摘要：反渗透（RO）除盐装置对处理含盐量较高的水有独到的优势，它的使用，极大地延长了传统的离子交换设备的再生周期，减少了酸碱的排放量，有利于当地的环境保护，同时大大减轻了员工的劳动强度，所以在火力发电厂中得到越来越来广泛的应用。但是其在应用过程中也出现了不少问题，本文对造成衡丰公司反渗透装置污堵原因进行了分析，并介绍了治理污堵的方法。

关键词：反渗透 污堵 治理

一、概述

衡丰公司一期工程装机容量为2×300MW，#1、#2机组分别于95、96年投产发电。衡水地区地下水含盐量较高，锅炉补给水处理采用了反渗透（RO）预脱盐制水工艺。化学设计制水流程为:地下水─深井泵─生水箱─生水泵─细砂过滤器─保安过滤器(5μ过滤器)─高压给水泵─反渗透(RO)─ 一级除盐─二级除盐─除盐水箱。

一期工程安装两套RO装置,单套出力为55t/h，总出力110 t/h。每套RO为一级两段，组件6：4排列。系统回收率≥75%、脱盐率≥95%。膜元件为美国陶式化学公司 BW30-330型涡卷式复合膜,膜元件总数为120根。该装置于九五年八月份试运行,按设计采用自动按比例加入HCI，(NaPO₃)₆溶液，控制PH值6.0—6.5，（NaPO₃）6浓度为5—10mg/l，SDI<4.0。

九五年八月反渗透开始试运行，虽然各种参数严格按照控制标准运行，但已有污堵的迹象，并且污染日趋严重，其特点为：SDI值满足设计标准（SDI<4.0）,但污染仍很严重；RO系统一段污堵严重,二段污堵轻；进水浊度与SDI不成比例；加药时SDI高，停止加药后SDI立刻降低。至九六年五月保安过滤器两三天更换一次滤芯，滤芯表面附着3—4mm厚的淡黄色粘稠状物质，膜元件三四天清洗一次，最严重时隔一天清洗一次。一段压差升高幅度特别大，二段压差升高幅度较小，每个RO压力容器内第一根膜元件已经造成机械撕裂。反渗透脱盐率降低，产水率下降，已严重威胁到机组的正常运行。反渗透污堵前后运行参数见表1。

经过改造治理后，保安过滤器滤芯定期更换，使用三个月后压差无明显变化。反渗透运行状态稳定可靠，系统出力和脱盐率恢复至设计值。延长了清洗周期，每年定期清洗一次。改造前后系统运行参数见表2。同时系统不加任何药剂运行，不仅降低了运行费用，而且减少了大量药品排放对环境造成的污染。

注：⑴ 因两台机组用除盐水量小，反渗透未满出力运行。

⑵ 99年以前产品水电导率偏高原因为个别膜元件有撕裂现象，部分生水未经脱盐串入淡水。

二、造成反渗透污堵的原因分析

衡水地区临近渤海湾,该地区为低洼易涝盐碱地带,地下水含盐量高、低硬度、苦咸、硅含量较高，强腐蚀性氯离子、硫酸根离子含量高。同时反渗透污堵又是在控制指标符合反渗透要求的情况下发生的。针对这些特点并在试验的基础上，我们分析污染原因如下：

1无机胶体污染

⑴ 衡丰公司水源为地下水,硬度小，不易结垢，含有大量Cl^-、SO4^2-,对碳钢管道腐蚀性强。衡丰公司水源深井到厂区的管路均为无内壁防腐碳钢管道，总长度约为36000米。水流经地下输水管路时，腐蚀溶解下一部分铁，主要是以悬浮状和胶体状存在，构成铁胶体源.

⑵ RO系统调PH值所用盐酸为工业级,含有一些铁离子及其它杂质。

⑶ 衡丰公司地下水全硅为14.6mg/l，其中活性硅占12.4mg/l，非活性硅占2.2mg/l。生水经机械过滤后，只能除去极少量的硅，约1.6mg/l左右，其余绝大部分不能除掉。在不加药状态下水中硅不能对膜元件造成污染随浓水排走。当水中加入HCl调PH值为6.5时，水中一部分活性硅变成胶状硅，从而构成硅胶体源。

⑷ 六偏磷酸钠发粘,不易溶解,容易析出。它对结垢性水质具有阻垢分散作用，而对于胶体含量较高、结垢性不明显的水质，其作为电解质与胶体的凝聚作用更为突出。

⑸ 在细砂过滤器过滤效果不好的情况下，水中大量的悬浮状及胶体状铁会被保安过滤器截留，对硅胶体及不溶性六偏磷酸钠起网捕和凝聚作用。水中加入HCl和(NaPO3)6时，原有的和新增的铁、硅胶体及不溶性六偏会生成稳定的大颗粒胶体,一部分被保安过滤器滤元拦截吸附,一部分透过滤元进入RO装置,共同作用,从而最终导致RO一段的严重污堵。

