湯永平

（貴州開磷遵義堿廠，貴州遵義563004）

200t/h脫鹽水站反滲透系統(tǒng)存在的問題及改造

湯永平

（貴州開磷遵義堿廠，貴州遵義563004）

詳細分析了脫鹽水站反滲透前期預處理系統(tǒng)存在的問題及產(chǎn)生的不良后果，提出了改進措施。

脫鹽水站；反滲透系統(tǒng)；存在問題；技術改造

貴州開磷遵義堿廠現(xiàn)有一套2×100 t/h反滲透裝置系統(tǒng)，由于該系統(tǒng)的原水在湘江河下游取水，屬城市生活污水水源，有機物污染嚴重（CODcr最高達到400 mg/L），采用常規(guī)的地表水凈化系統(tǒng)工藝已無法滿足生產(chǎn)用水后續(xù)處理設備的要求，導致反滲透水處理系統(tǒng)受有機物污染而使壓差升高，產(chǎn)水量下降，采用常規(guī)酸洗、堿洗不能恢復反滲透膜原有性能。本系統(tǒng)雖然有許多的過濾設備，但不能有效地截留有機污染物，且水處理設計存在較大的缺陷。要使反滲透系統(tǒng)正常穩(wěn)定地運行，必須處理降低原水中的COD、BOD等含量。

1 系統(tǒng)的原水水質指標

本系統(tǒng)的原水取于經(jīng)快速沉清池、無閥濾池加氯處理后的敞開式貯水池工業(yè)水輸水管道進口，即入生產(chǎn)廠區(qū)的工業(yè)水進水總管上。原水水質指標見表1。

從指標上分析，該水質雖然屬地表水體，但其懸浮物含量比一般河水高，且該水體有機物污染嚴重，屬有機污水，根據(jù)有機污水的水質特征和水處理原理，該河水不能僅采用一般的混凝沉淀進行預處理，而應根據(jù)現(xiàn)況水體的水質類別，采用針對性處理措施，確保預處理效果和穩(wěn)定運行，保障后續(xù)處理系統(tǒng)單元正常運行[2]。

表1 原水水質指標

2 系統(tǒng)原有反滲透水處理工藝

外網(wǎng)來水由原水泵增壓后，進入疊片式過濾器、多介質過濾器、雙流機械過濾器，除去水中顆粒狀雜質及膠體，出水進入活性炭過濾器，除去水中余氯及有機物?；钚蕴窟^濾器產(chǎn)水經(jīng)保安過濾器除去水中大于5 μm的顆粒后，進入反滲透系統(tǒng)。反滲透產(chǎn)水經(jīng)脫氣塔脫掉大部分二氧化碳后貯于中間水箱，而后由中間水泵加壓后進入混床，除去水中殘存離子，終端水箱內(nèi)純水由終端水泵增壓后去用水點。工藝流程見圖1。

圖1 原有反滲透水處理工藝流程圖

3 存在問題及改造措施

（1）取消疊片式過濾器。因為疊片式過濾器只是攔截硬性狀顆粒，一般設計在普通過濾器之后，用于攔截過濾器內(nèi)偶爾破碎的濾料，而不用于去除水中懸浮物。疊片式過濾器體積小，水在其中停留時間極短。在大流速狀態(tài)下，該設備不可能有效去除水中懸浮物。另外，十幾分鐘就反沖洗一次，這對后續(xù)混凝處理過濾有沖擊，且經(jīng)常性地改變過濾流速對出水水質也有極大影響[1]。因而，在改造中取消該過濾裝置。

（2）增加多介質過濾器。按系統(tǒng)進水量（Qf）= 267 m3/h和控制過濾流速v=6～10 m/h，以及原水水質狀況，原系統(tǒng)設置3臺多介質過濾器過少，應再增加2臺，以保證水質達標。計算過程如下：

需過濾面積S=Qf÷v=267÷7=38（m2）

單臺? 3 000 mm多介質過濾器面積S1=（π÷4）× 32=7.1（m2）

則需要臺數(shù)n=S/S1=38÷7.1=5.35（臺），可取5臺

（3）改造3臺原雙流過濾器為單流活性炭過濾器，并做為原活性炭過濾器的一級過濾。系統(tǒng)改造主要是利用次氯酸鈉的強氧化性殺死水中的有機物，降低COD，且次氯酸鈉與水的親和性很好，它不存在液氯、二氧化氯等藥劑的安全隱患；其消菌效果被公認為和氯氣相當。因而，選用次氯酸鈉作為本系統(tǒng)中的殺菌劑。

但次氯酸鈉的余氯會對反滲透膜產(chǎn)生極大影響，反滲透膜對余氯等強氧化性物質耐受性不夠，會影響反滲透膜的物理結構，造成反滲透膜不可修復性損壞，因而，進入反滲透系統(tǒng)中的余氯含量必須小于0.1×10-6。為了該系統(tǒng)的安全性（膜的成本費用太高，約5 500元/支），系統(tǒng)增加了一級活性炭過濾器[2]。

