馮 靜
（河鋼大河能源環(huán)境科技有限公司承德分公司）
在冶金行業(yè)中，雙膜法 “超濾+反滲透”在鋼鐵企業(yè)中水回用方面有著廣泛的應(yīng)用與實踐?；诜€(wěn)定超濾產(chǎn)水量、延長反滲透膜使用壽命的目的，在全面分析和解決各種影響因素和問題的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)介紹了超濾、反滲透運(yùn)行維護(hù)措施和管理經(jīng)驗，特別是對回用中水含有焦化排水和提釩處理排水作為水源的反滲透運(yùn)行狀況，反滲透膜的日常在線清洗保護(hù)，延長反滲透膜使用壽命的研究與討論，以及出現(xiàn)重度有機(jī)物污染后離線清洗恢復(fù)性能的必要性。
關(guān)鍵詞： 超濾 反滲透 中水回用 運(yùn)行維護(hù) 清洗 結(jié)垢 重度污染 性能恢復(fù)
1 前言
冶金行業(yè)污廢水的再生利用是提高水資源利用率、降低生產(chǎn)成本、減少污染的有效途徑。該污廢水具有水量大，便于回用的特點，因此鋼鐵企業(yè)多采取污廢水回收經(jīng)污水廠處理為可循環(huán)使用的中水，再經(jīng)反滲透深度除鹽優(yōu)化處理，作為鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)的給水、循環(huán)水的軟水補(bǔ)充，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
2 研究內(nèi)容
某鋼鐵廠1000m3/h一級除鹽水系統(tǒng)為“超濾+反滲透”系統(tǒng)，原水采用生產(chǎn)地下新水、污水處理廠回用中水和風(fēng)機(jī)循環(huán)水三種水源按比列混合使用。該系統(tǒng)產(chǎn)水為高爐密閉、燒結(jié)余熱、煉鋼汽化冷卻、連鑄結(jié)晶器提供充足的除鹽水以及改善循環(huán)水水質(zhì)。針對該系統(tǒng)運(yùn)行時間長，水源水質(zhì)不穩(wěn)定，重點對超濾、反滲透工藝進(jìn)行研究及實踐，確定其穩(wěn)定運(yùn)行的影響因素并制定有效措施，確保反滲透系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方面取得良好效果。
2.1 超濾系統(tǒng)
超濾系統(tǒng)的前置處理設(shè)施為盤式過濾器，過濾精度為100µm，其運(yùn)行和反洗為全自動PLC控制。
過濾器依據(jù)進(jìn)、出口壓差或者時間進(jìn)行自動反洗。在過濾器組套內(nèi)單體過濾元件反洗過程應(yīng)輪流交替進(jìn)行，自動切換工作、反洗狀態(tài)，確保整套過濾器連續(xù)出水。每套過濾器的出力能滿足超濾裝置的實際產(chǎn)水量。過濾器蝶片材質(zhì)選用高強(qiáng)度聚丙烯塑料，本體管道材質(zhì)為不銹鋼。盤式過濾器共8臺，單臺正常產(chǎn)水量大于240m3/h，與原水泵及超濾成一對一串聯(lián)設(shè)置，即一臺原水泵配置一臺盤式過濾器。一臺盤式過濾器配置一列超濾設(shè)備。盤式過濾器出水直接接入超濾裝置。
超濾裝置具有除去水中的大分子顆粒、膠體、部分有機(jī)物、有效地降低水中的濁度及SDI的功能，其出水滿足反滲透進(jìn)水的要求。
超濾系統(tǒng)的控制指標(biāo)：
產(chǎn)水量：超濾產(chǎn)水不低于170 m3/h；
回收率：≥90％；
產(chǎn)水水質(zhì)：前三年SDI≤3；
濁度：≤0.2FTU；
過濾周期：≥30分鐘(運(yùn)行三年)；
化學(xué)增強(qiáng)反洗（CEB）周期：≥24小時；
化學(xué)清洗周期：≥30天。
2.2反滲透系統(tǒng)
反滲透進(jìn)水的控制指標(biāo)：
|
序號 |
項目 |
復(fù)合膜 |
|
1 |
水溫（℃） |
5～45 |
|
2 |
pH值 |
4～11(運(yùn)行)、2.5～11（清洗） |
|
3 |
濁度（FTU） |
＜0.2，短時＜1.0 |
|
4 |
污泥密度指數(shù)（SDI） |
＜4 |
|
5 |
游離余氯（Cl2）(mg/l) |
＜0.1控制為0.0 |
|
6 |
鐵（Fe）(mg/l) |
＜0.05 |
|
7 |
錳（Mn）(mg/l) |
－ |
