反滲透裝置故障解決對策

王曉香　王國義

（1.中國科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所，甘肅　蘭州　730000；2.嘉峪關(guān)索通預(yù)焙陽極有限公司，甘肅　嘉峪關(guān)　735100）

·監(jiān)測與診斷·

反滲透裝置故障解決對策

王曉香1王國義2

（1.中國科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所，甘肅蘭州730000；2.嘉峪關(guān)索通預(yù)焙陽極有限公司，甘肅嘉峪關(guān)735100）

摘要：嘉峪關(guān)索通化學(xué)水處理站反滲透裝置產(chǎn)水量急劇下降，嚴重影響到汽輪機組的安全運行。針對此問題，進行全面調(diào)查分析，提出整改措施，在實施各項改造措施后，解決反滲透裝置產(chǎn)水量低的問題，提高運行效率，保證了汽輪機組的安全運行。

關(guān)鍵詞：反滲透裝置；產(chǎn)水量；電導(dǎo)率；穩(wěn)定運行

反滲透技術(shù)是一項新的膜分離技術(shù)，依靠反滲透膜在壓力下使溶液中的溶劑與溶質(zhì)進行分離的過程。利用反滲透膜對溶液的選擇透過性以及外界推動力的作用而克服滲透壓，以使溶劑通過滲透膜而分離。分離過程需滿足兩個條件：第一，操作壓力必須大于溶液的滲透壓；第二，反滲透膜需要較良好的選擇性及脫水性。由于反滲透膜的膜孔徑非常小（僅為1nm左右），因此能夠有效地去除水中的溶解鹽類、膠體、微生物、有機物等（去除率高達97%～98%）。但反滲透膜對原水的pH和溫度較為敏感。原水進入反滲透系統(tǒng)前需進行預(yù)處理，待原水水質(zhì)條件滿足反滲透膜處理要求之后，利用加壓泵將原水送入反滲透裝置，使原水經(jīng)過反滲透膜成為產(chǎn)水，原水中的無機鹽、有機物等被截留在進水一側(cè)而形成濃液，濃液可被回收或進行再處理。

反滲透技術(shù)在處理手段上屬于物理法，具有很多優(yōu)點：一是反滲透操作僅依靠壓力作為推動力，相對于其它傳統(tǒng)物理處理手段具有最低的能耗；二是反滲透在室溫環(huán)境下即可進行，無需發(fā)生相變；三是無需使用化學(xué)處理試劑，無化學(xué)廢液的排放，幾乎沒有環(huán)境污染；四是操作設(shè)備所需空間較小，設(shè)備占地面積小，操作簡單，無需頻繁維護。

一、工程背景

嘉峪關(guān)索通化學(xué)水處理站2012年8月投入運行，原水是酒鋼集團所供的生產(chǎn)水，水質(zhì)如下表1所示。

表1　進水水質(zhì)

1.工藝流程

嘉峪關(guān)索通化學(xué)水處理站處理工藝如圖1所示，其中反滲透裝置設(shè)計產(chǎn)水量為15t/h。

圖1　化學(xué)水處理工藝流程

2.設(shè)備配置

（1）原水箱：V=37.5m3。

（2）原水泵：Q=25m3/h。

（3）多介質(zhì)過濾器：Q=22m3/h。

（4）活性碳過濾器：Q=22m3/h。

（5）保安過濾器：5μ m。

（6） 反滲透裝置：Q=15m3/h、高壓泵：Q=20m3/h。

（7）中間水箱：V=37.5m3。

（8）中間水泵：Q=25m3/h。

（9）混合離子交換器：Q=15m3/h。

（10）除鹽水箱：V=45m3。

（11）絮凝劑加藥泵：Q=0~3.8L/h、H=1.0MPa。

（12）阻垢劑加藥泵：Q=0~3.8L/h、H=1.0MPa。

二、反滲透裝置故障

反滲透裝置投運后3個月產(chǎn)水量下降到7～8t/h；經(jīng)過藥劑清洗后，產(chǎn)水量最高提升到12t/h；再運行3個月后產(chǎn)水量又降到4～5t/h，進水壓力上升到2.3MPa左右，膜間壓力上升到2.15MPa左右，濃排壓力上升到2.1MPa左右，出水電導(dǎo)率上升到35～40μ S/cm。

