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淺析反滲透膜污染的原因及解決措施

文檔作者：胡博文文檔來源：酒鋼【集團】有限責任公司焦化廠		點擊數：	更新時間： 2025年05月13日
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第３９ 卷第６ 期
２０１７ 年１２ 月
甘 肅 冶 金
ＧＡＮＳＵ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ
Ｖｏｌ．３９ Ｎｏ．６
Ｄｅｃ．，２０１７
文章編號：１６７２-４４６１（２０１７）０６-００４７-０３
淺析反滲透膜污染的原因及解決措施
胡博文
（酒鋼【集團】有限責任公司焦化廠，甘肅 嘉峪關 ７３５１００）
摘 要： 綜合介紹了酒鋼焦化廠干熄焦除鹽水處理系統中反滲透裝置的使用情況，以及在使用過程中反滲透膜出
現嚴重污染原因的分析及解決辦法，采取在線清洗與離線清洗相結合的方式對反滲透膜元件進行清洗，從而確保
反滲透的安全穩定運行。
關鍵詞： 除鹽水系統；反滲透；反滲透膜；膜污染；化學清洗；
中圖分類號：ＴＱ０２８．８ 文獻標識碼：Ａ
Study on the Reason of the Reverse Osmosis Membrane
Fouling and the Solutions
ＨＵ Ｂｏ-ｗｅｎ （Ｔｈｅ Ｃｏｋｉｎｇ Ｐｌａｎｔ ｏｆ Ｊｉｕｑｕａｎ Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｇｒｏｕｐ， Ｊｉａｙｕｇｕａｎ ７３５１００，Ｃｈｉｎａ）
Abstract： Ｔｈｉｓ ｐａｓｓａｇｅ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｌｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｓｅｒｖｉｃｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｖｅｒｓｅ ｏｓｍｏｓｉｓ ｄｅｖｉｃｅ ｉｎ ＣＤＱ ｄｅｍｉｎｅｒａｌｉｚｅｄ
ｗａｔｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｔｈｅ Ｃｏｋｉｎｇ Ｐｌａｎｔ ｏｆ Ｊｉｕｑｕａｎ Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｇｒｏｕｐ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｖｅｒｓｅ ｏｓｍｏｓｉｓ ｍｅｍｂｒａｎｅ
ｆｏｕｌｉｎｇ ｄｕｒｉｎｇ ｕｓｅ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｓｓａｇｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｇｉｖｅｎ．Ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ
ｏｆ ｌｉｎｅ ｃｌｅａｎｉｎｇ ａｎｄ ｏｆｆ-ｌｉｎｅ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｔｏ ｐｕｒｇｅ ｔｈｅ ｒｅｖｅｒｓｅ ｏｓｍｏｓｉｓ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｃａｎ ｅｎｓｕｒｅ ｓａｆｅ ａｎｄ ｓｔａｂｌｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｅｖｅｒｓｅ
ｏｓｍｏｓｉｓ ｓｙｓｔｅｍ．
Key Words： ｄｅｍｉｎｅｒａｌｉｚｅｄ ｗａｔｅｒ ｓｙｓｔｅｍ； ｒｅｖｅｒｓｅ ｏｓｍｏｓｉｓ； ｒｅｖｅｒｓｅ ｏｓｍｏｓｉｓ ｍｅｍｂｒａｎｅ； ｍｅｍｂｒａｎｅ ｆｏｕｌｉｎｇ； ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｌｅａｎｉｎｇ
1 引言
酒鋼焦化廠３＃ 、４＃ 焦爐配套干熄焦除鹽水系統
主要用于鍋爐補給水，其中源水一部分由公司管網
供給，另一部分水由化產回收新水供給。除鹽水處
