染導(dǎo)致RO的產(chǎn)水量及脫鹽率下降，使膜提前報(bào)廢，增加了生產(chǎn)成本；由于水質(zhì)不良及換膜，不僅造成直接經(jīng)濟(jì)損失，而且會(huì)導(dǎo)致更大的間接經(jīng)濟(jì)損失，如停工停產(chǎn)，影響主要產(chǎn)品質(zhì)量及企業(yè)信譽(yù)和形象等。
RO元件通常采用醋酸纖維素（CA）膜和聚酰胺復(fù)合（TFC）膜二類材料制成。CA膜易被細(xì)菌污染，并可作為細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)源和繁殖地，但CA膜的耐氧化性能較好，可在RO進(jìn)水中加入NaClO殺菌，不過(guò)使用過(guò)量的NaClO又會(huì)氧化腐蝕CA膜，因此必須控制一定的加藥量，使水中余氧保持在0.2~0.5ppm，余氯的存在可以有效而廉價(jià)地控制CA膜RO元件的微生物污染，并保證RO出水水質(zhì)。
目前普遍使用的RO元件是低壓聚酰胺復(fù)合膜（TFC膜），它是在聚砜（PS）超濾膜上復(fù)合一層厚約0.2μm的芳香聚酰胺（CPA）超薄膜，具有產(chǎn)水通量大，脫鹽率高等優(yōu)點(diǎn)，耐細(xì)菌性能亦比CA膜好，因此一般認(rèn)為無(wú)需在RO進(jìn)口水中加殺菌劑，而且由于TFC膜耐氧化性差，對(duì)進(jìn)水中含氯量有嚴(yán)格的要求（Cl2＜0.1ppm），非但不能在水中加NaClO，還必須把水中原有的余氯通過(guò)活性炭或加藥（Na2SO3等還原劑）除去。因此有可能使膜表面細(xì)菌大量繁殖而造成微生物污染。我們?cè)谑褂肨FC膜的RO出水中曾檢測(cè)到大量細(xì)菌，而且在其后的管道、設(shè)備、水箱等內(nèi)壁處包括RO容器及元件內(nèi)層均發(fā)現(xiàn)大量菌膜粘液，有時(shí)開始在RO的初級(jí)發(fā)現(xiàn)污堵物（菌膜粘液），隨著就在整個(gè)RO都發(fā)現(xiàn)污堵物。經(jīng)分析測(cè)試，污堵物中有細(xì)菌、真菌、霉菌、藻類等微生物。本文將重點(diǎn)探討TFC膜RO裝置微生物污染的防治。
RO前的預(yù)處理
RO前的預(yù)處理，常見工藝為石英砂過(guò)濾（或無(wú)煙煤、石英砂、錳砂等多介質(zhì)過(guò)濾）、活性炭過(guò)濾、3~10μ精密過(guò)濾（即保安過(guò)濾），有時(shí)還有軟化器，均對(duì)細(xì)菌的去除效果較差，不能確保RO進(jìn)水無(wú)菌。特別要提出的是：活性炭過(guò)濾器出水有時(shí)會(huì)有大量微生物，這是因?yàn)楸换钚蕴课�附的有機(jī)物會(huì)成為細(xì)菌繁殖的溫床。因此，活性炭過(guò)濾器必須定期通蒸汽或采用80℃熱水循環(huán)清洗30min，這樣不僅可以抑制細(xì)菌增長(zhǎng)，還可恢復(fù)活性炭的吸附性能并延長(zhǎng)使用壽命。通過(guò)混凝、澄清、過(guò)濾，可除去水中的大部分細(xì)菌。
阻垢劑的選擇
目前RO常用的阻垢劑為鹽酸和六偏磷酸鈉，但后者易水解為正磷酸鹽，而磷酸根又是細(xì)菌極好的營(yíng)養(yǎng)源，會(huì)使水富營(yíng)養(yǎng)化而導(dǎo)致細(xì)菌和藻類繁殖，并造成RO系統(tǒng)的微生物污染，因此它現(xiàn)正被新型阻垢劑所取代，這些新型阻垢劑阻垢效果比六偏磷酸鈉好得多，而且不會(huì)使水富營(yíng)養(yǎng)化，因此對(duì)抑制細(xì)菌在RO系統(tǒng)的繁殖有一定的效果，并能延長(zhǎng)保安過(guò)濾器濾芯及RO膜元件的更換周期。它們主要有：
