脱盐水装置中反渗透系统污堵原因分析及改进措施

张二虎，伍茂林

摘要：石油化工生产装置对水的质量要求比较高，脱盐水装置主要是为了其它生产装置提供纯水，减少水中杂志对机械设备、管道的腐蚀，保障生产装置能够长周期运行。本文简述了脱盐水装置生产工艺，分析了脱盐水反渗透系统污堵的原因，并提出反渗透系统污堵的处理措施。

关键字：结垢、脱盐水、污堵、反渗透

一、脱盐水装置工艺简述

脱盐水装置的主要作用是为了防止水中溶解的盐结垢，影响传热效果，以及防止水中杂质对设备的腐蚀，以保护设备，延长设备使用周期。脱盐水装置的工艺流程主要涉及以下部分：预处理+多介质过滤+超滤装置+反渗透装置+阳床+阴床+混床。

预处理目的是去除原水中各种悬浮物、杂质、胶体等，以达到后续水处理设备的进水要求。预处理效果的好坏直接影响着设备的长周期的运行。

多介质过滤器是利用一种或几种过滤介质，在一定的压力下把浊度较高的水通过一定厚度的粒状或非粒材料，从而有效的除去悬浮杂质使水澄清的过程。其主要作用是去除水中的泥砂、悬浮物、胶体等杂质和藻类等生物，降低对反渗透膜元件的机械损伤及污染。

超滤膜组件是超滤装置的基本工作单元，超滤膜是一种多孔膜。超滤是一种以膜两侧差压为推动力，以筛分原理为基础理论的溶液分离过程。在压力的作用下超滤膜截留水中胶体颗料，而水和小的溶质帽透过膜，从而起到分离效果。

反渗透膜分离装置的基本单元是膜组件，一般由膜、容器、支撑物组成。如果在浓溶液侧施加一个压力，那么浓溶液侧的溶剂会在压力作用下向淡水一侧渗透，这个渗透由于与自然渗透相反，叫做反渗透。反渗透设备出水量与加在反渗透膜上的有效压力成正比关系。

阳床是阳离子交换器，其中填充的是阳离子交换树脂，阳离子交换树脂的作用是用树脂中的氢离子交换水中其它的阳离子。

阴床是阴离子交换器，其中填充的是阴离子交换树脂，阴离子交换树脂的作用是用树脂中的氢氧根离子交换水中其它的阴离子。

混床是混合离子交换器，主要用来降低水中的硬度,碱度和阴阳离子,使其成为软化水或去离子水。

结垢是难以溶解的盐在膜表面上的沉积，污染是悬浮物和有机物在膜表面上聚集。严重的结垢和污染会导致脱盐率下降。结垢和污染减少膜元件的水流空间，因而降低水流紊动效果，导致浓差极化的增加。膜表面浓度越大，渗透水浓度越高。

二、反渗透系统发生污堵的原因

在原水中都含有一定浓度的溶解性物质和悬浮物。原水中的溶解性物质主要包括碳酸盐、硫酸盐和硅酸盐等难溶解盐，还有易溶解盐、酸碱、金属氧化物等物质。悬浮物主要包括胶体、无机盐、藻类和微生物等生物性颗粒。在反渗透过程中，随着进水体积减少，悬浮物和溶解性盐的浓度会相应增加，悬浮物会沉积在反渗透膜上。当水中难溶解的盐分会超过饱和值时，就会从浓水中析出沉积下来，从而在反渗透膜表面结垢，降低反渗透膜的通量，从而造成了污堵现象。反渗透膜投入使用后，就要受到水中各种杂质的污染，各个脱盐水装置所采取的预处理工艺方法也是各种各样的，所以反渗透的污染物各不相同，发生污堵的速度存在很大差别。即使同一个系统，每个周期的污染物也不完全相同，常常不止一种污染物，它们相互影响，加快了污堵速率和污染的复杂性，增加了清洗难度。脱盐水装置常见的污堵情况主要有以下几类。

