王淼　郜小晶　付思淇　張獻(xiàn)彬

摘 要：某鋼鐵企業(yè)污水處理廠深處理原有三套反滲透裝置，2005年投入運(yùn)行，其一期反滲透水設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為300 m3/h，設(shè)計(jì)為開二備一。隨著用戶單位產(chǎn)品設(shè)備配套升級(jí)對(duì)一級(jí)反滲透水用量不斷上升，整體供水系統(tǒng)已出現(xiàn)反滲透成品水供應(yīng)嚴(yán)重不足的情況。經(jīng)多方成員討論、研究根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用情況，優(yōu)化機(jī)組整體布局、調(diào)整主要元件選型，新增一套反滲透機(jī)組以最大程度發(fā)揮反滲透生產(chǎn)能力。筆者通過(guò)一年的水量觀察和設(shè)備進(jìn)水壓力、段間壓差、產(chǎn)水電導(dǎo)、電量消耗等運(yùn)行數(shù)據(jù)的記錄和計(jì)算，驗(yàn)證了通過(guò)優(yōu)化機(jī)組整體布局、正確選型可降低企業(yè)生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，也為其他鋼鐵企業(yè)在污水處理系統(tǒng)優(yōu)化和選型上提供了參考。

關(guān)鍵詞：反滲透;抗污染;節(jié)能降耗

中圖分類號(hào)：X703文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-1064（2022）03-00-03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2022.03.002

某鋼鐵企業(yè)污水處理廠水處理原有三套反滲透裝置，2005年投運(yùn)，其一期反滲透水設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為300 m3/h，設(shè)計(jì)為開二備一。隨著用戶單位產(chǎn)品設(shè)備配套升級(jí)對(duì)一級(jí)反滲透水的用量不斷上升，峰值達(dá)到500 m3/h，經(jīng)常維持在400 m3/h左右。而反滲透機(jī)組的生產(chǎn)特點(diǎn)是，根據(jù)水質(zhì)、反滲透膜堵塞情況定期進(jìn)行清洗，以恢復(fù)機(jī)組產(chǎn)水能力。這時(shí)，整個(gè)污水處理廠深處理反滲透水產(chǎn)量進(jìn)一步下降。盡管采取技術(shù)改造措施，略微提升了污水處理廠產(chǎn)水能力，但供應(yīng)不足時(shí)還需采取從其他軟水站調(diào)入二級(jí)軟水等辦法，仍然面臨著一級(jí)反滲透水供應(yīng)不足的局面。污水處理廠在原有的生產(chǎn)布局下新增一套反滲透機(jī)組，改善了反滲透機(jī)組化學(xué)清洗產(chǎn)水量不足的情況。新增的反滲透機(jī)組根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用情況，優(yōu)化機(jī)組整體布局、調(diào)整主要元件選型，最大程度增加了反滲透生產(chǎn)能力[1]。

方案采用的是某公司生產(chǎn)的反滲透膜元件，該反滲透膜屬于高耐用、抗污染、抗生物污染的苦咸水反滲透膜元件。該反滲透膜元件是業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的抗污染反滲透膜元件，其設(shè)計(jì)旨在有效提高系統(tǒng)對(duì)生物污染的耐受性。超低壓差設(shè)計(jì)允許系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更好的水流平衡，這就意味著在廢水處理等生物污染較普遍的環(huán)境中，水流可以被更均勻地分布到系統(tǒng)各個(gè)元件中。該產(chǎn)品還采用了市場(chǎng)上可靠耐用的反滲透膜材料，能夠有效抵抗有機(jī)污染物，清潔效果好、能耗低，并具備較高的溶質(zhì)去除率。

1 反滲透機(jī)組系統(tǒng)性能檢測(cè)

“187.5 m3/h反滲透機(jī)組”系統(tǒng)性能測(cè)試于2020年2月15日0時(shí)開始正式記錄數(shù)據(jù)，截至2020年2月17日24時(shí)測(cè)試結(jié)束。整個(gè)測(cè)試時(shí)間持續(xù)72小時(shí)。要求測(cè)試期間，設(shè)備各主要運(yùn)行指標(biāo)符合合同技術(shù)協(xié)議內(nèi)容。

“187.5 m3/h反滲透機(jī)組”72小時(shí)試車考核要求包括：產(chǎn)品水量187.5 m3/h;回收率≥67%;設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)、管道無(wú)漏水現(xiàn)象。

72小時(shí)連續(xù)系統(tǒng)性能數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表1所示。

4#反滲透機(jī)組連續(xù)運(yùn)行72小時(shí)統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)運(yùn)行數(shù)據(jù)：產(chǎn)水量：198.67 m?/h;段間壓差0.07 MPa;產(chǎn)水電導(dǎo)：24.3 us/cm;回收率：70.5%;脫鹽率：99.1%;4#反滲透機(jī)組系統(tǒng)性能平均數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他三套反滲透機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)。

2 反滲透機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)比

通過(guò)一月至六月反滲透機(jī)組運(yùn)行，分析段間壓差（如圖1）、匯總產(chǎn)水量（如圖2）、進(jìn)水壓力、產(chǎn)水電導(dǎo)、電量消耗等運(yùn)行數(shù)據(jù)，并與1#～3#反滲透機(jī)組對(duì)比。

