馬 達(dá)

（國(guó)投新疆羅布泊鉀鹽有限責(zé)任公司動(dòng)力廠,新疆 哈密 839000）

1 前言

隨著水處理技術(shù)的不斷進(jìn)步，水處理工藝的日益更新，反滲透裝置自上世紀(jì)八十年代進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)后經(jīng)過(guò)近三十年的應(yīng)用，一直以其產(chǎn)水水質(zhì)穩(wěn)定、占地面積小、無(wú)環(huán)境污染、維護(hù)量小等優(yōu)異特點(diǎn)作為成熟的預(yù)脫鹽工藝在各個(gè)行業(yè)的水處理系統(tǒng)中廣泛使用。

在目前的膜法水處理工藝中，反滲透裝置的運(yùn)行穩(wěn)定是關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的重要因素，而決定反滲透裝置運(yùn)行是否穩(wěn)定主要取決于進(jìn)水條件及運(yùn)行維護(hù)。

2 膜法水處理技術(shù)概述

全膜法(Integrated Membrane Technology)水處理工藝是圍繞先進(jìn)的膜科技而提出的全新的水處理工藝設(shè)計(jì)理念。它將不同的膜工藝有機(jī)地組合在一起，采用“超濾→反滲透→EDI”的組合工藝，達(dá)到高效去除污染物以及深度脫鹽的目的，滿(mǎn)足各種用途的水質(zhì)要求。

上述工藝中，超濾、反滲透、EDI 三種膜分離的技術(shù)分別作為預(yù)處理、預(yù)脫鹽和精脫鹽，把原水制備成滿(mǎn)足各種鍋爐補(bǔ)給水要求的高純水。

超濾是利用物理截留的方式去除水中一定顆粒大小的雜質(zhì)，超濾的產(chǎn)水水質(zhì)要好于傳統(tǒng)的多介質(zhì)過(guò)濾，即使原水是水質(zhì)很差的廢水，超濾產(chǎn)水的 SDI 也可以穩(wěn)定在 3 以下，這樣就大大延長(zhǎng)了下游反滲透膜的壽命。

反滲透是在壓力驅(qū)動(dòng)下，選擇性地去除 98%以上的無(wú)機(jī)離子，但產(chǎn)水還不能滿(mǎn)足中、高壓鍋爐的用水要求。

EDI（Electrodeionization）技術(shù)則是依靠電場(chǎng)作用，去除水中的無(wú)機(jī)離子，是近年來(lái)出現(xiàn)的一項(xiàng)革新的高/超純水制備技術(shù)。它把傳統(tǒng)的電滲析技術(shù)和離子交換技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，既克服了電滲析不能深度脫鹽的缺點(diǎn)，又彌補(bǔ)了離子交換不能連續(xù)工作、需消耗酸堿再生的不足。其產(chǎn)水水質(zhì)滿(mǎn)足鍋爐用水對(duì)電阻率、硬度和硅等要求。

一般目前的水處理系統(tǒng)均采用超濾裝置作為預(yù)處理，反滲透裝置作為預(yù)脫鹽系統(tǒng)，EDI或離子交換作為深度除鹽系統(tǒng)，因此在深度除鹽系統(tǒng)前面的超濾反滲透系統(tǒng)稱(chēng)為雙膜系統(tǒng)。

3 雙膜系統(tǒng)在國(guó)投羅布泊鉀鹽有限責(zé)任公司的應(yīng)用

3.1 系統(tǒng)介紹

3.1.1 水源及水質(zhì)

（1）水源：補(bǔ)給水主要水源取自距電站320公里的新疆若羌縣境內(nèi)米西鎮(zhèn)（36團(tuán)）西南部地下水，經(jīng)輸水管線引至鉀肥基地，在基地內(nèi)建設(shè)大型蓄水池，滿(mǎn)足鉀肥生產(chǎn)和電站等生產(chǎn)生活用水需要。

