污水深度回用装置反渗透膜的污染及化学清洗

第１１期　２０１０年１１月　中国氯碱　

Ｃｈｉｎａ　Ｃｈｌｏｒ—Ａｌｋａｌｉ　Ｎｏ．１１　

Ｎｏｖ．．２０１０　３９　

污水深度回用装置反渗透膜的　污染及化学清洗　

张伟星　（内蒙古亿利化学工业有限公司，内蒙古鄂尔多斯０１４３００）　

摘　要：结合水处理中常见的污染物种类，介绍了污水深度回用装置的反渗透膜污染情况及合理的化　学清洗方案。　关键词：污水回用；反渗透膜；污染；化学清洗　中图分类号：ＴＱ０８５＋．４　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００９—１７８５（２０１Ｏ）１　１－００３９－０４　

Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｃｌｅａｎｉｎｇ　ｏｆ　ｒｅｖｅｒｓｅ　ｏｓｍｏｓｉｓ　ｍｅｍｂｒａｎｅ　ｉｎ　ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ　ａｄｖａｎｃｅｄ　ｒｅｕｓｅ　ｄｅｖｉｃｅ　

ＺＨＡＮＧ　Ｗｅｉ－ｘｉｎｇ　（Ｉｎｎｅｒ　Ｍｏｎｇｏｌｉａ　Ｅｌｉｏｎ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｅｒｄｏｓ　０１４３００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｃｏｍｍｏｎ　ｔｙｐｅｓ　ｏｆ　ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ　ｉｎ　ｗａｔｅｒ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｔｈｅ　ｐｏｌｌｕｔａｎｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ　ｃｌｅａｎｉｎｇ　ｐｒｏｇｒａｍ　ｏｆ　ｒｅｖｅｒｓｅ　ｏｓｍｏｓｉｓ　ｍｅｍｂｒａｎｅ　ｉｎ　ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ　ａｄｖａｎｃｅｄ　ｒｅｕｓｅ　ｄｅｖｉｃｅ　ｗａｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ　ｒｅｕｓｅ；ｒｅｖｅｒｓｅ　ｏｓｍｏｓｉｓ　ｍｅｍｂｒａｎｅ；ｐｏｌｌｕｔａｎｔ；ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｃｌｅａｎｉｎｇ　

１污水深度回用装置反渗透膜及水质分析　内蒙古亿利化学工业有限公司是由亿利资源集　团、上海华谊（集团）公司和神华集团神东电力公司　共同出资新建的大型化工企业。该公司各装置废水排　放实行“清污分流”，污水全部进入生化处理系统。该　系统采用生物接触氧化法，处理规模为１７　５７０　ｍ３／ｄ，　处理过的水全部作为零排放装置的补充水，而清净　下水全部进入污水深度回用装置。　该装置采用超滤＋反渗透（ＵＦ＋ＲＯ）工艺，处理规　模为１５　２９８　ｍ３／ｄ。由国际知名的ＧＥ公司设计并提　

供核心技术。采用ＧＥ　ＺｅｅＷｅｅｄ５００ｄ浸没式超滤膜　元件，材质为聚偏氟乙烯（ＰＶＤＦ），是非常坚固的内　支撑膜。超滤膜采用“由外至内”的流动方式，污水经　由内孔径为０．０４¨ｍ的中空纤维膜进行过滤。过滤后　的水进入反渗透系统，反渗透膜元件选用ＧＥ　Ｉｎｆｒａ　ＡＧ８０４０Ｆ３６５抗污染膜，为聚酰胺复合膜，共计７５６支，　平均脱盐率９９．５％。每套反渗透膜组件采用一级三　段式（２４：１２：６）的排列方式。　污水深度回用装置工艺流程见图１。　污水深度回用装置设计进水水质与实际进水水　