為了確保出水水質(zhì)和提高產(chǎn)水量，運行人員不得不每天對反滲透裝置進行清洗，但反滲透裝置運行4 ～8h后，產(chǎn)水量就開始下降；同時，由于產(chǎn)水電導(dǎo)率過高，加重了混合離子交換器的負擔，造成混合離子交換器僅運行2天后失效。混合離子交換器失效后要用鹽酸、火堿進行再生，造成鹽酸、火堿用量成倍增長，導(dǎo)致化學(xué)水處理站運行費用居高不下；更為嚴重的是，因化學(xué)水處理站除鹽水不能保證余熱鍋爐最低安全用水量，造成余熱鍋爐減負荷，犧牲發(fā)電量來維持余熱發(fā)電系統(tǒng)運行的不利地步。

針對上述故障現(xiàn)象，首先從嘉峪關(guān)索通化學(xué)水處理站工藝流程及所配設(shè)備進行調(diào)查。

三、故障原因分析

通過對嘉峪關(guān)索通化學(xué)水處理站工藝流程深入調(diào)查了解，再結(jié)合反滲透膜本身的性質(zhì)及運行過程中的工藝要求，還有同類廢水反滲透處理工藝的配置及運行參數(shù)，得出造成嘉峪關(guān)索通化學(xué)水處理站反滲透裝置產(chǎn)水量低的原因，有以下幾方面。

1.主要原因

（1）沒有水溫加熱裝置，在冬季原水水溫低于10℃，水分子活性減弱，黏滯性增大，造成反滲透膜效率降低。

（2）原水水質(zhì)較好，在化學(xué)水處理工藝流程過程中不應(yīng)加絮凝劑，絮凝劑是大分子有機物，很容易引起膜的污染和堵塞。

（3）保安過濾器過濾精度低。

（4）阻垢劑加藥量過少，并且投加比例不合適，導(dǎo)致膜容易結(jié)垢堵塞。

2.次要原因

（1）反滲透裝置停機后，沒有及時用軟水清洗。

（2）每天對多介質(zhì)過濾器和活性碳過濾器進行清洗，破壞了過濾層。

四、改進對策

第一、用飽和蒸汽加熱原水，將原水溫度控制在15～30℃。

第二、停止添加絮凝劑，減少絮凝劑對反滲透膜的影響，尤其是大劑量絮凝劑對反滲透膜的影響。

第三、增加反滲透專用阻垢劑投加量。

第四、根據(jù)現(xiàn)場調(diào)整濃縮反滲透阻垢劑配比，找到最佳配比方案。

第五、更換濾孔為3μ m的保安過濾器芯。

第六、反滲透裝置運行2h，就要沖洗2min，防止反滲透膜間積垢。

第七、多介質(zhì)過濾器和活性炭過濾器進出水壓差達到0.04MPa時，再進行反沖洗。

五、改進后的效果

按照改進對策，對化學(xué)水處理站工藝流程、加藥量、操作程序等進行改進或整改后，反滲透裝置運行正常，效果明顯。

經(jīng)過8個月的穩(wěn)定運行，產(chǎn)水量14~15t/h，進水壓力保持在1.1MPa左右，膜間壓力保持在1.0MPa左右，濃排壓力保持在0.9MPa左右，出水電導(dǎo)率在15~17μ S/cm，運行非常穩(wěn)定。混合離子交換器再生周期延長，從改進前的1~2天 延長到現(xiàn)在的12~15天，改進后的工藝流程見圖2，節(jié)約運行費用，具體數(shù)額如表2所示。

圖2　改進后工藝流程

表2　運行費用節(jié)約

參考文獻：

[1]牛濤濤,李振玉.近年來國內(nèi)反滲透技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用狀況[J].廣州環(huán)境科學(xué),2008.

[2]吳昊,張盼月,蔣劍虹等,反滲透技術(shù)在重金屬廢水處理與回用中的應(yīng)用[J].工業(yè)水處理，2007（6）:6-9.

[3]鄭晨，祖學(xué)卉，反滲透技術(shù)簡介與應(yīng)用分析.遼寧化工，2014,43（3）：308-311.

中圖分類號：TK223.5

文獻標識碼：B

文章編號：1671-0711（2016）01-0062-03

基金項目：中科院儀器功能開發(fā)與技術(shù)創(chuàng)新項目（2106gl04）；創(chuàng)新研究群體科學(xué)基金《冰凍圈與全球變化》（41121001）

收稿日期：（2015-11-24）