吳珉

（寶鋼集團(tuán)八鋼公司能源中心）

1 問(wèn)題的提出

八鋼熱電二期化水站采用反滲透處理法對(duì)預(yù)處理出水中的絕大部分鹽分進(jìn)行脫除，化水站是水處理的核心和關(guān)鍵設(shè)備。為保證反滲透的正常運(yùn)行，反滲透的段間壓差ΔP<0.25MPa。當(dāng)反滲透運(yùn)行壓差在短期內(nèi)出現(xiàn)較快的上升，必須通過(guò)降低產(chǎn)水量來(lái)保證壓差，而產(chǎn)水量的下降又會(huì)影響除鹽水的正常供應(yīng)。因此查找并排除反滲透運(yùn)行壓差上升過(guò)快的原因是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。

2 反滲透系統(tǒng)段間壓差升高原因分析

熱電化水站反滲透工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 熱電化水站反滲透工藝流程

反滲透的設(shè)計(jì)產(chǎn)水量是85m3/h，當(dāng)反滲透段間壓差增速過(guò)快時(shí)，為保證壓差，滿足安全運(yùn)行，需要調(diào)整產(chǎn)水閥門(mén)來(lái)滿足壓差的要求，結(jié)果使產(chǎn)水流量變小，導(dǎo)致最低流量為69m3/h，除鹽產(chǎn)水量無(wú)法滿足生產(chǎn)需求。為了解決這一矛盾需要對(duì)反滲透進(jìn)行化學(xué)清洗，使反滲透的壓差恢復(fù)正常。

熱電化水站共有四套反滲透裝置，為了能夠跟蹤了解反滲透壓差變化的情況，于2013年11月～12月對(duì)其中的4#反滲透的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，有關(guān)參數(shù)見(jiàn)表1。

從表1可以看出，為保證反滲透的正常運(yùn)行，平均每月對(duì)反滲透進(jìn)行兩次化學(xué)清洗，而根據(jù)工藝設(shè)計(jì)，對(duì)于反滲透的化學(xué)清洗應(yīng)該每3個(gè)月進(jìn)行一次。而且從表1也可以看出隨著化學(xué)清洗的進(jìn)行，其運(yùn)行周期在不斷縮短，可見(jiàn)頻繁清洗對(duì)膜的使用壽命和運(yùn)行效果有極不利的影響，單純依靠化學(xué)清洗保證段間壓差來(lái)滿足供水量的辦法解決不了根本問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)運(yùn)行形成惡性循環(huán)。

為了找到熱電化水反滲透壓差異常升高的根本原因，首先對(duì)反滲透原水水質(zhì)參數(shù)（見(jiàn)表2）進(jìn)行了分析。

根據(jù)反滲透原水水質(zhì)成分分析，可以看出由于鈣鎂離子及氨氮的存在，反滲透膜組件易結(jié)垢，滋生細(xì)菌，發(fā)生有機(jī)物污染等問(wèn)題。為進(jìn)一步查找出原因,停運(yùn)4#反滲透系統(tǒng)，打開(kāi)一段壓力容器進(jìn)、出水端板檢查,發(fā)現(xiàn)在膜的入口端部、內(nèi)壁上積有滑膩的黃白色粘稠狀、帶腥味的物質(zhì)，出水端有綠色的物質(zhì)，這些都是生物有機(jī)物污染的標(biāo)志，由此可以確定反滲透的膜組件被生物、有機(jī)物污染。為了去除這些污染物，采用反滲透的化學(xué)清洗方法。然而通過(guò)對(duì)4#反滲透的分析，可以看出，經(jīng)過(guò)化學(xué)清洗的反滲透仍然頻繁出現(xiàn)壓差升高的情況。

通過(guò)進(jìn)一步的檢查發(fā)現(xiàn)：（1）不僅反滲透膜，其余的過(guò)水設(shè)施如反滲透前端的保安過(guò)濾器等設(shè)備也有生物污染物滋生，盡管對(duì)膜進(jìn)行了清洗，但在水流的作用下將其余部件的生物污染物帶至膜結(jié)構(gòu)中，結(jié)果造成了膜的污染。

（2）化學(xué)清洗過(guò)程中使用的藥劑NaOH溶液，其pH值>10，這種pH值下的金屬離子易生成金屬氫氧化物沉淀，附著于膜表面。

（3）反滲透膜采用正確的化學(xué)清洗方法對(duì)恢復(fù)膜的過(guò)濾性、流量具有重要影響。化學(xué)清洗過(guò)程的實(shí)質(zhì)就是清洗藥劑與污染物的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，清洗效果取決于反應(yīng)的有效程度：清洗液可以到達(dá)污染層深處與污染物反應(yīng)。傳統(tǒng)的循環(huán)、浸泡清洗方式在原水水質(zhì)復(fù)雜的情況下，會(huì)造成二次污染。

3 反滲透段壓差異常的解決辦法

通過(guò)對(duì)反滲透壓差升高的原因進(jìn)行分析，制定了一系列解決方案，并且逐步實(shí)施。

3.1 調(diào)整化學(xué)清洗方法

（1）當(dāng)清洗液清洗反應(yīng)后顏色加深且pH值由原來(lái)的大于10下降至7時(shí),直接排放清洗液，避免污染物隨循環(huán)回流重新粘附到膜表面。