污水卜—　Ａ类废水池卜＾—　调节池卜＿—　斜板沉淀池卜—　再中和池卜—＿．１生物接触氧化池　清净下水　

超滤废水　—＿＿　浸没式超滤膜池　—　絮凝池ｌ＋—｛原水箱　—　放流水池　—　二沉池　超滤产品水箱卜—　反渗透系统卜—　反渗透产品水箱卜　成品水到用户（脱盐水站等）　反渗透浓水　—　乙炔分厂　图１污水深度回用装置工艺流程　中国氯碱　２０１０年第１１期　质对比见表１。　表１　污水回用装置设计进水水质与实际进水水质对照表　ｍ　Ｌ　超滤产水与反渗透进水水质对比见表２。　表２超滤产水与反渗透进水水质对比　１０　２反渗透膜污染　２。１　常见反渗透膜污染物种类　反渗透膜运行后．膜元件会受到水中悬浮物或　难溶物的污染。污染物的性质及污染速度与给水条　件有关，常见的污染物有如下几种。　（１）碳酸盐垢。在反渗透系统的进水中，不管是　地表水还是地下水，都溶解有碳酸盐和不饱和碳酸　盐，随着水中二氧化碳通过反渗透膜进入反渗透产　水，反渗透浓水侧的碳酸盐浓度升高。当阻垢剂投加　不当或是进水ｐＨ值控制不当导致给水ｏＨ值增高　时，就容易产生碳酸盐垢沉积。　（２）硫酸盐垢。在反渗透系统的进水中，如果硫　酸根的含量较高，很容易产生ＣａＳＯ　垢的沉积，硫　酸盐垢比碳酸盐垢难去除。如果有硫酸盐结垢的可　能性，应及时调整运行参数，降低回收率或调整阻垢　剂的加入量和品种，降低浓水侧硫酸盐的浓度或者　提高硫酸盐的溶度积，防止此类结垢的生成。　（３）磷酸盐垢。在使用含磷（膦）的阻垢剂时较为　常见。　（４）聚合硅垢。聚合硅垢由溶解性硅的过饱和态　及聚合物所致．这种硅的污染不同于硅胶体物的污　染，硅胶体物污染是由与金属氧化物缔合或是与有　机物缔合而造成的。硅垢的发生大多数为水中存在　铝或铁，浓水中最大允许的ＳｉＯ　浓度取决于ＳｉＯ：的　溶解度。　（５）金属氧化物／氢氧化物。典型的金属氧化物／　氢氧化物污染为铁、锰、锌、铜等。水中含有Ｆｅ　、　Ａ１　、Ｍｎ　时，容易在膜表面产生胶体颗粒沉积。由于　铁氧化发生的ｐＨ值要低，使得铁沉积出现的频率　比锰沉积高得多。引起膜表面上沉积Ｆｅ　、Ｆｅ　污染　物形成的原因可能有：氧气进入到含Ｆｅ　的进水中；　水的碱度高，形成ＦｅＣＯ，；铁与硅反应形成难溶性的　硅酸铁：水中铁细菌加剧生物膜的滋生和铁垢的沉　积；预处理过滤系统中使用铁或铝助凝剂。　（６）胶体污染。胶体是悬浮在水中的无机物或是　有机与无机混合物的颗粒．它不会由于自身重力而　沉淀。胶体通常含有一种或多种主要成分，如铁、铝、　硅、硫或有机物。　（７）微生物污染。微生物污染是由细菌黏泥、真　菌、霉菌等引起的。由于细菌粘附于膜表面形成菌　群，菌群是微生物污染中最严重的一类，它的危害程　度远较单个细菌大且难于清除。　２．２反渗透膜污染特征　反渗透膜污染后，其运行参数如压降、给水压力　等会发生变化。不同污染对运行参数的影响见表３。　表３不同污染物对运行参数的影响　第１１期　张伟星：污水深度回用装置反渗透膜的污染及化学清洗　４１　２．３污染物确定　为了有效清洗反渗透膜，对膜污染物的组成进　行了分析，以便选择合适的清洗剂和清洗方式。　从水质分析及污染物分析结果看，主要污染物　是有机物与微生物污垢。同时，由于水体中含有一些　阴阳离子，特别是钡离子、硫酸根、二氧化硅等离子，　浓度都比较高地。不可避免地一些微溶盐就会粘附　在污垢上沉积下来，诸如硫酸钙、硫酸钡、碳酸钙等。　３膜化学清洗时间的确定　发生下列情况时，应立即清洗膜元件。初始流量　稳定后，产水流量下降５％～１５％；反渗透膜元件的透　盐率上升３０％～４０％；进水和浓水的压差较基准状况　上升１５％．各段压差增加１５％；作为日常维护，一般　在正常运行３～６个月后：需长期停运，在用保护液　保护前。　４化学清洗工艺的选择　４．１　顺流清洗与逆流清洗的选择　顺流清洗是清洗剂流向与运行时水流方向一致　的清洗方式。逆流清洗是清洗剂与运行时水流方向　相反的清洗方式。顺洗是普遍采用的清洗工艺，对胶　体污堵、结垢污堵的清洗效果较好，理由是这２种污　堵物易化学溶解，且结垢主要在二段，所以脱落溶解　后易随水流冲出。该公司的膜污堵主要发生在一段　各管中的前２个膜，且主要是有机物和胶体的相互　交叉污染，药剂的作用主要是剥离、分散其污物、不　能完全溶解。逆洗时，其分散溶解的污物随水流出的　距离比顺洗时短，冲出的速度快，所以逆洗效果比顺　洗效果好。但逆流清洗操作较为复杂。在没有厂家的　指导下，选择顺流清洗方式为宜。　４．２分段清洗与整体清洗的选择　膜生产厂家对膜的清洗要求是分段清洗，且各　段应配制新药剂，目的是预防交叉污染。多次清洗试　验证明整体清洗易于操作，适用于膜污染程度较轻　的情况。因该公司污染程度较重，应使用分段清洗。　４．３单一清洗与复合清洗的选择　单一清洗仅使用酸或碱进行清洗：复合清洗是　药剂进行复合配方，酸洗、碱洗、氧化、络合，杀菌分　步进行。清洗试验证明，复合清洗比单一清洗效果　好，这是因为膜的污染是复杂的，最上一层通常是粘　附的微粒、胶体及生物物质等，第２层是积沉的盐类　及铁铝等金属化合物，最靠近膜的第３层通常是交　叉结合的复杂硅酸盐、络合性的有机物等。只有将酸　洗、碱洗、络合清洗等程序连接起来复合清洗才能达　到目的。　４．４动态清洗与动静交替情况的选择　动态清洗是一直以流动状态清洗，动静交替清　洗是流动状态时将温度、ｐＨ值等调好后再静态浸泡　一段时间的清洗方式。多次清洗试验证明，动静交替　清洗效果比单一动态清洗效果好，这是因为单一动　态清洗冲刷，剥落下的污物被冲压到格栅的边角处　成为死角，分散、溶解的时间增长，至静动浸泡时，压　实的污物又还散到药液中，反应溶解加快。　４．５化学清洗药剂选择　该公司反渗透膜化学清洗药剂全部选用ＧＥ水　处理及工艺过程处理公司所生产的专业清洗药剂　（酸性清洗剂ＭＣＴ１０３，碱性清洗剂ＭＣＴ５１１和非氧　化杀菌剂ＭＢＣ２８８１）。ＭＣＴ１０３与ＭＣＴ５１　ｌ的特性见　表４。　表４　ＭＣＴ１０３与ＭＣＴ５１　１的特性　产品名称　ＭＣＴ１０３　ＭＣＴ５１１　描述　低ｐＨ值液体清洗剂　低ｐＨ值液体清洗剂　应用　除去金属氧化＿物　氢　化物垢和除去　体　物及　无机化学沉淀　微生物残留　

