張建輝
(凌源鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司,遼寧 朝陽(yáng)122500)
水是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈,鋼鐵企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中要耗費(fèi)大量的水資源,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,特別是鋼鐵企業(yè)產(chǎn)能的進(jìn)一步擴(kuò)大,對(duì)水資源的需求大幅度增長(zhǎng)。為了滿足生產(chǎn)需要,凌鋼先后投資1.2 億元分兩期建設(shè)了污水深度處理中心,總處理能力1600m3/h,其主要工藝如圖1 所示。
圖1
污水處理自投產(chǎn)以來(lái),運(yùn)行情況一直良好,但從2017 年9月份開始,反滲透保安過(guò)濾器的壓差上升較快,并影響了反滲透的一段壓差、產(chǎn)水量和脫鹽率。
檢查過(guò)濾器濾芯,發(fā)現(xiàn)上面布滿了淡黃色粘滑物。并且新濾芯在更換之后7~15d 會(huì)再次污堵,反滲透一段運(yùn)行壓差上升,而且反滲透的產(chǎn)水量和回收率均呈下降趨勢(shì),脫鹽率同時(shí)下降約1%。
可以判斷,不僅保安過(guò)濾器濾芯發(fā)生了污堵,而且污染物也已經(jīng)穿透濾芯進(jìn)入反滲透一段端口,影響了反滲透運(yùn)行壓差、產(chǎn)水量和脫鹽率。
①系統(tǒng)采用磷系阻垢劑,一些小分子物質(zhì)可能會(huì)和阻垢劑反應(yīng)生成絡(luò)合物沉積在濾芯和反滲透膜表面,經(jīng)過(guò)水分蒸發(fā)烘干,污染物會(huì)變硬,初步判斷為可能存在有機(jī)污染物。②由于厭氧微生物大量繁殖,在濾芯表面形成一層生物膜,從而影響濾芯的通量,并且代謝的產(chǎn)物在反滲透膜表面沉積。判斷可能存在微生物污染。③反滲透二段壓差沒有增長(zhǎng),系統(tǒng)回收率一直控制在70%范圍內(nèi),阻垢劑加藥量也符合設(shè)計(jì)要求,因此排除了系統(tǒng)結(jié)垢的可能。④預(yù)處理出水投加次氯酸鈉,余氯控制在0.3~0.5mg/L,通過(guò)對(duì)比分析保安過(guò)濾器進(jìn)口未加還原劑前和出口前后細(xì)菌含量,化驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示細(xì)菌含量基本維持在200 個(gè)/mL 左右,可以基本排除由于預(yù)處理出水細(xì)菌問題造成反滲透生物污堵的可能。⑤反滲透設(shè)備已投入生產(chǎn)5 年以上的時(shí)間,可排除新系統(tǒng)投運(yùn)時(shí)沖洗不徹底造成雜物污堵的可能。⑥SDI 值通過(guò)采用0.45um 孔徑膜檢測(cè)的,SDI<3 是衡量超濾產(chǎn)水是否合格的標(biāo)準(zhǔn),它代表了水中顆粒、膠體和其他能阻塞各種水凈化設(shè)備的物體含量。通過(guò)實(shí)測(cè)超濾產(chǎn)水SDI 維持在0.8~1.5,基本排除了膠體和顆粒污堵的可能。⑦反滲透一段壓差升高發(fā)生在保安過(guò)濾器污堵之后,說(shuō)明污染物透過(guò)濾芯進(jìn)入反滲透,可以判斷反滲透污染物來(lái)自于保安過(guò)濾器[1]。⑧通過(guò)對(duì)污染物進(jìn)行FT-IR 光譜分析,檢測(cè)出來(lái)自微生物的吸收。分析結(jié)果顯示污染物主要是微生物,造成污堵的原因是微生物污染,同時(shí)污染物中P、Ca 成分被檢出,所以不排除阻垢劑本身對(duì)系統(tǒng)的影響。
綜合分析,可基本排除預(yù)處理水質(zhì)問題對(duì)過(guò)濾器的影響,可以斷定超濾產(chǎn)水之后在反滲透供水母管上存在二次污染。
通過(guò)檢測(cè)反滲透總進(jìn)水母管和保安過(guò)濾器出口SDI 數(shù)值進(jìn)行分析(見表1)。
表1