改造雙流機械式過濾器為單流機械式過濾器的原因是：a.雙流過濾器已經(jīng)淘汰，其主要問題是隨著使用年限的延長出力下降，布水裝置網(wǎng)套損壞嚴重，出力小于設備額定出力；反洗跑沙，出水水質下降，局部料層板結嚴重，出水濁度大于5 mg/L；對本體閥門損壞嚴重，密封面經(jīng)常被細砂損壞，減少設備使用年限；由于設備操作復雜，難以提高設備的自動化程度。b.做為去除有機物用途的活性炭過濾器的控制濾速為6～10 m/h，尤其是針對原水較差狀況，其值越低越好。為了滿足該系統(tǒng)要求，活性炭過濾器設置狀況同多介質過濾器的內(nèi)容。

眾所周知，二次混凝效果較差，本系統(tǒng)設有二次接觸混凝過濾器，即多介質過濾器和雙流過濾器，既增加了投資，增加了維護費用，又使操作繁瑣。

因此，將3臺?3 000 mm雙流過濾器改為3臺? 3 000 mm單流活性炭過濾器，既考慮了利用原有設備，又考慮了本系統(tǒng)的安全性。

（4）改造反滲透本體裝置。該廠原選用的反滲透裝置膜元件為美國陶氏公司BW30-365型膜，在運行后期有破膜產(chǎn)生。根據(jù)膜設計導則規(guī)定，用于地表水的膜元件平均設計通量為12～16 GFD，用于市政污水的設計通量為8～12 GFD[3]。單套100 m3/h的反滲透產(chǎn)水系統(tǒng)，用膜元件108支，即設計通量為（100×1 000×24）/（3.785×108×365）=16（GFD），該量為選取上限不合理，新裝置設計值應具有保守余量，同時從指標上分析，該水質已經(jīng)不是單純的地表水，而是污水，因此該膜元件設計太少。

通過設計軟件結果分析，無論是1級2段，還是1級1段，在回收率為75%的條件下，該項系統(tǒng)均有問題，其一是設計通量過大，其二是膜元件回收率太高。

本反滲透裝置原設計采用了1級1段式，無法正確地控制回收率，無法徹底排除濃水，一部分濃水會在裝置內(nèi)長期停留下來。該形式已基本被淘汰，應設計為正常的1級2段。同時，該裝置每段進水量的調(diào)節(jié)閥為球閥，無法調(diào)節(jié)水量，既使使用調(diào)節(jié)閥，也無法正確調(diào)節(jié)每段的進水量[4]。

產(chǎn)水總管為共用1根，不合理，即使每套裝置產(chǎn)水管設有止回閥，也不可能保證止回閥不漏水。止回閥一旦漏水即產(chǎn)生反向背壓，容易使膜損壞。

綜上所述，原2套2×100 m3/h反滲透裝置應改為1級2段13：7的排列方式，通量為14.47 GFD。設計每套反滲透裝置增加2支同型號壓力容器，12支同型號膜元件；每套組合機架上對全部管道及接頭、所有的支架、緊固件、夾具及其他附件均進行了改造；各類管道管徑經(jīng)水力計算，選配較大口徑，降低噪音；每套反滲透裝置產(chǎn)品水和濃水管道各自獨立，互不影響，避免產(chǎn)生背壓，破壞膜元件；增加低壓沖冼管道以及防虹吸設施，各類管道上設必要的排氣閥、放水閥和取樣閥。在反滲透裝置上設置產(chǎn)水、濃水流量計、總進水、產(chǎn)水電導儀以及相關的壓力表。設置進水電動慢開閥，產(chǎn)水排放電動慢開閥和濃水排放電動慢開閥，以保證裝置安全穩(wěn)定地運行。

（5）反滲透系統(tǒng)清洗裝置改造。將反滲透裝置清洗改造為可分段清洗，此舉屬關鍵措施。管路上設置足夠的閥門確保清洗時不會產(chǎn)生任何背壓，保證反滲透膜元件的安全。清洗水箱設置操作平臺，清洗水泵設置回流攪拌管路，水泵出口安裝閥門，設置壓力表和流量計。

（6）增設加強混凝-氣浮工藝。主體凈水技術采用加強混凝預氯化-混凝工藝，其目的是有效降低水中有機物COD、濁度和色度。加強混凝是通過向水中投入NaClO以及混凝劑來去除水中雜質的過程。NaClO能氧化水中的有機物，使其分解成CO2和H2O，或使一些難以徹底氧化的有機物被氯化，使其從可溶性物質轉變?yōu)殡y溶物質，有利于混凝去除。同時NaClO還能改變一些膠體的性質，通過氯化作用使親水性膠體變?yōu)樵魉阅z體，在很大程度上能提高混凝效果。