ｐＨ值　２．５￣３．５　１０．０￣１１．０　活性成分　螯合剂　表面活性剂、分散剂　浓度　１％～３％　１％～３％　备注　对纤维素类型膜不适用　

５清洗技术参数的控制　５．１　清洗温度、ｐＨ值对清洗效果的影响　多次清洗试验结果表明，清洗温度和ｐＨ值直　接影响膜的化学稳定性和清洗效果。温度升高，有利　于加快化学反应，提高清洗质量，但也增加了膜的溶　解性，温度低、效果差。公司使用的聚酰胺膜的清洗　温度宜控制为３５～４０℃，对膜无影响．该效果大有提　高。ｐＨ值高有利于有机物、微生物的清洗，ｐＨ值低　有利于垢和金属氧化物的清洗。经过与ＧＥ公司沟　通．如果在专业清洗药剂所规定的ｐＨ值指标上放　宽０．５～１．０个单位，酸碱性增加，清洗质量会提高。　５．２清洗流量、压差对清洗效果的影响　’　清洗的原则应是低压差、大流量，但清洗试验结　果表明，单个膜的平均压降应控制０．０６　ＭＰａ以下．　化学清洗泵的出口压力控制０．４　ＭＰａ以下最为合　适。清洗流量小会发生偏流，有死角；流量大，易损坏　膜。试验证明，清洗流量是运行流量的１．０～１．２倍最　合适。在大流量清洗时，对于２０３　ＩＴｌｎｌ的反渗透膜，　应保证每支压力容器１０　ｍ３／ｈ水的流量．在药剂的作　用下，这个流量就能保证在正常运行时粘附在膜表　面、网络中的污染物充分接触药剂反应溶解分散后