理系統包括預處理系統，反滲透除鹽系統和混床精
除鹽系統，其中反滲透除鹽作為重要的除鹽系統之
一，其包括加藥裝置、保安過濾器、高壓泵、反滲透膜
元件等。此套反滲透系統單套出水量設計為５０
ｍ３ ／ｈ，回收率７５％，脫鹽率９７％。該反滲透膜元件
為美國陶氏（ＤＯＷ）公司生產的ＢＷ３０-４００ 型抗污
染膜［１］ 。２０１２ 年７ 月底，酒鋼焦化干熄焦除鹽水反
滲透系統出現產水量下降，進水壓力升高，保安過濾
器濾芯頻繁更換等現象，針對這些現象，酒鋼焦化廠
采取在線清洗與離線清洗相結合的方式對反滲透膜
元件進行化學清洗，從而使反滲透制水恢復正常。
2 工藝簡述
原水通過全自動過濾系統粗過濾，去除水中的
懸浮物、膠體后，進入過濾后水箱（工業水箱）。經
超濾增壓泵，進入換熱器提高原水水溫，通過殺菌劑
投加裝置加入殺菌劑殺滅水中的微生物、病菌后，進
入１０ μｍ 超濾保安過濾器、超濾系統，進一步去除
水中的殘余的懸浮物、膠體、色度、濁度、有機物等妨
礙后續反滲透正常運行的雜質后，進入超濾水箱。
再經反滲透增壓泵，由還原劑投加裝置、阻垢劑投加
裝置加入還原劑、反滲透膜專用阻垢劑后，經５ μｍ
反滲透保安過濾器由高壓泵增壓后，進入反滲透裝
置，通過反滲透裝置預脫鹽后進入中間水箱，再經中
間水泵送入混合離子交換系統精除鹽后進入除鹽水
箱。最后由加氨裝置調節ｐＨ 后，經外輸泵將合格
除鹽水送至１ ０００ ｍ３ 水箱。工藝流程圖如圖１
萬方數據
所示。
圖１ 酒鋼焦化廠除鹽水處理系統工藝流程簡圖
3 反滲透膜污染的原因分析
3．1 進水溫度高對系統運行的影響
酒鋼焦化干熄焦除鹽水系統采用外供低壓蒸汽
對反滲透系統進行加熱，通過中央調節低壓蒸汽調
節閥來控制加熱蒸汽的流量。反滲透產水電導對進
水水溫的變化十分敏感，隨著水溫的增加水通量也
線性的增加［２］ ，由于水溫增加透過膜的水分子的黏
度下降、擴散能力增加，從而鹽分透過膜的擴散速度
會因溫度的提高而加快［３］ 。從而導致透鹽率的增
加和脫鹽率的下降。3．2 進水壓力對反滲透膜的影響
進水壓力升高使得驅動反滲透的凈壓力升高，
使產水量加大，透鹽率幾乎不變，增加的產水量稀釋
了透過膜的鹽分，降低了透鹽率提高了脫鹽率。當
進水壓力超過一定值時，由于過高的回收率，加大了
濃差極化［４］ （膜表面鹽濃度過高，造成膜兩側有著
較大的滲透壓，使凈推動力減小，水通量隨之減
?。謺е峦耕}率升高，抵消了增加的產水量，
使得脫鹽率不再增加。因此在滿足產水量與水質的
前提下，操作壓力控制盡可能采取低的壓力值運行。3．3 設備操作不當對反滲透膜元件的影響
⑴設備排空后，重新運行時，氣體沒有排盡就快
速升壓運行，導致反滲透設備中有殘余氣體在高壓
下運行，形成氣錘會損壞膜元件。
⑵停機時快速降壓沒有進行徹底沖洗。由于膜
濃水側的無機鹽的濃度高于原水，易結垢而污染反
滲透膜。
⑶余氯監測不力。在除鹽水系統運行過程中，
預處理系統超濾裝置前所加殺菌劑（ＮａＣｌＯ）不能完
全被還原劑還原，使反滲透進水余氯超標，會嚴重損
壞膜元件，在運行過程中，要隨時對反滲透進水
ＯＲＰ（氧化還原電位值）進行監測，隨時檢查還原劑
加藥泵運行狀態，保證其正常運行。3．4 保安過濾器濾芯更換不及時或清洗方法不正
確導致膜性能的損壞
通過計算反滲透進出口壓力的壓差，壓差超過
０．１～０．２ ＭＰａ 時，需要檢查并更換保安過濾器濾芯。
在化學清洗時注意清洗液的水溫、壓力、ｐＨ 值、藥劑
的選擇等因素。２０１２ 年７ 月底，焦化廠除鹽水系統
反滲透膜間壓差超過了１．０ ＭＰａ，經過一次在線清
洗后，膜間壓差減為０．７５ ＭＰａ，情況仍不為樂觀，所
以對反滲透膜采取離線清洗，最終膜間壓差降到０．３
～０．５ ＭＰａ。如圖２ 所示。
圖２ 化學清洗后壓差趨勢圖
4 防止反滲透膜污染的解決措施
4．1 嚴格按標準化進行管理
鹽透過量與膜兩側的濃度差和溫度有關，因此
最好控制系統回收率在預先設定的范圍內，水溫保
持在２０～２５ ℃左右，對于本系統最高水溫不得大于
３０ ℃；在滿足生產需要的前提下盡可能降低生產負
荷，維持進水溫度和操作壓力在合適范圍內；反滲透
裝置在每次開機前和停機后都應在進水壓力小于
４８ 甘 肅 冶 金 第３９ 卷
萬方數據
０．５ ＭＰａ條件下沖洗３～５ ｍｉｎ。4．2 使用正確的清洗方法
酒鋼焦化廠針對反滲透膜元件污染情況，采取
了離線清洗和在線清洗相結合的方式進行化學清