（2）水質(zhì)（見(jiàn)表1）

3.1.2 系統(tǒng)流程

生水→原水箱→原水泵→換熱器→多介質(zhì)過(guò)濾器→超濾裝置→超濾產(chǎn)水箱→反滲透給水泵→保安過(guò)濾器→高壓泵→反滲透裝置→淡水箱→淡水泵→陽(yáng)離子交換器→二氧化除碳器→中間水箱→中間水泵→陰離子交換器→混床除鹽水箱→除鹽水泵→主廠房

3.1.3 系統(tǒng)主要設(shè)備參數(shù)

（1）超濾膜型號(hào)及參數(shù)

膜型號(hào)：SFP-2860

膜廠家：DOW（陶氏）

單套出力：160m3/h，共 4套

（2）反滲透膜型號(hào)及參數(shù)

膜型號(hào)：BW30-400 FR抗污染膜

膜廠家：DOW（陶氏）

單套出力： 100m3/h，共4套；

3.2 系統(tǒng)的運(yùn)行及維護(hù)

3.2.1 超濾系統(tǒng)

進(jìn)水水質(zhì)及水溫控制。雖然超濾膜對(duì)pH、濁度、COD等水質(zhì)指標(biāo)適應(yīng)范圍較寬且原水一般都符合要求，但長(zhǎng)期的運(yùn)行對(duì)超濾也將形成一定的污染。為降低超濾的污堵速率，對(duì)超濾進(jìn)水水質(zhì)的監(jiān)控是非常重要的，因此在日常的運(yùn)行過(guò)程中每天對(duì)進(jìn)水濁度、PH、COD進(jìn)行監(jiān)控，防止進(jìn)水水質(zhì)的突變而造成超濾裝置的超負(fù)荷運(yùn)行，另外超濾進(jìn)水保證一定的余氯可以防止微生物滋生，一般控制在0.1-0.3mg/L。

超濾膜的清水透過(guò)率與進(jìn)水溫度有關(guān)。在給定的壓力下，透過(guò)膜的清水通量隨溫度的增高而增高。通過(guò)預(yù)加熱，提高進(jìn)水溫度，既可增加超濾效率，也為除鹽工藝作準(zhǔn)備，但溫度的提高對(duì)于細(xì)菌的繁殖又起到了催化的作用，細(xì)菌的繁殖又將引起出水濁度的增加，因此合適的水溫對(duì)超濾裝置來(lái)講是至關(guān)重要的，在日常的運(yùn)行過(guò)程中基本控制在20-25℃。

3.2.2 運(yùn)行指標(biāo)控制

出水濁度與SDI值是監(jiān)測(cè)超濾過(guò)濾效果的主要指標(biāo)，確保超濾出水的SDI值均≤3，濁度≤1NTU，超濾裝置的壓差一般控制＜0.08MPa以下。

超濾每個(gè)膜元件都由很多中空纖維管組成，其中任何一根斷裂都會(huì)影響出水水質(zhì)，如出現(xiàn)出水指標(biāo)超標(biāo)時(shí)，及時(shí)進(jìn)行斷絲檢測(cè)。為了保證出水質(zhì)量，系統(tǒng)在每年都定期對(duì)超濾膜元件進(jìn)行斷絲檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)斷絲及時(shí)封堵。

3.2.3 超濾系統(tǒng)的反洗及加強(qiáng)（加藥）反洗

由于水中雜質(zhì)在超濾膜表面的截留，膜的過(guò)濾阻力逐漸增加，過(guò)濾水量會(huì)隨時(shí)間下降，反洗可以恢復(fù)超濾膜的膜通量。在多個(gè)反洗周期后進(jìn)行一次加強(qiáng)（加藥）反洗將大大延長(zhǎng)化學(xué)清洗的周期。

針對(duì)系統(tǒng)的進(jìn)水水質(zhì)及運(yùn)行工況，在日常的運(yùn)行中的反洗周期控制為30分鐘，加強(qiáng)（加藥）反洗控制為48個(gè)反洗周期。

