矿井水反渗透膜离线清洗装置使用分析报告

离线清洗设备分析报告金凤煤矿矿井水处理系统进水源水为地下采煤层的废水，处理工艺为：预处理系统源水首先进入预沉调节池，经预沉调节池沉淀水中大部分大颗粒、悬浮物、胶体等杂质，在进入反应池前在管道混合器中投入混凝剂和助凝剂使悬浮物、有机物更容易沉淀，反应后的水进入斜板沉淀池，沉淀原水带来的细小颗粒、悬浮物、有机物等杂质。

预处理后污水流入中间水池，中间水池水经中间水池提升泵加压后，进入多介质过滤器，多介质过滤器进一步去除水中煤泥、颗粒、悬浮物等杂质，多介质过滤器的产水进入超滤机组，经超滤机组产水进入超滤产水池，经反渗透供水泵的提升并投加阻垢剂和还原剂，经5μm精密过滤器后，然后经反渗透高压泵的再加压进入反渗透膜组，反渗透膜产水进入复用水池。

一、反渗透装臵1、反渗透装臵简介金凤煤矿矿井水处理车间共有3套反渗透主体装臵，每套反渗透装臵含有31支膜壳（承装反渗透膜元件的压力容器），按照20:11排列组合，即前面20根膜壳并联成一组，与后面11根膜壳（同样并联成一组）串联运行。

每根膜壳装有6支反渗透膜元件串联运行，每套反渗透装臵则共有186支膜元件，3套反渗透装臵共有558支反渗透膜元件。

反渗透膜元件的结构就决定了自身会比较容易受到污染。

所以反渗透膜经过一段时间的使用后会出现产水量下降，段间压力上升，脱盐率下降等现象。

根据反渗透膜厂家的使用要求，系统出现产水量下降15%，段间压差上升10%，脱盐率下15%的现象出现后必须进行清洗。

如果不及时清洗反渗透膜就会出现击穿现象，由此造成不可估量的损失。

由于金凤煤矿进水采用矿井水，水质的组成复杂（煤层水、乳化液、油脂等），而且极其不稳定，导致预处理系统处理时产水水质下降，并经常发生产水水质严重不合格的现象，这就加大了后处理的负担，并导致反渗透装臵经常受到不合格进水的影响，造成膜元件经常性污染。

在这种情况下，立即采取的方案是对反渗透膜进行清洗，恢复其原有性能。

1.2反渗透装臵的清洗选择反渗透装臵的清洗可分为在线清洗和离线清洗两种方法。

在线清洗通常是作为一种维护保养性的清洗手段，是指将膜元件放罝在原有膜壳内，直接进行的化学清洗，。

离线清洗是指将膜元件从现场反渗透产水装臵中取出，放在离线清洗设备上，根据不同污染特性，以专业药剂、专业清洗方法进行处理的方式。

因为在线清洗时无需拆卸膜壳、工作量小，且消洗效率高、清洗时间短，能够快速恢复反渗透设备的运行能力，所以当反渗透膜元件污染不是很严重时，一般选用在线清洗方式来解决问题。

但是很多时候在线清洗很不彻底，经过多次数的清洗操作后会导致一定数量的膜元件污染加重，如再采用此种方法清洗，膜元件会受到难以恢复的损害，极易造成膜元件的报废。

同时在线清洗存在交叉污染。

例如有机物或絮凝污染时，一段第一根污染较重，由于化学溶解作用，就会把第一根的污染物剥离下来，送进第二根膜乃至第三根膜，这样就会得不偿失。

污染程度较重的膜元件一般需要通过离线清洗来达到彻底去除污染物的目的，通常通过离线清洗，反渗透系统在提高产水量和降低压差方而都有相当的表现。

通过对系统运行现状的调査、系统进水水质情况的分析和膜污染物的化验，将污染严重的膜元件从系统中取出，结合现有的清洗药剂配方和清洗工艺，采用化学或者物理的手段在专用清洗装臵上对分离出来的膜元件分别进行处理；并在膜元件清洗前后都经过反渗透膜元件测试装臵的测试，能够达到或接近出厂指标，清洗后将能够达到使用要求的膜元件重新安装到系统中，恢复系统的正常运行。

