張建輝

（凌源鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司，遼寧 朝陽(yáng)122500）

1 引言

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

2 過(guò)濾器污堵現(xiàn)狀

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。

3 過(guò)濾器污堵的原因分析

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(méi)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(wèn)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(wèn)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。

4 污染物來(lái)源分析

4.1 SDI 數(shù)據(jù)分析

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。

4.2 藥劑投加點(diǎn)分析

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(méi)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。

4.3 原因分析

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。

5 解決方案

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。控制超濾產(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)。

6 結(jié)語(yǔ)

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。