脫鹽水裝置之反滲透系統污堵原因探究

劉德勝 勝瑞士 （河南煤化集團中原大化公司 河南 濮陽 457000）

一、前言

脫鹽水裝置屬于污水處理領域，涉及到注入環境工程、給排水、環境監測、化工專業等相關的知識，具有一定的專業性。反滲透系統污堵是脫鹽水裝置運行過程中一種常見的現象，不僅會使得水滲透系統難以正常的運行，同時嚴重影響脫鹽水裝置制水量和運行周期產生不良的影響。

二、反滲透系統污堵問題

脫鹽水裝置正常運行的主要流程為原水在多介質過濾器、超濾、保安過濾器、一級RO反滲透系統、二級RO反滲透系統、混床等的作用過程，成為脫鹽水。反滲透系統污堵現象對保安過濾器以及RO設備的影響如下。

1、保安過濾器

脫鹽水裝置的保安過濾器的濾芯在反滲透系統未出現污堵現象時，每兩個月更換一次即可滿足要求[1]，但污堵現象會使得濾芯更換頻繁，嚴重時甚至需要每20天更換一次濾芯才能滿足系統正常運行需求。圖1（a）和（b）分別為換下的保安過濾器濾芯和全新的保安過濾器濾芯，從圖中我們可以看到更換的濾芯表面有大量的黃色粘稠物附著。

2、RO設備

反滲透膜污堵使得清洗頻率升高，只有通過離線清洗提高清洗次數才能保證反滲透膜性能滿足系統運行要求。RO設備的一段壓差、二段壓差、總壓差均有所升高，其中一段壓差和總壓差升高較快，分別上升到7.0×105Pa和3.5×105Pa左右。由于污堵而使得設備清洗周期降低，嚴重時甚至5-7天即需清洗一次。設備頻繁清洗會降低致膜元件的運行性能，影響處理效果和使用壽命。

三、反滲透系統污堵現象分析

1、預處理系統的作用

（1）絮凝劑。由于絮凝劑沒有在最佳的條件下使用而降低了處理效果，這主要有兩方面的影響：（a）pH的影響。聚合氯化鋁、聚合氯化鋁鐵以及高聚合氯化鋁鐵等絮凝劑受pH影響較大，當pH大約為8時出現的絮體最大，沉降效果最好。如果絮凝劑沒有在pH合適的情況下投加則會降低沉降效果；（b）投加方式。按照相關規范要求，投加絮凝劑需設置專門的混凝設備[2]如反應器和攪拌器等，但是在實際的操作中絮凝劑投加方式是直接加入管道中而無響應的混凝設備。此外，受管道中水流速度快的影響而縮短了絮凝劑與原水中的物質反應的時間，無法獲得很好的沉降效果而形成大量的絮體。

（2）介質過濾器。過濾器的作用是截留在原水中投加絮凝劑和助凝劑而形成的大量絮體。但是由于在前期處理中沒有形成較大的絮體，在加上過濾器中介質的流速過大（一般在8米每小時以上），大量較小尺寸的懸浮物通過過濾器，降低了過濾器的作用，未能達到過濾器工藝設計要求。

（3）超濾裝置。超濾裝置未能按照預期設計截留懸浮物等物質，造成這種現象的原因可能是超濾存在斷絲現象，降低了超濾裝置的作用。

2、水處理藥劑投加量

（1）絮凝劑和助凝劑。在脫鹽水裝置運行中投加絮凝劑和助凝劑的量過大，使得膜設備的處理負擔增加，導致后續膜元件污堵現象。

表1 反滲透系統運行工況數據記錄/105Pa

（2）次氯酸鈉、亞硫酸氫鈉。在脫鹽水裝置運行中投加一定濃度的次氯酸鈉、亞硫酸氫鈉是抑制微生物生長，但若投加過量同時會對脫鹽水裝置產生腐蝕，影響保安過濾器濾芯和RO膜的正常使用。

（3）阻垢劑。在脫鹽水裝置運行中投加一定量的阻垢劑可以有效控制水中沉淀，但若投加過量會降低其控制效果，無法有效抑制碳酸鈣、硫酸鈣等物質的沉積。

四、反滲透系統污堵現象解決措施

1、解決方案

（1）合理進行反沖洗。根據脫鹽水裝置實際情況對其中各設備，尤其是反滲透設備進行合理的反沖洗處理，降低各種污染物質的積累效應，避免對反滲透系統造成不良影響；（2）嚴格控制藥劑投加量。根據脫鹽水裝置運行情況合理調整水處理藥劑的投加量。由于鐵對RO膜具有腐蝕作用，因此應注意避免投加鐵鹽混凝劑。在滿足阻垢效果要求情況下盡量降低阻垢劑的投加量；（3）根據實際需要對過濾器濾料中的石英砂進行調整，并定期進行更換。控制石英砂粒徑在0.35-0.55毫米的范圍內，并控制過濾流速在8米每小時左右；（4）加強對超濾裝置的檢修，消除超濾斷絲。

2、方案實施

將泵出口濁度指標由原來的3NTU放寬到7NTU[3]；調整絮凝劑與助凝劑投加量分別為原來的五分之一和四分之一；將阻垢劑投加量降低為原來的二分之一。由于冬季微生物生長慢，可停止投加氧化性殺菌劑、還原劑。對調整后脫鹽水裝置反滲透系統的運行狀況跟蹤記錄如表1所示。

從表中可以看出，經過調整后，反滲透系統在24天的運行中一、二段壓差沒有明顯升高。在調整后沒45-60天更換一次保安過濾器濾芯即可滿足實際需求。