（2）確定堿洗→酸洗→堿洗→酸洗→殺菌劑消毒的清洗思路：交替用酸、堿性清洗液萃取有機(jī)污染物，用堿液先進(jìn)行清洗，在pH>10的情況下，可以溶解膜表面的有機(jī)污染物，但也不可避免的產(chǎn)生金屬氫氧化物沉淀，為了解除堿洗造成的二次污染，接著用鹽酸清洗，鹽酸可以與金屬離子接觸更為充分，這為酸洗提供了有力條件，再用堿液清洗則進(jìn)一步溶解了有機(jī)物。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行酸堿洗之后，使用殺菌劑循環(huán)消毒，將洗除污垢后暴露出來(lái)的膜表面上滋生的微生物滅殺。

（3）在進(jìn)行化學(xué)清洗的方法進(jìn)行調(diào)整之前，對(duì)于化學(xué)清洗過(guò)程中清洗水泵出水流量、壓力及溫度等沒(méi)有給出具體的控制要求，調(diào)整后對(duì)這些指標(biāo)提出了具體的控制要求。即先將清洗液加熱至30℃，關(guān)閉待清洗反滲透濃水出口閥，啟動(dòng)清洗泵，開(kāi)啟清洗泵出口閥并調(diào)節(jié)清洗泵回流閥至輸出流量80 m3/h(被清洗組件),且壓力表表壓不大于0.4MPa,開(kāi)啟反滲透一段清洗水進(jìn)口門(mén)和清洗水回流門(mén)，循環(huán)45分鐘（根據(jù)清洗出水水質(zhì)進(jìn)行調(diào)整）。再關(guān)閉第一段清洗液進(jìn)口門(mén)，開(kāi)啟反滲透段間清洗液進(jìn)口門(mén)和清洗水回流門(mén)，循環(huán)45分鐘（根據(jù)清洗出水水質(zhì)進(jìn)行調(diào)整）,清洗溫度不大于30℃。

3.2 對(duì)反滲透前端的設(shè)備及管路進(jìn)行定期殺菌

對(duì)一級(jí)保安過(guò)濾器進(jìn)水管路進(jìn)行定期殺菌（見(jiàn)圖2），在保證正常供水的前提下，停運(yùn)一級(jí)反滲透裝置及加藥系統(tǒng)，開(kāi)啟殺菌劑泵并開(kāi)大其行程至100%，對(duì)反滲透前端設(shè)備及管路進(jìn)行殺菌。

3.3 調(diào)整非氧化殺菌劑的加藥量

傳統(tǒng)的非氧化殺菌劑的主要成分為異噻唑啉酮，具有殺菌作用，但反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，用藥量大，這對(duì)于連續(xù)運(yùn)行的反滲透系統(tǒng)難于控制。鑒于此，引進(jìn)新型反滲透專用快速殺菌劑，其主要成分為改良后的2,2-雙溴代-3-次氮基-丙酰胺，它具有與膜兼容、殺菌作用時(shí)間短（30分鐘）的特點(diǎn)，廣譜細(xì)菌滅活率可達(dá)99.99%以上，通過(guò)定期對(duì)反滲透進(jìn)行短時(shí)間沖擊式投加，可以很好地對(duì)滋生在膜內(nèi)的微生物消毒滅活并促使其剝落。

4 效果分析

通過(guò)采取以上措施，在2014年3月～4月對(duì)熱電化水站4#反滲透的運(yùn)行情況進(jìn)行了跟蹤監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)指標(biāo)見(jiàn)表3。

對(duì)反滲透的壓差異常問(wèn)題，采取相應(yīng)的改進(jìn)和防范措施后，對(duì)調(diào)整前后一級(jí)4#反滲透產(chǎn)水流量進(jìn)行了對(duì)比，見(jiàn)圖3。

由表3及圖3數(shù)據(jù)可看出，通過(guò)有效地控制反滲透膜的污染狀況才是穩(wěn)定控制段間壓差的可靠方法，利用上述的運(yùn)行管理方法，能夠?qū)⒍伍g壓差保持在理想狀態(tài)，膜的清洗次數(shù)明顯減少，反滲透的產(chǎn)水量得以維持在85m3/h，保證了化水站的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

5 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于熱電化水站反滲透水處理工藝系統(tǒng)這種較為復(fù)雜的流程，要保持好的運(yùn)行效果僅僅改善某一方面是不夠的，需要從整個(gè)工藝流程進(jìn)行監(jiān)控，從源頭進(jìn)行控制。在日常的運(yùn)行操作過(guò)程中還應(yīng)對(duì)重點(diǎn)因素嚴(yán)格掌控，保證運(yùn)行效果的穩(wěn)定。例如：

（1）加強(qiáng)反滲透運(yùn)行壓差的監(jiān)控，使反滲透的段間壓差ΔP<0.25MPa。

（2）監(jiān)控原水水質(zhì)，及時(shí)調(diào)整絮凝劑加藥量,使絮凝劑的投加量為10～20 mg/L。

（3）積極調(diào)整非氧化殺菌劑的加藥量，應(yīng)做到每天對(duì)反滲透進(jìn)行一次非氧化殺菌劑殺菌，控制加藥量為每升0.5×10-6。

[1]劉小明，熊家晴.膜生物反應(yīng)器運(yùn)行參數(shù)對(duì)膜污染的影響[J].工業(yè)用水與廢水，2009,40(3)：12～15.

[2]仲惟雷，彭立新.反滲透技術(shù)在鋼廠廢水零排放項(xiàng)目中的應(yīng)用[J].工業(yè)水處理，2011,32（11）：81～81.

[3]仲惟雷.反滲透技術(shù)在鋼廠焦化廢水處理中的應(yīng)用研究[J].中國(guó)鋼鐵業(yè)，2011（8）：31～33.