（1）因胶体形成的污堵

发生胶体污堵是一种普遍现象，不管是地表水还是地下水，在水中总含有有机质胶体、硅胶体、铁铝胶体等，以及在预处理时加入的阻垢剂、助凝剂、混凝剂等形成的胶体，这些胶体都可能沉积在反渗透膜表面形成胶体污染。造成系统产水量降低，脱盐率下降。

（2）化学结垢

化学结垢通常发生在二段，被浓缩盐水中含有的过量溶解盐沉淀，造成结垢。一般表现为压差升高，脱盐率下降，出力降低。化学结垢主要是碳酸钙，碳酸钙垢是一种矿物质结垢。当阻垢剂系统出现故障时，碳酸钙垢有可能沉淀出来。尽早地检测出碳酸钙垢，对于防止膜表层面沉淀的晶体损伤膜元件是极其必要的。

（3）微生物造成的污堵

微生物生长造成的污堵主要发生在频繁启停操作的系统和地表水处理系统。单一的杀菌剂不能将水中的各类细菌微生物全部杀死，细菌和微生物经过生长繁殖，粘附在膜表面形成生物粘膜。使系统运行压差升高，产水量下降，脱盐率先是略有上升，然后降低。而且微生物的沉积也会造成污堵，这种污染物很难去除。有机沉积物是由霉菌、真菌、细菌黏泥等生成的，会堵塞给水通路被，使得干净清洁的水难以均匀的进入膜元件内。

（4）系统的清洗不彻底

反渗透膜清洗的不彻底，导致膜表面和进水管道残存微生物和有机污染物质等，其恶性循环最终致使反渗透膜性能的快速下降，发生污堵。

（5）金属氢氧化物和金属氧化物的污染

典型的金属氢氧化物和金属氧化物污染为铜、铁、铝、锌、锰等。这种垢的形成主要是和管路、装置、容器的腐蚀产物有关。

三、反渗透系统发生污堵的处理措施

要减少反渗透系统发生污堵的概率，就要从原水水质、加药量、还原剂、阻垢剂、设备抗腐蚀能力等方面着手。

（1）在预处理前要保证原水的水质

在脱盐水装置运行过程中，首先要保证原水进水的水质，水质要符合饮用水标准的及多介质的出水浊度合格，保持滤料的吸附和拦截能力，保持适当的负荷和合适的加药量。定期对水池进行清淤，以降低来水浊度，调整出水浊度的控制指标。

（2）改造阻垢剂和还原剂加药点

还原剂是还原菌的营养源，容易造成还原菌大量繁殖。过量的还原剂和微生物是反渗透系统发生污堵的主要原因之一。另外如果还原剂和阻垢剂加药点距离太近，会使阻垢剂和还原剂发生反应，因此要将阻垢剂和还原剂的加药点距离进行改造，避免过近。

（3）严格控制药剂投加量

首先要根据脱盐水预处理装置运行情况，合理地调整水处理药剂的投加量，并根据水质情况制定药剂配制办法。根据阻垢效果，及时调整阻垢剂的加药量。加强净水站浊度的分析频次，将加药量控制在下限，大程度地避免大量滞后药剂进入脱盐水站，以缓解多介质过滤器和超滤装置的负荷。

（4）对反渗透设备采取杀菌措施

按照一定的加药量投加非氧化性杀菌剂原液进行连续杀菌。冲击性投加前期杀菌频率一周二次，配制1%非氧化性杀菌剂溶液，用清洗泵循环1到2个小时。稳定后，杀菌频率改为一周一次。后期二周一次。

（5）更换易腐蚀的阀门和管件

碳钢材料的管道混合反应器和阀门容易发生锈蚀，锈蚀污染物也是造成脱盐水系统发生污堵的原因。将一部分阀门和混合反应器更换为不锈钢材质，增加抗腐蚀性能，能够减缓污堵发生的速度。

（6）合理地进行反冲洗处理

根据脱盐水装置实际情况对反渗透设备进行合理的反冲洗处理，通过清洗降低各种污染物质的积累效应，避免对反渗透系统造成不良影响。对系统进行完整彻底的清洗，确保反渗透膜在完全清洗干净之后再投入使用，同时加强系统的运行管理，在条件允许时或停机时及时进行在线清洗维护。

参考文献

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