3.2.4 超濾系統(tǒng)的化學(xué)清洗

雖然反洗及加強(qiáng)反洗可以迅速恢復(fù)膜通量，提高產(chǎn)水量，但并不能完全恢復(fù)膜通量，在運(yùn)行一段時(shí)間后，需要進(jìn)行化學(xué)清洗。

化學(xué)清洗時(shí)，根據(jù)膜元件污染的性質(zhì)不同，需采用不同的清洗液。一般來(lái)說(shuō)，用兩種清洗劑聯(lián)合連續(xù)清洗，以使兩種清洗效果互補(bǔ)。超濾膜的污染可分為三種形式：

（1）雜質(zhì)和有機(jī)物污染型；

（2）有機(jī)物污染兼有金屬化合物污染或硅漬；

（3）主要由鐵和錳，或水中所溶的金屬引起的污染。

超濾裝置常用的化學(xué)清洗劑有：酸、堿、螯合劑、氧化劑和專(zhuān)用清洗劑等。合理選用超濾裝置清洗藥劑對(duì)超濾系統(tǒng)的連續(xù)正常運(yùn)行有較大的影響。在對(duì)超濾裝置的化學(xué)清洗上選擇了歐美材料的CLN711 CLN771專(zhuān)用膜清洗保護(hù)劑而放棄了傳統(tǒng)的酸堿清洗。系統(tǒng)運(yùn)行至今性能基本沒(méi)有衰減，膜的整體使用壽命將大大高于工程建設(shè)單位提出的期限。

3.2.5 反滲透系統(tǒng)

（1）進(jìn)水水質(zhì)及水溫控制。眾所周知，反滲透裝置的進(jìn)水水質(zhì)及水溫控制對(duì)于反滲透裝置的出水水質(zhì)、水量、使用壽命等的重要。因此在運(yùn)行過(guò)程中需嚴(yán)格控制，日常的控制指標(biāo)如下：

表2 反滲透進(jìn)水控制指標(biāo)

（2）結(jié)垢及微生物控制。由于進(jìn)水的硬度及堿度以及含鹽量較高，反滲透裝置在回收率75%的情況下濃水水質(zhì)將是進(jìn)水的4倍左右，因此反滲透裝置極易結(jié)垢。在設(shè)備的運(yùn)行中除控制好回收率、濃水流量外對(duì)于阻垢劑的選用也是非常重要的。經(jīng)試驗(yàn)篩選使用了歐美材料的CP518阻垢劑，加藥量為3.5mg/l，使用效果良好，反滲透膜結(jié)垢趨勢(shì)較小，系統(tǒng)運(yùn)行中沒(méi)有因阻垢劑原因造成結(jié)垢而進(jìn)行化學(xué)清洗。

反滲透裝置的細(xì)菌微生物污染在目前的反滲透系統(tǒng)應(yīng)用中日益受到了重視。一般目前系統(tǒng)都采用氧化劑處理系統(tǒng)中的細(xì)菌微生物，在反滲透進(jìn)口再用還原劑還原，但這樣的措施并不能保證反滲透裝置的微生物污染，因此在還原劑后添加非氧化性殺菌劑將反滲透裝置的細(xì)菌微生物污染風(fēng)險(xiǎn)降至最低。

系統(tǒng)在運(yùn)行初期采用次氯酸鈉+還原劑的傳統(tǒng)方式進(jìn)行殺菌，在一年后采用了歐美材料的TBC9527非氧化性殺菌劑添加在還原劑后，加藥量為2-3mg/l，反滲透裝置的清洗周期從3個(gè)月延長(zhǎng)到了6個(gè)月。

（3）運(yùn)行指標(biāo)控制。脫鹽率、產(chǎn)水量、系統(tǒng)壓差、回收率是監(jiān)測(cè)反滲透的主要指標(biāo)，在日常的運(yùn)行中對(duì)于其指標(biāo)的控制為脫鹽率≥98%，回收率75%，系統(tǒng)壓差≤0.3MPa，產(chǎn)水量≥100m3/h。運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)指標(biāo)的異常及時(shí)查找原因，及時(shí)恢復(fù)。

