膜法水處理設(shè)備的應(yīng)用與改進(jìn)

安增琴,賈佑?xùn)|,賀中愛(ài),王 站,王衛(wèi)東,辛 霞

（山鋼萊蕪分公司能源動(dòng)力廠，山東萊蕪271104）

1 引言

膜法水處理工藝于2004年引入萊鋼，隨著技術(shù)的不斷成熟，膜法水處理裝置以其產(chǎn)水水質(zhì)穩(wěn)定、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用，萊鋼膜法水處理工序總產(chǎn)水能力已達(dá)1000 t/h以上。但由于膜成本較高，設(shè)備投資較大，特別是在鋼鐵行業(yè)持續(xù)低迷的大背景下，如何才能使系統(tǒng)長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行，降低生產(chǎn)成本，已成為各生產(chǎn)單位最關(guān)心的問(wèn)題。

2 影響膜使用壽命的原因分析

2.1 膜污染

膜污染大致分為膠體污染和微生物污染。在RO膜表面常會(huì)形成一層凝膠層，粘附在膜表面上，就是膠體污染物，膠體的存在一方面增加了溶質(zhì)的傳質(zhì)阻力，另一方面又有可能形成硅酸鹽垢，是不利因素，應(yīng)及時(shí)通過(guò)膜清洗去除。

2.2 膜結(jié)垢

產(chǎn)生結(jié)垢的主要原因是濃差極化現(xiàn)象造成的，當(dāng)成垢鹽的濃度超過(guò)其飽和濃度時(shí)就會(huì)發(fā)生結(jié)垢，濃差極化程度越嚴(yán)重，要達(dá)到相同流量，所消耗的能量就越多，對(duì)膜的損害就越大。

2.3 不當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)清洗方法

RO系統(tǒng)清洗維護(hù)工作具有重要的意義，它與設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)壽命、使用質(zhì)量有著直接的關(guān)系，對(duì)膜組件如何選擇清洗藥劑的劑型、頻率、時(shí)間等參數(shù)對(duì)膜元件壽命有著重要影響，其清洗方案應(yīng)該根據(jù)膜污染或結(jié)垢的具體情況而定。

3 技術(shù)改進(jìn)措施

3.1 提升系統(tǒng)預(yù)處理能力。

3.1.1 超濾斷絲堵漏技術(shù)實(shí)施。

銀前化水超濾設(shè)備已安全運(yùn)行三年，達(dá)到廠家承諾使用壽命，出水污染指數(shù)明顯偏高，2008年2月份達(dá)到 4.0～5.0，為延長(zhǎng)其使用壽命，對(duì)超濾進(jìn)行修復(fù)使用，根據(jù)超濾內(nèi)部結(jié)構(gòu)，對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)堵漏，具體步驟如下：

檢測(cè)：將氮?dú)鈮毫刂圃?.1 MPa，空氣進(jìn)口閥門關(guān)閉，記錄初始?jí)毫Γ舢a(chǎn)水口的壓力衰減低于預(yù)計(jì)壓降，此超濾單元將被關(guān)閉，如果膜泄露，通過(guò)上端出水口管可見(jiàn)上端主管有氣泡產(chǎn)生。

堵漏：將毛細(xì)管注滿水，排盡空氣，然后從產(chǎn)水口加入氮?dú)猓^超濾膜組件封膠端面，若有連續(xù)氣泡冒出，可判定此根毛細(xì)管已發(fā)生破裂，然后用同樣的方法找出此毛細(xì)管的另一端頭，待端面干燥后用牙簽和pvc膠堵住毛細(xì)管兩端，使其與系統(tǒng)隔離，這樣已經(jīng)報(bào)廢的超濾膜元件又可恢復(fù)使用。

3.1.2 纖維過(guò)濾器氮?dú)廨o助反洗技術(shù)改進(jìn)。

實(shí)施了“氮?dú)廨o助反洗管路改造”，敷設(shè)管道將氮?dú)庖肜w維過(guò)濾器輔助反洗，“氮?dú)狻本哂凶銐虻膲毫Γ梢孕纬勺銐虻臎_力。首先將過(guò)濾器內(nèi)的水放掉一部分通氮?dú)夥聪? min，從排空口排空。然后將過(guò)濾器加反洗水二分之一，通氮?dú)鈨煞昼姡瑥呐趴湛谂趴眨僦貜?fù)一次即可。經(jīng)改造，預(yù)處理水質(zhì)得到改善，周期出水量大大提高。