2、生物污染

磷是促进细菌生长的营养物质,当水中含有六偏磷酸钠时，由于原水未经杀菌处理即进入水处理设备,水中细菌会迅速繁殖；同时抛下大量老化、死亡的细菌尸体,构成另一污染源。此种生物污染与大量无机胶体（铁、硅胶体及磷酸盐）共同作用，堵塞膜通道，造成RO膜元件污染。

三、 采取措施　　

1、 加强生水的预处理

虽然生水经细砂过滤器后SDI<4.0的要求，为进一步降低SDI值，在细砂过滤器前增加纤维高效过滤器,加强除Fe、降浊能力。采取此措施后细砂过滤器出水SDI<1.0。

2、 膜元件彻底清洗、倒换顺序

压力容器中第一根膜元件污堵最严重,其它依次类推。为了尽快恢复生产用水，我们把所有膜元件拆出进行彻底清洗，并且把第一根膜元件放在最后位置，使污染较轻能大量产水的膜元件前提，从而充分发挥各个膜元件的制水效率。同时针对反渗透膜可能产生的轻微无机物垢 、胶体、微生物、铁氧化物污染，采取碱洗、酸洗、H₂O₂杀菌等复合清洗工艺进行清洗。这样处理后，单套 RO 产水量最高恢复到55t/h。

3、 停止加入药剂

复合清洗、倒换膜元件顺序可以使膜元件恢复出力,但不能解决污染的根源。为了有效控制污染,我们做了大量试验，希望找到一种能有效控制污染的化学药品。但试验结果是在当时每种药品都有不同程度的致污染作用，做空白对比试验却发现不加药反而能使衡水地下水对反渗透污染最轻。但是RO系统采取完全不加药运行方式,在国内电厂尚无先例,为慎重起见,第一步先采用50%回收率方式运行,运行三天后,发现污染有减轻迹象,产水量也有微弱提高,持续一周后,运行压差也稍微降低一些,从而验证了停止加药的正确性。停止加入盐酸和六偏磷酸钠后又结合复合清洗,出力恢复到50t/h,一段压差也降到0.3MPa,回收率也逐步恢复到70%以上。

四、理论分析

1、 衡丰公司RO系统可以不加阻垢剂

应用陶式公司ROSA 软件对地下水及RO排放浓水(见表3)进行计算，结果如下：

⑴ 按70%回收率,不加酸，不加阻垢剂，产水量约50t/h条件，计算得CaSO₄饱和度仅为6.7%，SiO₂饱和度也仅为27.5%，只有LSI(朗格利尔指数)值为1.52。

⑵ 按75%的回收率,在不加酸,不加阻垢剂情况下,结垢倾向增加不明显,说明目前出力可进一步恢复至设计水平。

说明不加阻垢分散剂只有产生的CaCO₃可能。

2、理论计算RO系统需要加酸，但就目前系统实际运行工况可以不用加酸。

⑴ 入口水：PH_o=8.31，PH_s=8.09，则LSI值为0.22。RO浓水理论计算LSI值为1.52，但实际测得PH_o=8.07，计算得浓水PH_s=7.09，即LSI值仅为0.98，数值不大。

⑵ LSI是用来判断水中碳酸盐是否存在结垢倾向的一种定性指标，该指数是按水体PH区间为5-9的简化推导，只适用于中性水体判断。不能断定LSI＞0就一定结垢。因生成水垢，还受晶核形成条件、晶粒分散度，杂质等的影响，衡丰公司预处理系统在一定程度排除了这些干扰，所以衡丰公司RO系统在实际运行中没有结垢也附合规律。

⑶ 在反渗透浓水侧存在以下化学反应：

Ca²⁺+2HCO₃^- = CaCO_3^↓+CO_2^↑+H₂0

由于RO系统为封闭系统，CO₂不能逸出，不利于向生成CaCO₃垢的方向进行，所以不易结垢。

3、针对衡丰公司水质，反渗透系统不宜加酸及阻垢剂。

由下面反应知：

HSiO₃^-+H⁺=H₂SiO₃

加酸使反应向胶体硅方向进行，胶体硅对5μ过滤器及RO膜元件污染严重，因而不宜加酸。

对衡丰公司水质，加阻垢剂破坏了原有的平衡，使水中原有的少量分散型胶体发生凝聚，从而加剧污染。

五、经济效益分析

不计算更换膜元件、保安过滤器滤芯及频繁清洗药品费用，只计算每年节约运行药品费用(1996年药品价格)如下：

盐 酸：全年节约盐酸共计82吨，以每吨420元计算，节约费用34000元。

六偏磷酸钠：全年节约7.3吨，以每吨56000元计算，节约费用499000元。

总计：44.3万元。

六、结论

1、衡丰公司已被严重污染的反渗透采取改善过滤处理、前后倒换膜元件、研究酸、碱、H2O2复合清洗工艺等一系列综合治理方案，使濒临报废的膜元件的出力恢复到接近设计水平，扭转了当时生产的严重被动局面。

2、针对衡丰公司地下水水质特点，反渗透采取两级过滤、不加药运行方式，经过五年多运行证明情况良好，它对延长膜元件的使用寿命，大幅度减少工人的工作量，降低制水成本，减轻浓水排放对环境的污染有很大的应用意义，对同类型水源具有借鉴价值。