（4）反滲透系統(tǒng)化學(xué)清洗。雖然在工藝上對(duì)反滲透裝置做了各種保護(hù)措施，但在運(yùn)行一段時(shí)間后，反滲透膜不可避免地受到一些污染而需要進(jìn)行化學(xué)清洗。

在膜表面沉積的污垢有很多種，他們會(huì)降低滲透水流量，使給水壓力、壓差或鹽透過(guò)率上升，或者有時(shí)會(huì)同時(shí)產(chǎn)生這些不利因素。常見(jiàn)污染物有：

1）碳酸鈣垢；

2）硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸鍶垢；

3）水和金屬氧化物垢（包括鐵、錳、鎳、銅等）；

4）硅垢；

5）膠體沉積物（無(wú)機(jī)）；膠體沉積物（無(wú)機(jī)、有機(jī)混合體）；

6）有機(jī)沉積物（自然產(chǎn)物）；有機(jī)沉積物（人為產(chǎn)物）；

7）生物滋長(zhǎng)（細(xì)菌、真菌、霉菌等）。

通常我們要清洗的是上述多種污染物的混合物。反滲透裝置常用的化學(xué)清洗劑有：酸、堿、螯合劑、表面活性劑和專(zhuān)用清洗劑等。合理選用反滲透裝置清洗藥劑對(duì)反滲透系統(tǒng)的連續(xù)正常運(yùn)行有較大的影響。清洗液的溫度對(duì)清洗效果的影響極大。在合理的溫度范圍中,盡可能地提高清洗液溫度可更有效地恢復(fù)膜的原有性能。這是因?yàn)椋狠^高的清洗溫度可以使清洗液的溶解度和洗滌能力有所提高；另外高于正常工作溫度的清洗液有助于膜微孔的擴(kuò)張,促進(jìn)微孔內(nèi)污物的排出。

為了延長(zhǎng)膜的使用壽命，在對(duì)反滲透裝置的化學(xué)清洗上選擇了歐美材料的CLN711CLN751專(zhuān)用膜清洗保護(hù)劑而放棄了傳統(tǒng)的酸堿清洗。系統(tǒng)運(yùn)行至今性能基本沒(méi)有衰減，膜的整體使用壽命將大大高于工程建設(shè)單位提出的期限。

表4 反滲透的運(yùn)行工況

3.2.6 系統(tǒng)的運(yùn)行工況

以下為系統(tǒng)投運(yùn)來(lái)2010年底 -2014年底的運(yùn)行數(shù)據(jù)截錄，證明了系統(tǒng)的良好運(yùn)行。

4 結(jié)束語(yǔ)

雙膜系統(tǒng)因具有特殊的優(yōu)越性而在水處理系統(tǒng)中得到日益廣泛的應(yīng)用。但是雙膜系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)問(wèn)題有可能使許多技術(shù)力量不強(qiáng)的用戶(hù)遭受損失，雙膜工藝中進(jìn)水水質(zhì)、進(jìn)水壓力、膜壓差、流量、電導(dǎo)率回收率等是影響其系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要因素，因此要做好日常管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行參數(shù)的變化并調(diào)整設(shè)備運(yùn)行工況，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況確定各操作參數(shù)，并協(xié)調(diào)好它們之間的關(guān)系。

國(guó)投羅布泊鉀鹽有限責(zé)任公司雙膜系統(tǒng)經(jīng)過(guò)近五年時(shí)間的運(yùn)行，通過(guò)嚴(yán)格的日常管理和定期維護(hù)，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)良好，說(shuō)明雙膜系統(tǒng)只要運(yùn)行控制恰當(dāng)，維護(hù)及時(shí)合理，系統(tǒng)可以長(zhǎng)期、安全、穩(wěn)定地運(yùn)行，使用壽命也將大大提高。

[1]周柏青.全膜法水處理技術(shù)[Z].北京：中國(guó)電力出版社,2008.

[2]葉嬰齊.工業(yè)用水處理技術(shù)[Z].上?？茖W(xué)普及出版社,1995.