3.2 探究先進(jìn)的膜元件化學(xué)清洗方法。

3.2.1 膜元件分段清洗工藝改進(jìn)。

膜法水處理膜元件的污染，通常污染時(shí)漸進(jìn)式發(fā)展的，如不盡早控制，污染將會(huì)在較短時(shí)間內(nèi)損壞膜元件，由于一段二段串連運(yùn)行，導(dǎo)致兩段產(chǎn)生不同的污染，一段作為第一道進(jìn)水主要受到金屬氧化物、膠體的污染；二段進(jìn)水采用一段濃水，主要受到無(wú)機(jī)物結(jié)垢以及二氧化硅沉積物的污染。因此在化學(xué)清洗時(shí)應(yīng)針對(duì)不同的污染采用不同的藥劑進(jìn)行分段清洗。本套系統(tǒng)設(shè)設(shè)計(jì)之初并未考慮分段清洗，造成了膜污染加劇，清洗效果不徹底，嚴(yán)重影響膜元件使用壽命。車間實(shí)施了分段清洗改造，實(shí)現(xiàn)了分段先清洗，大大提高了清洗效果，減少了清洗頻次。

3.2.2 調(diào)整超濾化學(xué)清洗方案，提高化學(xué)清洗效果

以往的化學(xué)清洗，清洗液從進(jìn)水口進(jìn)，從產(chǎn)水和濃水側(cè)循環(huán)回來(lái)，這個(gè)過(guò)程與超濾產(chǎn)水的水流方向一致，對(duì)于附著在絲管內(nèi)壁的污物既有向前的沖刷作用，也有清洗液由濃水到產(chǎn)水的過(guò)濾作用，在這種情況下，絲管內(nèi)壁的污物就不徹底易清洗。因此，對(duì)超濾清洗步驟作如下調(diào)整：

(1)增加低流量循環(huán)和浸泡的時(shí)間，每項(xiàng)不少于3 h。

(2)提高清洗液的溫度在35～38℃。

(3)在高流量循環(huán)時(shí)將超濾產(chǎn)水回水閥關(guān)閉，使之在高流量循環(huán)時(shí)不再發(fā)生過(guò)濾現(xiàn)象，使附著物更容易沖刷掉。

(4)采用反洗泵水沖，經(jīng)過(guò)5-6個(gè)小時(shí)的浸泡循環(huán)，附著在絲管內(nèi)壁的污物已經(jīng)松軟，這時(shí)用反洗泵對(duì)超濾進(jìn)行反向水流沖洗，方向是從超濾絲管的外壁向內(nèi)流，從進(jìn)水口和濃水口處流出，這樣就能夠?qū)Ω街诮z管內(nèi)壁的污物徹底沖刷干凈，從而達(dá)到了最佳的化學(xué)清洗效果。

3.3 創(chuàng)新膜元件“復(fù)蘇”修舊利廢新方法。

在實(shí)際工作中，由于有一些一段生物污染嚴(yán)重的膜被替換下來(lái)，需做好保存保護(hù)措施。車間采用的將膜元件保存在密封的容器中，保存液是1%的亞硫酸氫鈉。亞硫酸氫鈉不僅能抑制微生物的產(chǎn)生，而且還能對(duì)已形成的生物污染具有清洗作用，因此系統(tǒng)中替換下來(lái)的舊膜均被放置于盛滿亞硫酸氫溶液的容器內(nèi)浸泡，下次檢修時(shí)，可對(duì)系統(tǒng)中的損壞膜機(jī)型替換，可有效延長(zhǎng)膜元件壽命。

經(jīng)過(guò)車間人員的精心維護(hù)，車間膜法水處理系統(tǒng)以安全穩(wěn)定運(yùn)行5年，大大超過(guò)了廠家承諾的3年，為企業(yè)節(jié)約成本100余萬(wàn)元，在延長(zhǎng)膜元件使用壽命方面積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

4 效果評(píng)價(jià)

以上措施實(shí)施后，預(yù)處理效果明顯提高，保證了膜法水處理進(jìn)水水質(zhì)合格，統(tǒng)計(jì)2011年5個(gè)月以來(lái)的膜法水處理進(jìn)水水質(zhì)見(jiàn)表1。（以月平均為準(zhǔn)）

表1 膜法水處理進(jìn)水水質(zhì)

對(duì)2011年9月份膜法水處理的壓差情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，見(jiàn)表2所示。

表2 膜法水處理壓差數(shù)據(jù) MPa

由統(tǒng)計(jì)表可看出，經(jīng)過(guò)化學(xué)清洗，壓差最高0.26 MPa，最低 0.22 MPa，平均 0.25 MPa，取得了預(yù)期效果。化學(xué)清洗效果明顯提高，壓差降低，避免暴膜現(xiàn)象的發(fā)生，有效延長(zhǎng)了膜元件使用壽命，目前水處理膜已經(jīng)安全運(yùn)行6年，超出廠家承諾壽命3年以上。