洗，清洗時控制好溫度（３０～３５ ℃）和ｐＨ 值，采用堿
洗、酸洗交替的方式進行，包括清洗、浸泡、循環三個
步驟。清洗條件是：ＮａＯＨ 堿洗，ｐＨ ＝１２ ～１３； ＨＣｌ
酸洗，ｐＨ＝２～３，。清洗后取得了一定成效（壓差由
１．０ ＭＰａ 降至０．４５ ＭＰａ）。反滲透系統運行期間，準
確、及時地監測運行數據，當發現系統標準產水量再
次降低１０％以上；透鹽率增加５％以上；膜的運行壓
力差（原水進水壓力-濃水壓力）增加１０％～１５％以
上，就應及時進行清洗，以避免因清洗延誤而造成的
污染累積。4．3 提高操作管理水平
膜廠商提供的反滲透設計操作手則與運行參數
是反滲透運行管理的依據，違反這些規定既可能給
膜的使用性能造成不良影響，也會帶來不必要的經
濟損失。因此在日常的運行管理工作中，要加強對
運行、檢修及相關人員的理論與操作技能的培訓考
核，避免對膜性能造成影響。
5 結語
通過以上改進措施，有效降低了有機物對反滲
透膜的污染，化學清洗周期也得到延長（清洗后連
續運行一年至今還未進行化學清洗）。所以，反滲
透裝置運行時要嚴格控制進水溫度、壓力及對加入
藥品選擇，使用正確的清洗方法并通過提高操作水
平為反滲透裝置的長期穩定運行創造條件。
參考文獻：
［１］ 酒鋼公司焦化廠３＃ 、４＃焦爐配套干熄焦工程除鹽水項
目操作手則．
［２］ 于夢婕．操作因素對反滲透膜分離性能的影響及模型
參數分析［Ｄ］．北京：北京交通大學，２００８．
［３］ 靖大為，賈麗媛．反滲透系統膜通量均衡工藝［Ｊ］．水處
理技術，２００５（１）：２３-４４．
［４］ 戴昆侖，宋若春．淺析反滲透濃水應用［Ｊ］．工業水處
理，２００６，２６（７）：７１-７３．
收稿日期：２０１７-０６-１６
作者簡介：胡博文（１９８８-），男，大學本科，助工。從事煤化工生產。
（上接第４６ 頁）
4 試驗數據分析
⑴機組工況穩定，負荷、氧量、二次風擋板開度
等參數不變的情況下，隨著燃盡風二次風箱兩側總
擋板開度由３０％逐漸增加至１００％，鍋爐燃盡風量
增加，鍋爐低再入口煙氣溫度逐漸升高，加劇鍋爐屏
過區域以及冷灰斗斜坡面區域結焦的發展。
⑵機組工況穩定，負荷、氧量、二次風擋板開度
等參數不變的情況下，隨著鍋爐燃盡風量的增加，鍋
爐氧量的提高，鍋爐出口ＮＯｘ 的生成量逐漸增加。
5 試驗結論及指導性建議
某電廠３５０ ＭＷ 超臨界機組直流鍋爐在燃用堿
金屬含量高、灰熔點溫度低的較易結焦煤種過程中，
為控制鍋爐結焦的發展，保證鍋爐出口ＮＯｘ 調整在
合適范圍內，針對鍋爐燃盡風的調整開展了大量的
實驗工作，通過對試驗數據的分析總結如表４ 調整
經驗，望對同類型機組燃燒調整有一定借鑒作用。
表４ ３５０ ＭＷ 機組超臨界直流鍋爐鍋爐燃盡風調整對照表
機組負荷
／ＭＷ
鍋爐氧量
／％
燃盡風總擋板
開度／％
燃盡風內側擋
板開度／ｍｍ
燃盡風外側擋
板開度／ｍｍ
側燃盡風內側
擋板開度／ｍｍ
側燃盡風外側
擋板開度／ｍｍ
爐膛出口
溫度／℃
鍋爐出口ＮＯｘ 生
成量／（ｍｇ／Ｎｍ３ ）
３２０～３５０ ２．８～３．０ ８０～１００ ４００ １５０ ４００ ３００ ≤７２０ ≤３５０ ２８０～３２０ ３．０～３．２ ５０～８０ ４００ １５０ ４００ ３００ ≤７００ ≤３５０ ２４０～２８０ ３．２～３．５ ３０～５０ ４００ １５０ ４００ ３００ ≤６６０ ≤３５０ １８０～２４０ ３．５～４．０ ２０～３０ ４００ １５０ ４００ ３００ ≤６２０ ≤３５０ 參考文獻：
［１］ 張 婕，代聲科．鍋爐運行說明書，１８３Ｍ-ＳＭ：１０．
［２］ 張 婕，代聲科．鍋爐說明書，１８３Ｍ-ＳＭ：２１．
［３］ 代 婕，楊章寧．燃燒設備說明書，１８３Ｍ-３ＳＭ：１７．
［４］ 孫保民，王頂輝．燃盡風率對燃煤鍋爐ＮＯｘ 生成特性
影響的數值模擬［Ｊ］．電站系統工程，２０１３（０１）：９-１２．
［５］ 高正陽，吉 碩．燃盡風對鍋爐燃燒及脫硝經濟性的影
響［Ｊ］．熱力發電，２０１５（０９）：１-８．
收稿日期：２０１７-０５-０５
作者簡介：張玉龍（１９８８-），男，漢，吉林人，助理工程師，畢業于內蒙
古科技大學熱能與動力工程專業?，F從事３５０ ＭＷ 超臨界機組鍋爐
技術管理工作。
第６ 期 胡博文：淺析反滲透膜污染的原因及解決措施 ４９

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