李贝 贾泽清 张璐 王连弟

(1.上海康恒环境股份有限公司 上海 201703； 2.中钢集团武汉安全环保研究院有限公司 武汉 430081)

0 引言

1 概述

武汉某垃圾焚烧发电厂渗滤液处理站建设规模为330 t/d，采用预处理+厌氧+MBR-NF-RO组合工艺，配套浓液减量化处理装置。渗滤液处理站RO处理系统共设计2条线，每条处理线配置4只膜管，每支膜管串联5支陶氏FILMTECTM膜元件，单只膜有效膜面积为34.4 m2，总有效膜面积为688 m2，产水率为75%。

渗滤液处理站RO系统运行流程如图1，系统进水按照1#～4#的顺序，3#、4#膜管位于流程的末端。

图1 渗滤液处理站RO系统

经过现场观察，RO系统在运行一定的时间后，运行周期缩短，处理能力下降，产水电导率升高；由于RO系统运行不稳定，水质控制难度大，并随着时间的增加，会出现不可逆趋势，主要原因是：①随着使用时间的增加，膜组件的各项性能指标会相应降低；②进水水质的恶化会导致膜组件形成污堵、结垢；③有机物的污染和药剂等对膜组件的影响较大。

2 RO运行结果和讨论

2.1 RO系统运行参数

RO膜设计运行参数控制标准(陶氏TMXC70)见表1。

表1 RO膜设计运行参数控制标准(陶氏TMXC70)

2.2 RO系统运行状态分析

对2018年11月份武汉某垃圾焚烧发电厂渗滤液站运行参数进行了相关统计。为保证数据一致性，取样时间均为膜系统运行0.5 h后采样。分别在11月份不同日期对两条线各取样测量6组数据，均测量了温度和电导率以及进水流量、循环泵压力等数据。其中11月18日取样之前系统进行了化学清洗。

2.2.1产水量和运行压力

运行一个月来，1号线产水率稳定在75%，2号线在72%～73%。在线清洗后(18日)，1号线高压泵、循环泵压力有大幅度的下降，2号线变化幅度不大；但20日两泵压力回到平衡状态。高压泵压力控制在3.42 MPa左右，跨膜压差0.290～0.316 MPa之间，具体见表2、表3。

表2 1号线2018年11月运行数据

表3 2号线2018年11月运行数据

2.2.2 电导率

RO系统1号线、2号线2018年11月各部分电导率见表4、表5。

表4 1号线2018年11月各部分电导率 mS/cm

表5 2号线2018年11月各部分电导率 mS/cm

通过对表4、表5的分析，两条线路电导率变化趋势相同。其中3#、4#膜管电导率明显高于1#、2#膜管，3#膜管处电导率最高；4#膜管处电导率略低于3#膜管。可得出3#和4#RO膜受到的污染状况相比较其他两根更为严重，3#污染情况略大于4#。

2.2.3 温度

RO系统1号线、2号线每支膜管温度见表6、表7。

表6 RO系统1号线每支膜管温度 ℃

表7 RO系统2号线每支膜管温度 ℃

温度的变化趋势和电导率趋于一致，3#、4#高于前两根膜管，3#膜管温度最高。产水温度低与4根膜管应为热量扩散到空气中，导致温度变低。

综合分析电导率和温度，3#膜管受到的工作负荷最高，优先清洗和更换3#膜管内反渗透膜。

3 离线清洗方式和数据分析

3.1 离线清洗方式3.1.1 离线清洗装置

清洗采用离线清洗方式，清洗流程采用碱洗—清水清洗—酸洗—清水清洗，碱洗pH值为11～11.6，酸洗pH值为2.0～2.2之间；清洗温度为35 ℃，清洗水采用自循环。

RO离线清洗装置运行流程图如图2。

图2 渗滤液处理站RO系统

本清洗装置可一次容纳清洗水250 L，每次清洗前均对膜系统进行加热，可一次清洗2支RO膜，2支膜处于并联状态。待出水电导率为最小值时停止清洗。离线单支清洗相对在线多段清洗来说，对每一支膜组件单独进行化学清洗，这一做法将使清洗操作更为有效。如果多段同时清洗，第一段的污浊物、生物污染物和无机结垢物在从系统清除掉前必须经过下一段，降低了清洗效率，在线清洗系统还须为清洗提供合适的流量并设有加热清洗液的部件，否则难以保证清洗效果。