1#～4#反滲透機(jī)組段間壓差數(shù)據(jù)對(duì)比如圖1所示。

1#～4#反滲透機(jī)組產(chǎn)水量數(shù)據(jù)對(duì)比如圖2所示。

1#～4#反滲透機(jī)組進(jìn)水壓力數(shù)據(jù)對(duì)比如圖3所示。

1#～4#反滲透機(jī)組高壓泵電流數(shù)據(jù)對(duì)比如圖4所示。

1#～4#反滲透機(jī)組在進(jìn)水水質(zhì)相似條件下，產(chǎn)水電導(dǎo)數(shù)據(jù)對(duì)比如圖5所示。

根據(jù)數(shù)據(jù)對(duì)比情況可以看出，4#反滲透機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)與1#～3#反滲透機(jī)組數(shù)據(jù)對(duì)比，4#反滲透段間壓差一直保持很低的狀態(tài)，在進(jìn)水水質(zhì)相似條件下的產(chǎn)水電導(dǎo)數(shù)值處于較低狀態(tài);在較高的產(chǎn)水量下，高壓泵電流明顯低于其他三臺(tái)高壓泵，說(shuō)明該反滲透機(jī)組對(duì)處理污水有較好的抗污染性，并且具有很好的節(jié)能效果。

3 反滲透機(jī)組化學(xué)清洗

反滲透機(jī)組一般達(dá)到以下情況：

當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)化流量降低10%～15%，系統(tǒng)脫鹽率降低10%～15%，操作壓力和段間壓差增加10%～15%時(shí)，反滲透機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)超出以上運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)后，應(yīng)進(jìn)行化學(xué)清洗操作，恢復(fù)反滲透機(jī)組正常生產(chǎn)能力。

4#反滲透機(jī)組運(yùn)行至6月份的各項(xiàng)生產(chǎn)指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的對(duì)比表明，指標(biāo)均未達(dá)到反滲透裝置化學(xué)清洗標(biāo)準(zhǔn)。為確保反滲透機(jī)組運(yùn)行正常，于7月29日～7月31日進(jìn)行反滲透機(jī)組保護(hù)性化學(xué)清洗，清洗方法、藥劑種類與1#～3#反滲透機(jī)組清洗方式相同。清洗前后的產(chǎn)水量與運(yùn)行壓力對(duì)比，如圖6、圖7所示。

從4#反滲透機(jī)組清洗前后的數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出，清洗前后產(chǎn)水量增加，進(jìn)水壓力和段間壓差明顯下降。相比1#～3#反滲透機(jī)組，其在化學(xué)清洗時(shí)間上縮短3/5，在清洗藥劑的使用費(fèi)用上節(jié)省2/3以上。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)匯總分析以上數(shù)據(jù)可知，4#反滲透機(jī)組通過(guò)優(yōu)化機(jī)組整體布局、采用新型反滲透膜，達(dá)成以下目標(biāo)：具有較好的抗污染性能，能夠延長(zhǎng)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間，增加周期產(chǎn)水量;有效減少了反滲透機(jī)組化學(xué)清洗頻率，降低了設(shè)備維護(hù)成本;化學(xué)清洗pH值的耐受范圍可達(dá)到1～13，較寬的pH值范圍有助于實(shí)現(xiàn)針對(duì)膜污染物、有機(jī)化合物和無(wú)機(jī)鹽結(jié)垢等的有效清洗;降低能源消耗，節(jié)約生產(chǎn)運(yùn)行成本。

通過(guò)一年的使用統(tǒng)計(jì)，污水處理廠深處理2019年外輸水量387.4 m?/h;2020年4#反滲透投運(yùn)后，深處理外輸水量438.9 m?/h，平均每小時(shí)增加外供量51 t/h，每年為污水處理廠增收273.6萬(wàn)元。

設(shè)備運(yùn)行電費(fèi)方面：通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)儀器測(cè)量計(jì)算，4#反滲透機(jī)組平均每小時(shí)耗電量為114 kW·h，1#～3#反滲透機(jī)組平均耗電量132 kW·h。4#反滲透機(jī)組平均比1#～3#反滲透機(jī)組節(jié)約電量18K kW·h，每年可節(jié)約電費(fèi)約9.5萬(wàn)元（按0.6元/kW計(jì)算）。

反滲透機(jī)組能夠減少清洗時(shí)間和次數(shù)，可節(jié)省化學(xué)清洗藥劑數(shù)量的50%以上。按照每套反滲透機(jī)組清洗一次使用藥劑費(fèi)用3 000元/次，每年正常清洗4次計(jì)算：可得3 000元×4÷2=6 000元/年。合計(jì)每年將為污水處理廠增收：273.6萬(wàn)元+9.5萬(wàn)元+0.6萬(wàn)元=283.7萬(wàn)元。

4#反滲透機(jī)組延長(zhǎng)設(shè)備運(yùn)行周期，有效增加了設(shè)備周期產(chǎn)水量，在相同情況下比1#～3#反滲透裝置節(jié)能幅度高10%左右。此次新增4#反滲透機(jī)組，通過(guò)優(yōu)化機(jī)組整體布局和采用新型反滲透膜，達(dá)到了明顯降低設(shè)備運(yùn)行成本和人工成本的效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 陶氏化學(xué)公司.FILMTEC?反滲透和納濾膜元件產(chǎn)品與技術(shù)手冊(cè)[M].美國(guó)：陶氏化學(xué)公司，2017.0196B4B3-0396-4F43-9EE0-F9EAC59EAC16