經(jīng)過預氯化之后，再投加適量的混凝劑，通過混凝劑壓縮雙電層，降低ξ電位后，懸浮物及膠體凝聚成較大的絮凝體。在絮狀膠體的絮凝過程中，表面吸附也會發(fā)揮作用，一些未被吸附的膠體物質被裹挾入絮團中，處理效果得到很大程度的提高。

在投加NaClO以及混凝劑，并使其與原水充分混合反應后，使用氣浮法去除水中的絮凝體，從而達到凈化水質的目的。溶氣氣浮法是利用水在不同壓力下溶解度不同的特性，對全部或部分待處理（或處理后）的水進行加壓并加氣，增加水中的空氣溶解量，然后通入經(jīng)過加強混凝處理的原水中，在常壓情況下釋放，空氣析出形成大量的微氣泡，粘附在雜質絮粒上，形成密度小于水的氣浮體，在浮力的作用下上浮至水面形成浮渣，從而使固液分離。氣浮工藝適用于處理低濁度、高色度、高有機物含量、高含油量、高表面活性物質含量或具有富藻的水，非常適用于該原水，同時氣浮工藝還具有水力負荷高，池體緊湊等優(yōu)點。

在加強混凝-氣浮工藝中，影響處理效果的因素有加藥量、反應時間、溶氣量、接觸時間、回流比等。這些因素的絕大部分都是人為控制的，避免了不可控因素的干擾和影響。不管水質怎樣波動，只要控制好工藝操作參數(shù)，及時地應對調(diào)整，就能達到預期處理效果。因此，設計采用加強混凝-氣浮工藝做為反滲透裝置的預處理改進工藝。

（7）增設反應器。在氣浮池前，增設1臺?2000mm混合反應器。有效容積為1.5 m3，內(nèi)設混合反應填料，停留時間為1.5 min。其主要作用為使進水與所加藥劑充分混合和反應，起到脫色，氧化有機物的作用，為后續(xù)氣浮工藝作準備。因為混凝的目的是去除水中膠體以及部分有機物，經(jīng)過一次混凝后，水中膠體物質較少，若再次混凝，其效果極差，相反使水的SDI值增加，同時水中藥劑成份增加，會停留在反滲透膜上，使膜產(chǎn)水量降低，所以不應采用二次混凝。

（8）增設污染指數(shù)（SDI值）測定儀。本系統(tǒng)原未設置SDI值測定儀。SDI值測定儀的主要作用是能預警系統(tǒng)的運行情況，是一個判斷指標，反滲透裝置進水水質要求SDI≤5，才能保證反滲透裝置長期穩(wěn)定運行[5]。因而本系統(tǒng)應設2個SDI值測定儀，一個檢測多介質過濾器出水水質，另一個檢測活性炭過濾器出水水質。SDI值測定頻率設定為每4 h一次[4]。

（9）改進加藥裝置。該水處理工程前期預處理采用混凝處理方式，混凝機理是壓縮膠體雙電子層的電性中和、大顆粒粘附小顆粒的吸附橋以及網(wǎng)捕卷掃等。因而，混凝工藝對加藥量有嚴格的控制要求，加藥量過大，不僅浪費藥品，使制水成本升高，而且還收不到預期的效果。水處理預處理系統(tǒng)運行結果不僅與系統(tǒng)工藝流程有關，而且與正確預處理加藥量有重要關系。原料的加藥裝置設置簡單達不到精確控制加藥劑量的要求。因而本系統(tǒng)改造用混凝劑、氧化劑、阻垢劑加藥裝置計量泵。均選用美國MILTON ROY公司的GM系列隔膜計量泵，并均設置計量箱、溶解箱，采用PE材質，在溶解箱后加Y型過濾器，用以攔截雜質。該裝置改造后，能夠精確控制加藥量，加裝過濾器后，雜質不易進入計量泵，能保證泵的長周期安全穩(wěn)定運行。改造后的工藝流程見圖2。

圖2 改造后的反滲透水處理工藝流程

［1］唐受印，戴友芝等.水處理工程師手冊.北京：化學工業(yè)出版社，2000.

［2］張葆宗.反滲透水處理應用技術.北京：中國電力出版社，2004.

［3］靖大為.反滲透系統(tǒng)優(yōu)化設計.北京：化學工業(yè)出版社，2006.

［4］馮逸仙.反滲透水處理系統(tǒng)工程.北京：中國電力出版社，2005.

［5］王又蓉.膜技術問答.北京：國防工業(yè)出版社，2007.

Problems and transformation of reverse osmosis system of 200 t/h desalinisation water station

TANG Yong-ping
(Guizhou Kailin Group Zunyi Soda Plant,Zunyi 563004,China)

The problems and adverse consequences of the reverse osmosis pretreatment system was analyzed. The transformation measures were put forward.

desalinisation water station;reverse osmosis system;problems;transformation measures

TQ085

B

1009－1785(2011)02-0022-03

2010-10-08