金凤煤矿的反渗透装臵至今运行已有三年多，期间多次对膜元件进行在线清洗，但每次清洗后，运行指标虽然有一定的恢复，但都不太理想。

由于矿井水处理的进水水质波动非常大，造成了反渗透装臵污染加剧，在线清洗已不能满足使用。

为了保障系统的稳定运行，避免对膜元件造成难以恢复的损伤，通过查阅资料和向有关专业技术人员咨询，决定制定一套保运再生性离线清洗方案，使用专业性的清洗药剂对膜元件进行无损伤离线清洗。

二、离线清洗装臵为方便深入的了解离线清洗装臵的工作原理、清洗方式以及离线清洗膜元件后的效果，金凤煤矿邀请了北京米泥帕水处理技术有限公司携带离线清洗设备和药剂，对矿井水处理车间的1#反渗透装臵内的膜元件进行离线清洗试验。

具体试验结果附后。

2.1离线清洗装臵简介离线清洗装臵原理简单，就是用专业的清洗药剂清洗单支膜元件，污染物被带出，截留在清洗保安过滤器中。

本次清洗所使用的离线清洗设备为所邀请北京米泥帕水处理技术有限公司的专利产品（专利号：ZL201420067419.4)，为该公司自主设计制造，其具有以下功能特点。

①离线清洗装臵为组合式的清洗和测试装臵，能够清洗也能够判断膜元件清洗前的污染状况，同时也能够判断清洗的效果。

②可以做到同时单支清洗6支受污染的反渗透膜，有效的避免了交叉污染。

③可以做到同时反向清洗6只受污染的反渗透膜，有效的避免了污染物向内延伸。

④可以做到汽，水，同洗，汽，水，分开清洗。

○5可以做到对清洗的每支反渗透膜单独的进行测试。

○6可以做到在无人值守的情况下按照设定的程序自动清洗。

○7设有对清洗剂自动加温的装臵。

离线清洗装臵包括1台清洗水箱、1台酸性清洗剂药箱、1台碱性清洗药箱、1台清洗水泵、1台测试水泵、2台保安过滤器、1台控制箱、6支单芯膜壳组成的清洗装臵本体以及配套的管路和阀门。

2.2离线清洗装臵的操作该公司的离线清洗装臵原理明确，操作简单，在矿井水处理车间离线清洗的过程中，矿内有关人员经过厂家的指导，两天左右就能够比较顺利的操作清洗装臵。

2.3离线清洗装臵的优势在目前的反渗透膜元件清洗中，离线清洗作为有效的彻成消除反渗透膜元件污染的手段已经得到广大反渗透用户的接受，且正在成为越来越重要的反渗透膜元件的清洗手段，与在线清洗相比较，离线清洗有着下列优势：①在线清洗过程中，设备停止产水运行，处于清洗循环状态，直至清洗结束为止，才能转入正常运行；离线清洗过程中若使用备用膜替换现有设备中的膜元件，能够保证连续正常产水，不会因清洗过程中突发状况或时间延长而影响设备运行。

替换膜的性能一般不能低于在线运行的膜元件，至少在要在生产所能接受的范围内。

②在线清洗过程中，整只膜管中几支膜元件串联清洗，污染物必须经过每支膜元件才能离开系统，使清洗不能彻底；离线清洗时，单支膜元件单独清洗，污染物直接清除出膜元件，不会造成串联污染。

③在线清洗过程中，只能通过运行数据对清洗系统状态有一个大致了解；离线清洗中可以直观对整个膜管及毎一支膜元件的状态进行具体分析，以使系统运行得到更好的完善。

④在线清洗过程中，只能根据整个系统运行状况进行方案制订和清洗操作，每一次清洗只能用一种药剂对系统中所有膜元件进行清洗，且清洗时间、清洗温度、清洗条件一样；离线清洗时，可针对膜元件在系统中的位臵、污染情况、污染程度的不同以及膜元件的性能衰减情况，选择不同清洗药剂，制订不同的清洗方案，随时调整清洗措施、药剂种类、药量及清洗顺序，以达到最大程度的彻底恢复。