表1 顯示,超濾產(chǎn)水在經(jīng)過(guò)保安過(guò)濾器時(shí)SDI 值升高,發(fā)生二次污染,其中新?lián)Q濾芯可以截留一部分污染物,而其他套的出水則不滿足反滲透的進(jìn)水SDI<3 的要求。而兩個(gè)檢測(cè)點(diǎn)之間,只有投加了還原劑和阻垢劑,具體哪種因素引起的二次污染,需要進(jìn)一步驗(yàn)證。
原阻垢劑投加點(diǎn)在反滲透保安過(guò)濾器入口,為了驗(yàn)證污染物的來(lái)源,將B 套反滲透阻垢劑投加點(diǎn)改到保安過(guò)濾器的出口。如果B 套濾芯繼續(xù)污堵,且周期不變,說(shuō)明不是阻垢劑的原因,而是還原劑的原因引起的。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:B 套從2 月10 日更換新的濾芯,至3 月4日濾芯發(fā)生污堵,平均運(yùn)行周期23 天,污堵趨勢(shì)沒有得到改善。從2 月29 日RO 供水母線和保安過(guò)濾器濾芯出口細(xì)菌含量分析來(lái)看(如表2):3 套保安過(guò)濾器出口細(xì)菌含量差別不大。
表2
污染物可以確定是還原劑投加量過(guò)大引起的厭氧微生物污染。
反滲透設(shè)備運(yùn)行中需要投加還原劑,其主要成分為亞硫酸氫鈉,主要是去除系統(tǒng)中殘余余氯,防止反滲透膜被氧化。系統(tǒng)控制反滲透進(jìn)水余氯<0.06mg/L,ORP<180mv,原系統(tǒng)投加二氧化氯(CLO2)殺菌,而CLO2殺菌效果好且持久,但CLO2進(jìn)行消毒會(huì)產(chǎn)生副產(chǎn)物亞氯酸鹽(CIO2-)和氯酸鹽(CIO3-),而殘留的CLO2和副產(chǎn)物在被還原劑還原成CL-時(shí)會(huì)消耗大量的還原劑,而且被還原劑還原時(shí)不夠完全,所以反滲透進(jìn)水余氯值經(jīng)常高于限值,為了降低氧化性物質(zhì)含量,需要將亞硫酸氫鈉加藥量調(diào)大約6~8ppm[2]。
還原劑本身可以把系統(tǒng)中的高價(jià)鐵還原成亞鐵。但是還原劑加多會(huì)使系統(tǒng)中產(chǎn)生大量的硫酸鹽,而硫酸鹽還原菌在無(wú)氧或缺氧的狀態(tài)下,利用硫酸鹽中的氧,進(jìn)行氧化反應(yīng)而得到了能量,形成了細(xì)菌群,能把水溶性的硫酸鹽還原成硫化氫,其廣泛存在于厭氧性有機(jī)物聚集的地方,而封閉的保安過(guò)濾器恰好為其提供了這樣的生長(zhǎng)環(huán)境。所以可以判斷硫酸鹽還原菌是引起保安過(guò)濾器及反滲透膜生物污堵的主要原因。
為了減少硫酸鹽還原菌的滋生,需要降低還原劑的投加量,采取以下措施:①調(diào)整殺菌劑。將殺菌劑CLO2更換為次氯酸鈉(NaCLO),因?yàn)镃LO-在被還原為CL-時(shí),相對(duì)CLO2來(lái)說(shuō)更加完全。②降低還原劑投加量??刂瞥瑸V產(chǎn)水池余氯為0.3~0.5ppm,保證水體中余氯的含量,防止后續(xù)工藝細(xì)菌滋生,根據(jù)理論計(jì)算,每1.34ppm 的還原劑可以脫除1ppm 的余氯,而又為了保護(hù)系統(tǒng)安全,還原劑的投加量調(diào)整為2~2.5ppm。③過(guò)濾器殺菌。為了防止保安過(guò)濾器內(nèi)的細(xì)菌滋生,用50~100ppm的次氯酸鈉對(duì)過(guò)濾器進(jìn)行浸泡殺菌1~2h,再用還原劑消除殘余余氯,防止反滲透膜被氧化[3]。④增加非氧殺菌。細(xì)菌繁殖旺季,在每套保安過(guò)濾器入口投加非氧化性殺菌劑(主要成分為異噻唑啉酮)殺菌,投加量為200ppm,平均每周一次來(lái)抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)。
通過(guò)這一系列控制硫酸鹽還原菌生長(zhǎng)繁殖的措施,保安過(guò)濾器濾芯的使用周期由原來(lái)的7~15d 延長(zhǎng)至120d,反滲透的污堵狀況也得到了緩解,今后如何持續(xù)控制和減少厭氧菌的生長(zhǎng)需要重點(diǎn)關(guān)注,以獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。