|
8 |
化學(xué)耗氧量（KMnO4法）(mg/l，O2) |
＜3 |
反滲透系統(tǒng)的控制指標(biāo)：
脫鹽率：≥98.5%（運(yùn)行第一年）
≥97.5%（運(yùn)行三年后）
產(chǎn)水量：≥500m3/h（總）(20 ℃)
回收率：≥75 %（運(yùn)行三年后）
3 系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行措施
3.1 超濾系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行措施
在反滲透系統(tǒng)中使用了“盤濾+超濾”前置預(yù)處理設(shè)備， 從運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和可靠性方面考慮，超濾的出力決定了整個系統(tǒng)的最佳出力為125t/h·列，這就要求8列超濾每列至少提供170t/h的反滲透進(jìn)水。超濾的運(yùn)行機(jī)理和超濾前置預(yù)處理設(shè)備（盤片過濾器）過于簡單，使得整個系統(tǒng)易受污水處理廠出水或地表水混入地下水等突發(fā)性水質(zhì)異常影響。因此，解決超濾實際運(yùn)行中的問題，穩(wěn)定超濾運(yùn)行產(chǎn)水量是實現(xiàn)反滲透系統(tǒng)運(yùn)行效果穩(wěn)定的關(guān)鍵所在，是重中之重。
3.1.1 影響超濾穩(wěn)定運(yùn)行的因素
該廠使用的超濾膜運(yùn)行方式為外壓式，原水在一定壓力下通過管外流動，溶劑及小分子溶質(zhì)透過膜成為超濾液，原水被濃縮為濃縮液，從而達(dá)到部分溶劑及溶質(zhì)分離、濃縮的目的。超濾過程為動態(tài)過濾過程，單從運(yùn)行機(jī)理上看，膜一般不易被堵塞。但是，隨著運(yùn)行時間的加長，由于膜面及膜孔的吸附和截留作用，超濾膜逐漸被堵塞，通水量減少。因此，超濾本身的運(yùn)行特點，決定了其穩(wěn)定運(yùn)行的必要性。
3.1.1.1 進(jìn)水水質(zhì)要求
為保證超濾安全穩(wěn)定運(yùn)行，進(jìn)水水質(zhì)要求如下：
濁度不大于5 NTU（經(jīng)盤濾過濾后）；
水溫為5~40 ℃；水回收率為90%；pH 值為6~9；
進(jìn)水壓力最高不大于0.20 MPa；
正常使用0.10~0.15 MPa。
3.1.1.2 水質(zhì)變化影響
進(jìn)入雨季，該廠地下水有部分地表水進(jìn)入，渾濁升高，水中存在大量泥沙顆粒，僅經(jīng)盤式過濾器無法徹底過濾，使得超濾進(jìn)水中泥沙顆粒就明顯增多。若預(yù)防處理不及時，特別是水中存在一些污泥、污垢顆粒的情況下，短時間內(nèi)就可以使盤濾濾片間被污堵，超濾產(chǎn)水量明顯降低。
同時如果中水水質(zhì)COD超標(biāo)，又沒有及時調(diào)整中水、地下新水和風(fēng)機(jī)循環(huán)水三種水源的攙兌比例，就會導(dǎo)致進(jìn)水中有機(jī)物含量明顯增多，而且被截留于超濾膜表面的有機(jī)物，很難依靠定期的反洗而沖洗清潔，大量的有機(jī)物短時間內(nèi)就可使產(chǎn)水量降低，過膜壓差超過0.1MPa。
3.1.2 穩(wěn)定超濾運(yùn)行的措施
3.1.2.1 在運(yùn)行中采用定期逆向水反洗和氣反洗的方法及時沖洗掉超濾運(yùn)行過程中膜面及膜孔的吸附和截留的物質(zhì)，并根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)變化調(diào)整反沖洗間隔時間和工作時間。
3.1.2.2 加裝各種在線水質(zhì)監(jiān)測儀表，實現(xiàn)對進(jìn)水水質(zhì)的連續(xù)監(jiān)督，便于及時發(fā)現(xiàn)水質(zhì)變化（如在線COD儀、濁度儀、余氯監(jiān)測儀和SDI儀等）。在微機(jī)上設(shè)置報警參數(shù)，及時報警，崗位運(yùn)行人員據(jù)此及時分析水質(zhì)，果斷采取措施，可以實現(xiàn)最快最有效地遏止水質(zhì)異常對超濾產(chǎn)水量的影響。