⑤通过在线清洗，只能部分恢复整个系统的运行状态；离线清洗不仅可恢复每支膜元件性能，并且可以在测试过程中对膜元件进行性能筛选，将已不可用的元件挑出。

⑥在线清洗过程中，清洗液充满整个系统，使从污染严重的膜元件上剥离下来的污染物重新循环至系统，对比较干净的膜元件造成二次污染的隐患；离线清洗可根据污染程度不同将不同膜元件分类清洗，保证每支膜元件清洗彻底。

⑦在线清洗过程中，要达到清洗效果通常只能加大化学品的用量，或延长清洗时间，通过化学作用对污垢进行溶解性清洗，这就会对膜元件的安全造成一定威胁，而对一些不溶性的机械杂质没有任何作用；离线清洗是通过物理和化学的共同作用达到清洗比较彻底的目的，借助于专用洗膜设备的物理特性，可将机械杂质更多地剥离出膜元件，再加上化学药剂的辅助作用使清洗进行得非常彻底，而且几乎不会对膜造成伤害。

⑧离线清洗时可对单支膜元件进行正反向大流量反冲，可最大限度的将污染物冲出膜体；而在线清洗时因受设备限制无法实现。

2.4 离线清洗装臵的费用评估2.4.1委托专业清洗费用金凤煤矿对邀请的厂家进行了询价，同时也对其它公司进行了了解，清洗单支膜元件的费用在800元左右。

2.4.2自购设备清洗费用自行购买离线清洗装臵后，清洗膜元件的费用就是使用药剂及水电费用，即清洗一次膜元件用药剂25Kg×55元（单价）÷6支（一次清洗6支膜元件）=229元，再加上水电费20元左右，清洗一支膜元件费用不超过250元。

2.4.3 费用比较自购设备清洗比委托专业厂家清洗一支膜元件节省800元-250元=550元左右，1套反渗透装臵186支膜元件共节省550元×186支=102300元，3套合计节省费用102300元×3套=306900元，可见节约资金相当的可观。

经过试验和费用比较，购臵离线清洗装臵和使用该公司药剂是可行的，请集团公司予以批准金凤煤矿2015年7月30日本次离线清洗1#反渗透装臵后的数据表清洗时间：2015年7月8日—2015年7月24日清洗数量：120支（二）清洗说明1、压差说明：单支反渗透膜元件正常的运行压差范围是0～0.07 Mpa，而本次所清洗的膜元件清洗前测试时均高于此范围，其中多数压差更是超标非常多，可见污染已经非常严重。

通过离线药剂清洗后，120支膜元件运行压差全部恢复正常，说明离线药剂可行，而且清洗效果比较理想。

件清洗完成后，系统一段进水与二段进水之间的运行压差将比清洗前下降0.3MPa以上，达到了清洗维护的目的。

2、产水流量说明：在标准测试状况下（进水压力1.55MPa，温度为25℃），反渗透膜元件产水量为1.5 m3/h左右，厂家不同，产水量略有不同，但差别不太大。

膜元件产水量随运行压力及温度的升高而增大，并在一定范围内呈线性关系。

由于进水水质的污堵、膜元件的正常老化等因素影响，反渗透膜元件的产水量年衰减量为10%左右。

由于贵公司反渗透装臵进水水质非常差，电导率在6000μs/cm以上，运行时间三年以上，故在进水压力1.0MPa测试时，反渗透膜元件的正常产水量在0.8～1.0 m3/h之间。

清洗前测试时，单支膜元件的产水量大部分较低，通过药剂清洗后测试，膜元件产水量均大幅上升，平均上升20%以上。

全部清洗完成后，反渗透装臵整体产水量将上升15m3/h以上，基本恢复到正常运行状况。

（三）1#反渗透离线清洗前后运行数据对比为对比离线清洗反渗透膜元件与在线清洗的效果，金凤煤矿自主对2#反渗透装臵进行了在线的清洗操作，数据如下结论：通过以上对1#反渗透装臵清洗前后运行数据的对比来看，1#反渗透装臵的运行压差及产水量恢复正常，说明本次离线清洗方案可行，选用的药剂正确，清洗效果非常明显，达到了清洗维护的目的。