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反渗透系统在长期使用低温水过程中的清洗与维护

北极星环保网来源:中国科技博览 冀美萍+焦永杰2017/9/2 9:40:31我要投稿
所属行业: 水处理  关键词:反渗透系统 膜元件 污水处理

北极星环保网讯:针对一套除盐水装置改用低温水作为反渗透主要生产水源后,对反渗透膜元件清洗与维护过程中带来的方案改变和其他问题进行了初步探讨,并结合长期的反渗透膜元件化学清洗实践经验,总结出一套完整、有效、针对性强的清洗理论、方案和保障机制,对今后反渗透系统长周期稳定连续运行,创造了良好的前提条件。

反渗透系统

1、反渗透系统运行情况介绍

蘭州石化公司动力厂一套除盐水装置是公司2003年6月份为配套300万吨/年重油催化裂化装置次高压烟气余热锅炉给水而建成投产的二级除盐水生产装置,装置采用目前国内先进的带有来水预处理系统的反渗透一级除盐+混合离子交换床二级除盐工艺。

装置主要生产水源为两部分:一部分为西固自来水厂供应的黄河地表水经二次沉淀后出水,即新鲜水(以下简称“生水”);另一部分为污水处理厂低温水部负责供应的黄河北岸深井群地下水(以下简称“低温水”)。以上两种水源水质均属于高含盐永硬水型。其中,低温水是装置于2005年8月份开始使用的,由于其浊度低、微生物含量低(CODCr法),对装置预处理系统冲击负荷小;因此,目前作为装置生产运行的首选水源。

2、反渗透生产水源变更情况分析

低温水的总溶解固形物含量/TDS约为新鲜水的3至4倍,浑浊度低温水较新鲜水低,而低温水的硫酸根、钙硬、镁硬等指标均比新鲜水高,说明低温水在长期使用过程中,对于反渗透系统而言,结垢和污堵的倾向更为严重。

3、反渗透清洗方案

3.1反渗透清洗方式

反渗透系统进水中存在着各种形式可导致反渗透膜元件浓水侧表面结垢析出的因素,例如水合金属氧化物、含钙沉淀物、有机物及生物。污垢就是指覆盖在膜表面上的各种沉积物,包括水中的结垢物。

发生膜表面的污垢将加速系统性能的下降,如减少产水流量,降低脱盐率。污垢的另一个负面现象是进水和浓水间的压差增加。

对于反渗透系统化学清洗而言,就是利用各种清洗剂,对反渗透系统膜元件可能存在的结垢和污堵情况,作出科学分析后,有针对性地进行清洗和养护。而在这一过程中,制定清洗方案的重要性是不言而喻的,清洗方案主要确定反渗透系统清洗剂的选用,清洗循环、浸泡时间的确定及pH值的确定。

3.2反渗透清洗方案

3.2.1清洗剂的使用搭配

酸性清洗剂:在继续使用原有酸性清洗剂的基础上,使用分析纯盐酸代替工业盐酸,并将酸性清洗液pH控制在2.0左右,通过提高清洗液的温度来加快清洗剂反应和清洗的效率。

酸性清洗剂:在继续使用原有碱性清洗剂的基础上,使用分析纯氢氧化钠代替工业烧碱,并将碱性清洗液pH控制在12.0左右,通过提高清洗液的温度来加快清洗剂反应和清洗的效率。

此外,针对可能出现的有机物和微生物污堵的情况,在每次常规化学清洗后,还要使用非氧化性杀菌剂对系统进行全面消毒和杀菌处理,保证膜元件表面在运行初期不会出现有机物和微生物附着现象。保证反渗透系统长期稳定运行,提高系统运行寿命。

3.2.2清洗步骤的完善

对于反渗透系统变更水源后膜元件积垢组分的变化,将原有系统先酸洗后碱洗的方案改变为先进行酸洗,充分、完全地清洗掉膜表面污垢层最上端的松散结垢成分,并进一步通过渗透溶解作用降低膜表面结垢层的机械强度;然后,通过第二阶段碱洗,将膜表面致密垢层外包裹的有机组分和微生物彻底清洗去除;此后,通过第三阶段酸洗,采用大流量循环和小流量浸泡的方式,适当延长清洗时间,促进膜表面致密结垢层充分松散脱落,在不对膜元件脱盐层造成较大损伤的前提下尽量恢复膜元件的通量水平和运行压力。

4、反渗透系统运行方案

4.1运行方案调整

按照以往系统的运行经验,是连续使用固定的几套反渗透系统,而其余反渗透系统作为备用系统。但是,这种运行模式会加速备用反渗透系统内滋生微生物并进而导致系统污堵的几率和风险。虽然可以通过定期对反渗透系统进行低压冲洗来减缓这种趋势,但利用低压冲洗即浪费宝贵的淡水资源也不能保证处于系统末端的二段膜元件表面能够被完全冲洗干净。

因此,首先从生产运行方案入手,安排所有备用反渗透系统最多三天切换运行一次,并定时安排倒换运行反渗透,保证所有反渗透系统随时处于热备用状态。同时,根据温度升高反渗透系统产水通量升高,运行压力降低的理论,在满足反渗透给水温度上限的要求下,尽量提高反渗透系统给水温度,降低膜元件过流阻力,减少给水泵能耗,提高系统回收率。

4.2预处理药剂调整

一套除盐水装置拥有较为完善的来水预处理系统,包括纤维球过滤器、双介质过滤器、活性炭过滤器和保安过滤器等,对来水水质突变和冲击负荷有较好的适应能力。但是,预处理系统运行过程中需要投加一定量的高分子有机絮凝剂和杀菌剂,以保证反渗透给水各项指标满足运行要求。但此类药剂的过量或不适当投加会影响反渗透系统正常运行,甚至会造成系统有机物污堵及微生物污染,不利于系统长期稳定运行。

4.3反渗透阻垢剂调整

现有反渗透系统全部使用原供应商提供的阻垢剂产品,由于该产品定型生产较早,且药剂配方中很多组分对我国西北地区地表水和地下水水质适应性还不是很强,导致原有反渗透系统清洗周期只能维持在3至5个月,不能达到较为理想的5至7个月。

因此,在同药剂供应商和技术服务商进行广泛沟通和交流的前提下,结合我装置两套浓水反渗透系统运行1年来使用新型阻垢剂的具体运行数据和情况,有针对性地在现有部分系统上试用新型阻垢剂产品,并根据实际进水水质和pH值情况,根据分析软件测算出新型阻垢剂的最优化投加量。

5、结论

1、要不断根据反渗透系统给水水质和结垢倾向组分的变化,积极、及时地调整反渗透系统的生产运行和化学清洗方案,保证系统能够长周期稳定连续运行;

2、反渗透清洗的根本目的是在不损伤膜元件脱盐层工作性能的前提下,安全、高效、快速地恢复膜元件及系统的工作性能。因此,要不断利用和学习新知识、新理论,逐步完善有针对性地化学清洗方案;

3、给水水质和预处理系统运行好坏是影响反渗透系统能否最优化运行的重要条件,要尽可能全面地掌握来水水质的组分和变化规律等情况,并结合预处理系统处理能力和处理效率等参数,合理地制定反渗透系统的运行和药剂投加方案。

延伸阅读:

超滤应用于中水系统反渗透浓水回用的试验研究

反渗透浓水处理技术的试验研究

反渗透系统最低透盐率的全微分法元件位置优化

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