利用在線濁度儀，監(jiān)測季節(jié)性突發(fā)水質(zhì)變化，及時切斷渾濁水源，排掉進(jìn)入系統(tǒng)中的異常水質(zhì)、沖洗系統(tǒng)。利用在線COD儀、余氯儀和SDI儀，監(jiān)測到相應(yīng)的水質(zhì)指標(biāo)超標(biāo)情況，及時調(diào)整阻垢劑、還原劑、殺菌劑等的加藥量。加強(qiáng)與相關(guān)崗位的聯(lián)系協(xié)調(diào)，及時掌握水質(zhì)變化，提前做好預(yù)防措施，發(fā)現(xiàn)異常及時消除系統(tǒng)故障等。
3.1.2.3 對已被污染、產(chǎn)水量明顯降低的超濾，及時采取技術(shù)措施即對超濾進(jìn)行有效的化學(xué)清洗，恢復(fù)其產(chǎn)水能力。清洗根據(jù)UF實際污染程度確定是整組清洗或是分單列清洗；調(diào)整超濾清洗方式：a）次氯酸鈉，b) 次氯酸鈉+檸檬酸，c) 次氯酸鈉+檸檬酸+次氯酸鈉，根據(jù)每組超濾的污染程度，選擇一種清洗方式。這樣既能達(dá)到良好的清洗效果，又能節(jié)省了清洗藥劑不必要的浪費(fèi)。 表1 是該廠水處理系統(tǒng)一期四組超濾某次異常，清洗前后的效果比較。表中數(shù)據(jù)說明及時采取此項措施的有效性。
3.1.2.4 加強(qiáng)對保安過濾器前后壓差的監(jiān)督。根據(jù)壓降極限值，通過運(yùn)行實驗確定濾芯更換的壓降值達(dá)0.1 MPa 時更換濾芯。
表1：超濾清洗效果對照表
|
超濾 |
清洗進(jìn)度 |
進(jìn)水流量t/h） |
產(chǎn)水流量（t/h） |
濃水流量t/h） |
進(jìn)水壓力（Mpa) |
產(chǎn)水壓力（Mpa) |
濃水壓力（Mpa) |
進(jìn)水溫度（℃） |
TMP (Mpa) |
|
1#UF |
清洗前 |
172 |
153 |
37 |
0.158 |
0.021 |
0.153 |
14.5 |
0.1345 |
|
清洗后 |
190 |
178 |
12 |
0.042 |
0.024 |
0.042 |
15.1 |
0.018 |
|
|
2#UF |
清洗前 |
175 |
158 |
32 |
0.21 |
0.022 |
0.209 |
14.6 |
0.1875 |
|
清洗后 |
190 |
176 |
14 |
0.033 |
0.022 |
0.031 |
14.8 |
0.010 |
|
|
3#UF |
清洗前 |
22 |
0.3 |
21.7 |
0.219 |
0.022 |
0.226 |
15.7 |
0.2005 |
|
清洗后 |
190 |
175 |
15 |
0.041 |
0.025 |
0.028 |
16 |
0.010 |
|
|
4#UF |
清洗前 |
161 |
137 |
24 |
0.23 |
0.024 |
0.09 |
14.8 |
0.136 |
|
清洗后 |
190 |
175 |
15 |
0.042 |
0.022 |
0.028 |
15 |
0.013 |
3.2 反滲透系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行措施
反滲透作為深層過濾技術(shù), 因其運(yùn)行高效、產(chǎn)水穩(wěn)定、日常運(yùn)行費(fèi)用低而在水處理系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。針對系統(tǒng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題，及時深入分析診斷，采取合理反滲透系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)的技術(shù)和管理措施，避免反滲透系統(tǒng)膜元件的劣化，合理延長膜使用壽命，是系統(tǒng)運(yùn)行管理的關(guān)鍵。
3.2.1 反滲透進(jìn)水水質(zhì)的控制
對反滲透系統(tǒng)給水進(jìn)行控制的關(guān)鍵是保證預(yù)處理效果的穩(wěn)定。如前所述, 針對該廠系統(tǒng)運(yùn)行實際, 建立了以穩(wěn)定超濾產(chǎn)水量為核心的一整套應(yīng)對異常情況，確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的措施。同時，建立了反滲透系統(tǒng)進(jìn)水污染指數(shù)定期監(jiān)測制度，以檢測和調(diào)整措施的有效性。通過實際運(yùn)行效果看，RO進(jìn)水污染指數(shù)SDI要求不大于2，進(jìn)水余氯小于0.1mg/L。