有機(jī)膦酸類：如氨基三甲叉膦酸（ATMP）、乙二胺四甲叉膦酸（EDTMP）、羥基乙叉二膦酸（HEDP）、二亞乙基三胺五亞甲基膦酸（DTPMP）等等。聚羧酸類：如聚丙烯酸（PAA）、聚順丁酸、聚甲基丙烯酸、水解聚馬來(lái)酸酐（HPMA）等等。
殺菌劑的選擇
對(duì)水中微生物多的RO進(jìn)水及已遭微生物污染的RO系統(tǒng)，應(yīng)在RO進(jìn)口水中添加殺菌劑。由于TFC膜易被氧化腐蝕，因此不能使用氧化性殺菌劑，如：液氯、次氯酸鈉、二氧化氯、臭氧、雙氧水等，而只能采用非氧化性殺菌劑。
異噻唑啉酮（Isothiazolones）屬非氧化殺菌劑,它具有廣譜（能殺死水中的細(xì)菌、真菌、藻類，包括粘液膜下的微生物）、高效（加藥濃度為0.5mg/L就能很好地抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)）、低毒（對(duì)昆明種小鼠的LD50為2.723g/kg），對(duì)環(huán)境安全等優(yōu)點(diǎn)，是較為理想的殺菌劑。
異噻唑啉酮的殺菌原理是：由于它分子中含有氮—硫鍵，通過(guò)斷開細(xì)菌和藻類蛋白質(zhì)的鍵而起殺菌作用，與微生物接觸后，就能迅速地抑制其生長(zhǎng)，這種抑制過(guò)程是不可逆的，從而導(dǎo)致微生物細(xì)胞的死亡，在細(xì)胞死亡前，用異噻唑酮處理過(guò)的微生物不能再合成酶和分泌有粘附性的生物膜的物質(zhì)。異噻唑酮還能穿透粘附在設(shè)備、管道、水箱表面的生物粘液膜，抑制和殺滅粘膜下的微生物。
RO膜微生物污染的清洗
當(dāng)RO膜被微生物污染后，RO系統(tǒng)的進(jìn)水與濃縮水間的壓差增大，RO進(jìn)水流量及透過(guò)水流量減小，脫鹽率初始時(shí)不變甚至可能增大，但后來(lái)膜上的生物性污垢逐漸越積越多時(shí)，脫鹽率又會(huì)下降，RO出水（包括透過(guò)水和濃縮水）中可檢測(cè)到大量細(xì)菌，有時(shí)打開保安過(guò)濾器還可見濾芯內(nèi)有粘性膠體狀物。此時(shí)應(yīng)考慮用藥液清洗RO膜。清洗程序如下：
先用RO透過(guò)水清洗15min，再用新綠洲堿清洗劑（0.1%NaOH+0.2%EDTA-Na2，PH=12）清洗以剝離除去RO系統(tǒng)中的粘泥、粘液等沉積物，*后再用殺菌清洗劑清洗。
清洗時(shí)配制的清洗液，均應(yīng)使用純水或RO透過(guò)水配制，溶解完全并混合均勻，清洗液應(yīng)澄清透明，進(jìn)入RO前應(yīng)經(jīng)3~5μm過(guò)濾器過(guò)濾。清洗時(shí)應(yīng)采用低壓、低速、小流量清洗，所用壓力基本上不產(chǎn)生透過(guò)水。RO壓力容器出口流量為：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。每種清洗液清洗開始時(shí)從RO濃水出口排出的水應(yīng)排放，以防止清洗液的稀釋，等排出的為清洗液后再回到清洗液貯箱中。多段RO系統(tǒng)每一段的清洗必須分別進(jìn)行，即*段RO的排出液不能直接進(jìn)入第二段，而應(yīng)回到清洗液貯箱。
清洗時(shí)，一般先循環(huán)清洗30min，再浸泡2小時(shí)，再循環(huán)清洗15min，排出RO系統(tǒng)中的清洗液，再用RO透過(guò)水低壓、低速?zèng)_洗殘留的清洗液并排放20min。全部清洗結(jié)束后，再按RO系統(tǒng)正常的運(yùn)行條件（壓力、流量）啟動(dòng)RO系統(tǒng)運(yùn)行，并先將透過(guò)水排放10min以后再接入系統(tǒng)內(nèi)。

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