行業新聞
淺談反滲透進水的預處理和膜污堵的防治
前言
目前一個完整的除鹽水制備工藝系統由原水的預處理、反滲透裝置的預脫鹽、離子交換或EDI的二級除鹽三部分組成。
其中反滲透系統對原水的預處理有它特定的要求，水源大致分為地下水、地表水、市政自來水以及城市中水等，這些水源受各種因素的影響，不同的地理條件，不同的季節氣候導致水源的特性及其所含的雜質也有所不同，因此相對的工藝也會有不同;其中對于市政自來水，由于水質純凈可不設澄清池，直接進入機械過濾器后運行，且無需進行殺菌處理;而對于其他水源，由于水中所含的懸浮物、雜質及鹽類等成分復雜，針對這些情況及反滲透系統回收率等主要工藝設計參數的要求，選擇合適的預處理工藝系統，減少對反滲透膜的污堵、結垢，防止反滲透膜脫鹽率、產水率的降低，尤其是針對目前水源日趨匱乏、水質日趨惡化，選擇一個正確的預處理系統，將直接影響整個水處理系統的功能。
眾所周知，反滲透系統運行不好，多數情況是由于預處理系統功能不完善造成的。為了確保反滲透過程的正常進行，必須對原水進行嚴格的預處理。
預處理工藝介紹
目前主流的預處理工藝基本上是由混凝處理設備、機械過濾器以及超濾設備組成。混凝處理設備具體由沉淀池(澄清池)、擦洗濾池等組成;機械過濾器目前主要有活性炭、多介質過濾器等;而超濾則作為zui后一對屏障，從而保證預處理的水質滿足反滲透設備的運行。
沉淀池(澄清池)：
這里暫以機械攪拌澄清池為例，該類澄清池是將混合室和反應室合二為一,即原水直接進入第.一反應室中,在這里由于攪拌機葉輪的攪拌提升,從而使進水、藥劑和大量回流泥渣快速接觸混合,在第.一反應室完成機械反應,并與回流泥渣中原有的泥渣再度碰撞吸附,形成較大的絮粒,再被葉輪提升到第二反應室中,再經折流到澄清區進行分離,清水上升由集水槽引出,泥渣在澄清區下部回流到第.一反應室,由刮泥機刮集到泥渣濃縮室,通過池底排泥閥控制排出,達到原水澄清分離的效果，正常運行保障其出水濁度小于10mg/L。
重力式砂濾：
這里暫以重力式空氣擦洗濾池為例，該類濾池是將機械攪拌澄清池混凝處理過的澄清水，通過進水管均勻地進入濾池隔水上艙，經過過濾區砂層、水帽至多孔板底的集水室，自上而下進行重力式過濾(石英砂濾層自下而上進行反洗，反洗水源為濾池上部水箱內的清水，同時采用羅茨風機對石英砂濾層進行空氣擦洗，將砂濾層截留的懸浮物等雜質進行清洗，從而保證出水水質)，濾后的清水經過聯通管進入隔水艙上部水箱貯存，待水箱充滿后，清水從上部水箱溢流槽溢出，由出水管送入化學水池作為超濾反滲透脫鹽用水，同時一部分也可以送入生活消防水池作為生活與消防用水，正常運行保障其出水濁度小于2mg/L。
機械過濾器：
這里暫以活性炭過濾器為例，該類過濾器能夠吸附前期預處理中無法去除的余氯以防止反滲透膜受其氧化而發生不可逆的損害，同時還吸附從前面預處理泄漏過來的小分子有機物等污染性物質，對水中異味、膠體及色素、重金屬離子等有較明顯的吸附去除作用，還具有降低COD的作用。
超濾設備：
超濾(UF)裝置是一種過渡精度在0.01μm的物理過濾裝置，它是利用外界壓力的推動下截留水中膠體、顆粒和分子量相對較高的物質等;控制超濾產水SDI不大于5，足以保證超濾裝置的產水純凈，符合反滲透設備對進水水質的要求。
精密保安過濾器 :
其主要是為了保證反滲透進水不損壞膜組件，按運行方式可分為反洗型和不反洗型;不可反洗的濾芯為一次性的，運行費用較高，但是效果較好;少部分電廠采用可反洗的保安過濾器，操作上較復雜，運行費用較低。保安過濾器成為系統中細菌滋生及有機物沉積的主要隱患。
運行面臨的問題及調整
前面說到預處理運行的正常與否將直接影響到整個反滲透設備的運行，目前大部分電廠所面臨的問題大致分為：混凝劑加藥不當、殺菌劑控制不當等問題。
混凝劑加藥量的控制:
目前大部分電廠混凝劑用的是聚合氯化鋁，結晶聚合氯化鋁的氧化鋁濃度為95%，需要制備成低濃度的聚合氯化鋁溶液，其液體的氧化鋁濃度約為10%左右，藥劑投加均采用隔膜計量泵連續投加方式;通過往沉淀池(澄清池)投加，控制澄清池的絮凝效果，從而保證澄清池的出水水質達到標準，即小于10mg/L;在實際運行中，由于受諸多方面的影響，可能會導致加藥過量的現象，若過量的投加會致使水中殘余的鋁分子等含量增加，且其生成的膠體物質很容易在膜表面發生沉積，因此產生膠體污染，而這些膠體污染物因為帶有同種電荷而很難被處理，從而形成鋁鹽(如果用的是聚鐵，那可能會是鐵鹽)，這樣會使得膜的通量會下降，造成膜的透膜壓差上升; 同樣如若投加量不足則會影響澄清池的運行，不足以保證澄清池的出水水質，從而會使得澄清池出水中的懸浮物上升。
微生物的控制:
目前大部分電廠的取水多以地表水為主，而地表水中有機物和微生物污染較多，而這些污染物對反滲透設備的運行會造成不可逆的損害，因此必須對原水進行殺菌處理，以控制水中微生物的滋生，減少對反滲透設備的影響。
某電廠采用的是普羅名特CDVa8A二氧化氯發生器，春夏季由于原水通量大，水溫高，水中微生物、細菌增多，需要定期的投加對機械攪拌澄清池進行殺菌滅藻處理，以控制水中微生物、細菌的滋生;秋冬季由于原水水溫低，水中微生物、細菌不易生存，故可以停止殺菌滅藻處理。同時也需要控制機械攪拌澄清池出水殘余氯在0.1~0.3mg/l，過量的投加會致使水中殘余氯含量過高，若后續還原劑投加不足，會導致反滲透膜發生氧化，從而造成反滲透膜不可逆的損害。
由于活性炭起吸附作用，主要吸附水中小分子的有機物，另外活性炭對于水中COD的去除率一般在40%~98%;所以在超濾前增設活性炭過濾器是很有必要的，以滿足超濾設備的進水需求。
由于水中仍然會有少量微生物及細菌的存在，而微生物和細菌會直接附著在精密保安過濾器的濾芯上面，從而影響保安過濾器的運行，故在超濾設備前還設置了殺菌劑投加系統，如若前期預處理有殺菌處理，在這里可以減少殺菌劑的投加量，控制超濾進口的余氯量在0.1~0.2mg/L;
如若少部分小型熱電廠的取水源是市政自來水，由于市政自來水本身已進行殺菌處理且水質較好，可以考慮停加殺菌劑;考慮到超濾設備的出水帶有余氯，因此必須在反滲透的入口處加還原劑(亞硫酸氫鈉)來抵消殘余氯對反滲透運行的影響。
有機物污染 :
還原劑：即亞硫酸氫鈉，固體呈白色單斜晶體粉末，有二氧化硫氣味，濃度為99%，相對密度為1.49，極易溶于水，加熱時易分解，微溶于乙醇、水溶液呈酸性，還原性較強，在空氣中易被氧化或失去二氧化硫，在封閉陰暗干燥的環境下可以儲存較長時間; 亞硫酸氫鈉水溶液中，要避免陽光對溶液計量箱的暴曬，在陽光的作用下，會隨時與空氣中的氧發生反應，同時不同濃度的亞硫酸氫鈉溶液保存期也不相同。
還原劑加藥量的大小需要采用氧化還原電位(ORP)進行監測，以控制水中殘余氯的大小。但是過量的投加會導致膜表面滋生厭氧菌，形成新的有機物污染，長期運行則會給反滲透膜造成污染，從而導致產水量的下降以及運行差壓的上升，且保安過濾器的濾芯也更換頻繁; 通常控制其加藥量為3~5ppm，控制反滲透入口余氯在0.05~0.1mg/l之間，反滲透入口的氧化還原電位(ORP)在200~300mV之間;還原劑過量投加目前是普遍存在的一種現象，也是造成反滲透膜污堵的主要原因之一，很多電廠的運行人員單純的只看ORP表計進行投加，其中不以為然，ORP表其實是一種電位表， 測量數據較滯后，易受溶液溫度、pH及化學反應可逆性等因素影響;另外氧化還原電位與氧分壓有關，也受pH的影響(即pH低時氧化還原電位高，pH高時氧化還原電位低)，在實際運行中，需要注意ORP氧化還原電位、余氯、電導或pH這之間的線性關系; 另外還需要注意氧化還原電位表計所需的流量為8-10L/h，運行中由于水中存在少量的微生物，會逐漸吸附在測量電極上，長時間不清理會造成測量誤差，故連續運行30天后(預處理水質較好的話可以控制60天后)需要清理ORP表的測量電極，從而保證ORP表測量結果的準確性。
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