反渗透进水压力快速上涨原因分析及处理

杨高亮(中海油惠州石化有限公司，广东 惠州 516000)

0 引言

本除盐水系统的设计规模为1000m3/h，其中反渗透装置设计规模为1100m3/h。一级除盐系统采用“超滤+反渗透”的双膜法工艺，形式为一级两段。工艺流程为：原水先经进口的盘式过滤器进行粗过滤，再通过超滤进行深度的降浊度、除悬浮物及有机物后，最后进入反渗透进行一级除盐。

超滤与反渗透共用一套化学清洗装置，包括1台容积为10m3的化学清洗水箱，2台额定流量为130m3/h 的清洗水泵，2台额定负荷为130m3/h 的保安过滤器。反渗透采用DOW 公司高脱盐率、抗污染复合膜组件，具体表现为对原水变化的适应性强、更低的操作压力、更低的段间压差、更长的使用寿命，单支膜性能参数如表1所示。

表1 单支反渗透膜技术参数表

1 存在的问题

反渗透进水水质化验结果：温度=24 ℃，pH=7.9，浊度=0.13NTU，余氯=0.01mg/L，电导率=256μs/cm，ORP=208，SDI15=3.65，COD=10mg/L，二氧化硅=16.7mg/L，铁离子=0.001mg/L，铝离子=0.005mg/L，锰离子=0.004mg/L。反渗透周期制水量约为25万～30万m3,在额定产水量Q=220m3/h，其他进水条件不变的情况下，记录化学清洗前数据如表2所示。

表2 反渗透化学清洗前数据记录

由上表可知，周期制水量大幅衰减，在进水水质不变的情况下对反渗透产水量标准化，系统压降大幅增大。如果继续运行，有可能造成产水端爆膜，而且持续升高的进水压力增加产水能耗，也不利于节能降本增效。

2 原因分析

进水压力上涨过快，一段压差达0.298MPa,二段压差为0.067MPa，说明前端膜元件可能污染严重。分析可能造成一段进水压力快速上涨的原因有：

(1)固体颗粒物污堵。一般情况下，较大的固体颗粒物已被超滤和反渗透前端精度为5μm 的保安过滤器截留，除非超滤出现短路状况。观察预处理超滤装置的流量、进水压力、压降、产水浊度正常，保安过滤器压降也正常，进水SDI15=3.65，固体颗粒物污堵的可能性小。考虑到该套反渗透化学清洗装置的设备老化问题，故对D 套反渗透一段进水拆除端盖，并用一级除盐水进行物理冲洗，如图1、图2所示。

图1 反渗透D套一段进水端冲洗前

图2 反渗透D套一段进水端冲洗后

(2)金属氧化物的污染。金属垢的产生可能是装置短路、容器的腐蚀产物或被空气氧化的金属离子。进水化验中铁离子=0.001mg/L，铝离子=0.005mg/L，锰离子=0.004mg/L，说明金属氧化物的污染程度较小，但不排除整个制水周期在膜表面被其他污染物截留后累积的可能。

(3)阻垢剂污染。在经过预处理后的原水进入反渗透前加入高效率的专用阻垢剂，防止反渗透浓水测结垢。正常按照2-4ppm 投加，但当反渗透总进水量减小时却未及时调整阻垢剂的投加量时，反渗透消耗所需的阻垢剂后，多余的阻垢剂会吸附于膜表面，与其他污染物混杂，堵塞膜孔，使产水量下降，进水压力升高。

(4)膜的氧化损坏。监测反渗透进水余氯持续在0.01mg/L左右，给水压力不降反升，所以排除可能性。

(5)有机物污染。有机物在膜表面截留后，容易成为细菌繁殖的营养源，影响系统水通量。化验进水COD=10mg/L，SDI15=3.65，有机物污染程度可能比较轻微。

(6)生物污染。生物污染的特征之一是浓水中的总细菌数迅速增加，原因可能是进水预处理不良、水温高、SDI 高、有机和无机营养物浓度高且残存大量细菌。任何系统都会发生生物污染，即使系统中的残留细菌数量很微小，也会随着制水过程不断繁殖直至爆发式增长。

(7)胶体污染。胶体是悬浮在水中的无机物或有机物与无机物混合的颗粒，不会随自身重力而沉降，通常为混合型污染。由于污染物沉积，加之与截留的微生物、金属氧化物、药剂、细菌等混合，为微生物及其代谢产物提供营养液，加重微生物污染，造成膜通量迅速减小，进水压力持续快速升高。

3 问题的解决

根据以上分析，制定相应的化学清洗方案：

(1)酸洗。投加盐酸10kg、草酸100kg 配制酸性清洗液，温度33～35℃，不控制pH，大流量低速循环清洗一段膜，清洗膜表面的金属氧化物、阻垢剂垢等污染物。

(2)碱洗。投加30%浓度液碱50kg、EDTA50kg、十二烷基苯磺酸钠1kg，配制碱性清洗液，控制pH=12.2～12.4，温度30～31℃，一段、二段、串洗循环清洗，扩张膜孔，清除膜表面的胶体、微生物膜等污染物。

(3)酸洗。投加盐酸10kg、柠檬酸150kg 配制酸性清洗液，控制pH=1.9～2.0，温度33～35℃，一段、二段、串洗循环清洗，进一步清洗掉金属污染物、无机盐垢等污染物，并收缩膜孔，保证脱盐率。

4 结语

化学清洗后48h 标定数据如表3所示：

表3 反渗透化学清洗后数据记录

由上表可知，反渗透系统压降、一段压降均大幅减小，进水压力明显降低。脱盐率微有下降，是由于扩张膜孔尚未完全收缩，待制水量增加时脱盐率可恢复。

同时对化学清洗管线、弯头进行拆检，更换衬胶破损的管线。