實(shí)際案例總結(jié)：如何延長反滲透膜的使用壽命

發(fā)布時間：2019-02-20 瀏覽次數(shù)：4860

前言

反滲透水處理技術(shù)引進(jìn)我國已多年，以其維護(hù)量小的優(yōu)勢，在電力系統(tǒng)化學(xué)水處理中得到廣泛應(yīng)用。但反滲透設(shè)備也有其局限性，一方面的反滲透膜造價高，雖然經(jīng)過多年激烈的市場競爭，膜的價格仍然維持在1萬元/噸水左右。另一方面，反滲透膜在正常運(yùn)行三年后脫鹽率、回收率(也稱產(chǎn)水率)指標(biāo)降低，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性差，更換新的膜元件費(fèi)用高、動輒幾百萬元。

美國陶氏反滲透膜

1.反滲透膜污堵原因分析

1.1 反滲透膜特性及工作原理

反滲透膜是基于仿生學(xué)研究的一種半透膜。半透膜是廣泛存在于自然界動植物體器官內(nèi)的一種能夠透過水的膜。嚴(yán)格地說，只能透過溶劑而不能透過溶質(zhì)的膜稱為理想半透膜。工業(yè)上使用的半透膜多是高分子合成的聚合物產(chǎn)品。當(dāng)把溶劑和溶液分別置于半透膜的兩側(cè)，溶劑將自發(fā)地穿過半透膜向溶液側(cè)流動，這種自然現(xiàn)象叫做滲透(Osmosis)。如果上述過程中溶劑是純水，溶質(zhì)是鹽分，當(dāng)用理想半透膜將它們分隔開時，純水側(cè)的水會自發(fā)地通過半透膜流入鹽水側(cè)，鹽水的液位上升，當(dāng)上升到兩側(cè)出現(xiàn)一定壓力差后，水通過膜的凈流量為零，此時該過程達(dá)到平衡，與該液位高度差對應(yīng)的壓力稱為滲透壓(Osmotic Pressure)。當(dāng)在半透膜的鹽水側(cè)人為施加一個大于滲透壓的壓力時，水的流向就會逆轉(zhuǎn)，鹽水中的水將流入純水側(cè)，這種現(xiàn)象叫做反滲透(Reverse Osmosis，簡稱RO)。

1.2 反滲透膜污染原因分析

膜是反滲透過程的最核心的組件。滲透和反滲透作用都是基于半透膜的通透性，一旦

半透膜發(fā)生污堵，膜兩側(cè)溶劑(即純水)的流動將逐漸減弱直至停止，此時膜的產(chǎn)水率、

脫鹽率都會顯著降低，甚至快速報(bào)廢。

　　導(dǎo)致反滲透膜性能降低的幾種膜污染有:

　　(1)水中懸浮物、膠體顆粒等覆蓋和堵塞膜表面及膜內(nèi)。

　　(2)水中微生物、細(xì)菌繁殖產(chǎn)生的菌團(tuán)和粘膜對反滲透膜造成污堵和生物降解。

　　(3)水中的微溶鹽在膜表面結(jié)垢造成污堵。

　　(4)芳香聚酰胺膜的胺基受到氯等其它氧化性物質(zhì)的破壞。

　　(5)溫度和PH的影響：醋酸纖維素膜的酯基團(tuán)在高溫及強(qiáng)酸、強(qiáng)堿下水解。

日本東麗反滲透膜

2.反滲透設(shè)備管理的關(guān)鍵技術(shù)

反滲透膜的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)決定了污堵是必然發(fā)生的過程，因此，即使在嚴(yán)格遵守膜制造廠給出的各項(xiàng)入口水質(zhì)和藥劑控制指標(biāo)的前提下，各知名膜制造廠都只保證三年內(nèi)的性能指標(biāo)。美國陶氏公司生產(chǎn)的膜元件亦是如此。因此，要延長膜的使用壽命，三年后仍維持較高的制水經(jīng)濟(jì)性，工作重點(diǎn)就是研究如何延緩膜污堵的發(fā)生，使之長期保持良好的通透性。

2.1 合理設(shè)計(jì)原水預(yù)處理系統(tǒng)，保證RO入口水質(zhì)

首先，合理的原水預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)是保證RO進(jìn)水水質(zhì)的基本技術(shù)條件。通過工

業(yè)水源的水質(zhì)分析報(bào)告可見，懸浮物、膠體顆粒、微溶鹽等易導(dǎo)致膜污堵的各項(xiàng)指標(biāo)

均在正常范圍內(nèi)，因此，原水預(yù)處理系統(tǒng)按照常規(guī)設(shè)計(jì)多介質(zhì)過濾器，無曝氣和除鐵

工藝。我們將水質(zhì)分析報(bào)告結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了深入分析，來水中鐵鋁氧化物雖然不

高，但其中鐵離子占比較高、約占90%，F(xiàn)e2+、Fe3+離子形成膠體基團(tuán)，易引起

RO膜的污堵，而且鐵鋁等膠體也對RO膜有不利影響，于是我們提出更改設(shè)計(jì)，建議

改用曝氣+除鐵工藝，將原設(shè)計(jì)的預(yù)處理系統(tǒng)多介質(zhì)過濾器修改為曝氣+除鐵過濾工藝。

曝氣+除鐵過濾工藝技術(shù)成熟、設(shè)備簡單、造價不高、運(yùn)行費(fèi)用低廉、維護(hù)簡便，

可以保證以低廉的成本提高RO系統(tǒng)的使用壽命，從而降低整體制水成本。此外，在預(yù)

處理階段曝氣+除鐵工藝也利于延長RO后續(xù)混床除鹽系統(tǒng)陰離子交換樹脂的使用壽命

(高鐵離子引起陰離子交換樹脂不可逆的污染)。

2.2 藥劑質(zhì)量控制

為防止污堵和結(jié)垢，RO膜對來水水質(zhì)和藥劑品質(zhì)都有一定的要求，劣質(zhì)的藥劑本

身就會對RO膜造成污染，電廠通常對RO系統(tǒng)使用的各種藥劑不具備檢測能力。目前

我們使用的工業(yè)水源，RO不需要加氧化劑和還原劑、只使用阻垢劑。選擇質(zhì)優(yōu)價廉的

阻垢劑也是延長RO膜使用壽命、降低制水成本的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2.3 長期制水經(jīng)濟(jì)性控制

脫鹽率和產(chǎn)水率是考核RO設(shè)備運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的最主要指標(biāo)。在保證脫鹽率的前提下

制水回收率的高低，是衡量RO運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的綜合標(biāo)準(zhǔn)。

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