3.1.2 离线清洗方式

离线清洗酸碱药剂均使用混合药剂。根据渗滤液水质结垢特性，有针对性地选择化学清洗剂。本装置碱洗药剂采用EDTA和NaOH，先添加EDTA，将pH值调至10.0～10.5，后使用NaOH调至11～11.6，再采用柠檬酸和HCI做第二步清洗。

清洗装置有2个在线电导仪，分别为进水电导率和产水电导率，进水电导率(除去第二次碱洗)变化趋势为小幅度下降。因此清洗终点参考产水电导率。进水电导率运行终点相对于初始电导率变化百分比见表8，产水电导率达到最低值运行时长见表9。

表8 进水电导率运行终点相对于初始电导变化 %

表9 产水电导率达到最低值运行时长 min

根据表分析离线碱洗时间应为40 min，酸洗时间为25 min。第1次清洗本支膜污染程度较轻，碱洗和酸洗时间均较少。离线清洗时，为保证清洗充分，且节约一定的成本，酸洗时间可为碱洗时间的60%。

3.2 数据分析3.2.1 膜清洗前后运行数据

2019年03月04日—2019年03月08日为膜离线清洗时间。RO膜未清洗前，膜表面有明显的白色垢物质。RO膜清洗之后，对进水流量和产水流量、电导率和压力变化情况进行分析。清洗前后电导率和运行压力的运行数据见表10。

表10 清洗前后电导率和运行压力的运行数据

由于离线清洗后，运行压力降低，导致进水量变大，为了控制进水量，将高压泵频率调低5 Hz，运行压力变小。跨膜压差降低，产水电导率升高。14日用酸对膜进行了清洗，产水电导率变小，膜通量变大。清洗前后进水流量和浓水流量的运行数据见表11。

表11 清洗前后进水流量和浓水流量的运行数据

清洗之前和清洗之后的产水率变化不大，进水流量变小，原因为将高压泵压力调小，导致进水量减少。

3.2.2 数据分析

根据数据分析可知：①产水电导率变大，疑为清洗后膜孔变大；②循环泵压力明显减小，进水量变大，说明结垢情况得到了缓解；③产水量无变化，原因为将高压泵压力调小，导致进水量减少；④膜通量减少，与高压泵压力减少，进水量减少有关；⑤跨膜压差有略微下降，为离线清洗将污染物清洗掉；⑥14日加酸清洗后，加大两泵的压力，膜通量和产水率均提高，证明清洗效果明显。

3.2.3 实际运行情况分析

武汉某渗滤液处理站反渗透系统在运行当中为了保证出水质量，控制系统的产水量维持稳定(维持在11 m3/h左右)、回收率维持稳定(77%～78%)、压差稳定。运行一定的时间之后，需要提高高压泵和循环泵压力才能保证3种参数的稳定。目前实际运行情况，进水流量、进水pH值、浓水流量、浓水电导率均符合设计值；由于前段纳滤系统运行不佳，导致RO进水电导率几乎一直偏高，产水电导率均高于设计值。

运行期间，采用在线清洗方式与离线清洗装置进行对照，可知在线清洗后，RO系统各参数几乎无变化。因而离线清洗与在线清洗相比有明显优势，可以作为对RO 膜清洗的备用手段。

表化验数据 mg/L

4 结论

(1)通过对渗滤液处理站RO系统运行状况的分析可看出，一级RO后两段电导率和运行温度指标明显高于前两段，由此可见该膜元件产水质量与温度相关性较大。且第三段电导率最高可达第一段的4倍。有必要采取措施将膜管运行温度降低，降低循环温度是降低产水电导率的有效手段。

(3)离线清洗装置在RO清洗中较在线清洗有明显的优势，便于分析单支膜的修复状态。离线清洗由于水量较少，无法将膜洗至中性，清水清洗的主要目的为将膜中残留物质冲刷干净，需在线清水清洗到正常状态。