熱電化水站反滲透段間壓差異常的解決辦法

吳珉

（寶鋼集團八鋼公司能源中心）

1 問題的提出

八鋼熱電二期化水站采用反滲透處理法對預處理出水中的絕大部分鹽分進行脫除，化水站是水處理的核心和關鍵設備。為保證反滲透的正常運行，反滲透的段間壓差ΔP<0.25MPa。當反滲透運行壓差在短期內出現較快的上升，必須通過降低產水量來保證壓差，而產水量的下降又會影響除鹽水的正常供應。因此查找并排除反滲透運行壓差上升過快的原因是解決問題的關鍵。

2 反滲透系統段間壓差升高原因分析

熱電化水站反滲透工藝流程見圖1。

圖1 熱電化水站反滲透工藝流程

反滲透的設計產水量是85m3/h，當反滲透段間壓差增速過快時，為保證壓差，滿足安全運行，需要調整產水閥門來滿足壓差的要求，結果使產水流量變小，導致最低流量為69m3/h，除鹽產水量無法滿足生產需求。為了解決這一矛盾需要對反滲透進行化學清洗，使反滲透的壓差恢復正常。

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月對其中的4#反滲透的運行情況進行監測，有關參數見表1。

從表1可以看出，為保證反滲透的正常運行，平均每月對反滲透進行兩次化學清洗，而根據工藝設計，對于反滲透的化學清洗應該每3個月進行一次。而且從表1也可以看出隨著化學清洗的進行，其運行周期在不斷縮短，可見頻繁清洗對膜的使用壽命和運行效果有極不利的影響，單純依靠化學清洗保證段間壓差來滿足供水量的辦法解決不了根本問題，現場生產運行形成惡性循環。

為了找到熱電化水反滲透壓差異常升高的根本原因，首先對反滲透原水水質參數（見表2）進行了分析。

根據反滲透原水水質成分分析，可以看出由于鈣鎂離子及氨氮的存在，反滲透膜組件易結垢，滋生細菌，發生有機物污染等問題。為進一步查找出原因,停運4#反滲透系統，打開一段壓力容器進、出水端板檢查,發現在膜的入口端部、內壁上積有滑膩的黃白色粘稠狀、帶腥味的物質，出水端有綠色的物質，這些都是生物有機物污染的標志，由此可以確定反滲透的膜組件被生物、有機物污染。為了去除這些污染物，采用反滲透的化學清洗方法。然而通過對4#反滲透的分析，可以看出，經過化學清洗的反滲透仍然頻繁出現壓差升高的情況。

通過進一步的檢查發現：（1）不僅反滲透膜，其余的過水設施如反滲透前端的保安過濾器等設備也有生物污染物滋生，盡管對膜進行了清洗，但在水流的作用下將其余部件的生物污染物帶至膜結構中，結果造成了膜的污染。

（2）化學清洗過程中使用的藥劑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清洗方法對恢復膜的過濾性、流量具有重要影響。化學清洗過程的實質就是清洗藥劑與污染物的化學反應過程，清洗效果取決于反應的有效程度：清洗液可以到達污染層深處與污染物反應。傳統的循環、浸泡清洗方式在原水水質復雜的情況下，會造成二次污染。

3 反滲透段壓差異常的解決辦法

通過對反滲透壓差升高的原因進行分析，制定了一系列解決方案，并且逐步實施。

3.1 調整化學清洗方法

（1）當清洗液清洗反應后顏色加深且pH值由原來的大于10下降至7時,直接排放清洗液，避免污染物隨循環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污染物，用堿液先進行清洗，在pH>10的情況下，可以溶解膜表面的有機污染物，但也不可避免的產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，再用堿液清洗則進一步溶解了有機物。對系統進行酸堿洗之后，使用殺菌劑循環消毒，將洗除污垢后暴露出來的膜表面上滋生的微生物滅殺。

（3）在進行化學清洗的方法進行調整之前，對于化學清洗過程中清洗水泵出水流量、壓力及溫度等沒有給出具體的控制要求，調整后對這些指標提出了具體的控制要求。即先將清洗液加熱至30℃，關閉待清洗反滲透濃水出口閥，啟動清洗泵，開啟清洗泵出口閥并調節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,開啟反滲透一段清洗水進口門和清洗水回流門，循環45分鐘（根據清洗出水水質進行調整）。再關閉第一段清洗液進口門，開啟反滲透段間清洗液進口門和清洗水回流門，循環45分鐘（根據清洗出水水質進行調整）,清洗溫度不大于30℃。

3.2 對反滲透前端的設備及管路進行定期殺菌

對一級保安過濾器進水管路進行定期殺菌（見圖2），在保證正常供水的前提下，停運一級反滲透裝置及加藥系統，開啟殺菌劑泵并開大其行程至100%，對反滲透前端設備及管路進行殺菌。

3.3 調整非氧化殺菌劑的加藥量

傳統的非氧化殺菌劑的主要成分為異噻唑啉酮，具有殺菌作用，但反應時間長，用藥量大，這對于連續運行的反滲透系統難于控制。鑒于此，引進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、殺菌作用時間短（30分鐘）的特點，廣譜細菌滅活率可達99.99%以上，通過定期對反滲透進行短時間沖擊式投加，可以很好地對滋生在膜內的微生物消毒滅活并促使其剝落。

4 效果分析

通過采取以上措施，在2014年3月～4月對熱電化水站4#反滲透的運行情況進行了跟蹤監測，監測指標見表3。

對反滲透的壓差異常問題，采取相應的改進和防范措施后，對調整前后一級4#反滲透產水流量進行了對比，見圖3。

由表3及圖3數據可看出，通過有效地控制反滲透膜的污染狀況才是穩定控制段間壓差的可靠方法，利用上述的運行管理方法，能夠將段間壓差保持在理想狀態，膜的清洗次數明顯減少，反滲透的產水量得以維持在85m3/h，保證了化水站的安全經濟運行。

5 結束語

對于熱電化水站反滲透水處理工藝系統這種較為復雜的流程，要保持好的運行效果僅僅改善某一方面是不夠的，需要從整個工藝流程進行監控，從源頭進行控制。在日常的運行操作過程中還應對重點因素嚴格掌控，保證運行效果的穩定。例如：

（1）加強反滲透運行壓差的監控，使反滲透的段間壓差ΔP<0.25MPa。

（2）監控原水水質，及時調整絮凝劑加藥量,使絮凝劑的投加量為10～20 mg/L。

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

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

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