3.2.2 預(yù)防措施
3.2.2.1 加藥控制
在反滲透保安過濾器之前投加還原劑、阻垢劑和非氧性化殺菌劑，是控制RO進(jìn)水余氯，抑制系統(tǒng)結(jié)垢和對細(xì)菌及藻類殺菌的有效方法。投運(yùn)初期還原劑選用Na2SO3,但運(yùn)行半年后發(fā)現(xiàn)該藥易在藥箱和加藥管中結(jié)晶導(dǎo)致堵塞，后經(jīng)反復(fù)驗證將還原劑Na2SO3更換為NaHSO3，消除了還原劑結(jié)晶問題。選用湯納TPT0300阻垢劑和DROSG881非氧化性殺菌劑，此產(chǎn)品在中水反滲透系統(tǒng)使用已一年多，效果良好，每次設(shè)備清洗，反滲透系統(tǒng)都無結(jié)垢現(xiàn)象，打開一段反滲透膜元件也無藻類物質(zhì)及菌落現(xiàn)象，說明非氧化性殺菌劑達(dá)到應(yīng)有現(xiàn)象。
3.2.2.2 停運(yùn)保護(hù)
為防止停用時，在含有阻垢劑的情況下形成的壓穩(wěn)態(tài)鹽類析出而結(jié)晶和避免生物的滋生與污染，針對膜材料和裝置停運(yùn)實際情況，選擇合適的停運(yùn)保護(hù)方法十分必要。該除鹽水站擔(dān)負(fù)著為高爐密閉、燒結(jié)余熱、軋鋼汽化、連鑄結(jié)晶器提供除鹽水以及改善循環(huán)水水質(zhì)的任務(wù)，除進(jìn)行清洗外，一般停運(yùn)時間都不超過24 h，因此采用低壓給水沖洗的方法。如規(guī)定關(guān)機(jī)前應(yīng)停投阻垢劑,并用反滲透產(chǎn)水沖洗10min；停運(yùn)期間要每8h沖洗一次。
3.2.2.3 運(yùn)行方式的調(diào)整
反滲透裝置的運(yùn)行要以保持流量，穩(wěn)定水質(zhì)，取得設(shè)計的回收率和不超過設(shè)計運(yùn)行參數(shù)為原則。在各項運(yùn)行參數(shù)發(fā)生變化時要及時調(diào)整運(yùn)行方式如：
（1）當(dāng)給水溫度變化較大時，可通過調(diào)整給水壓力進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)節(jié)，但不能超過極限值和設(shè)計規(guī)定值。
（2）如給水水質(zhì)變化，當(dāng)進(jìn)水TDS 增加過大時，應(yīng)降低回收率，以避免膜表面的濃差極化。
（3）正常運(yùn)行時不用最高流量，以避免頻繁開停設(shè)備而降低膜壽命，同時也可降低給水壓力運(yùn)行或回用部分產(chǎn)品水。
4 反滲透的在線清洗
4.1 反滲透污染結(jié)垢的原因
(1) 鹽類在膜表面的蓄積和沉淀原水中SO42- 、Mg2+、Ca2+、HCO3- 、等離子在運(yùn)行過程中, 隨著淡水的不斷提取, 濃度會逐漸增大, 當(dāng)這些離子達(dá)到飽和濃度積時, 就會析出產(chǎn)生沉淀。
(2) 有機(jī)物污染
地表水溶氧呈飽和狀態(tài), 為細(xì)菌、藻類及其它有機(jī)物的存活創(chuàng)造了條件。
(3)膠體污染
地表水的氫氧化鋁鐵膠體和硅膠含量較多, 一般過濾手段難于去除, 也易在膜表面蓄積造成污堵。
(4) 懸浮物質(zhì)污堵
4.2 反滲透的化學(xué)清洗條件
下列情況出現(xiàn)時需要及時清洗膜元件:
（1）標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)水量降低10%；
（2）進(jìn)水和濃水之間的壓差上升了15%；
（3）標(biāo)準(zhǔn)化透鹽率增加10%~15%；
（4）系統(tǒng)各段壓差明顯上升。
一般以設(shè)備最初運(yùn)行48 h所得到的運(yùn)行記錄為標(biāo)準(zhǔn)化后的對比數(shù)據(jù)。
4.3 在線清洗方式的選擇
(1) 順流清洗和逆流清洗比選
順流清洗就是清洗劑流向與運(yùn)行時水流方向一致的清洗方式。逆流清洗是清洗液與運(yùn)行時水流方向相反的清洗方式。順洗是普遍采用的清洗工藝，對膠體污堵、結(jié)垢污堵的清洗效果較好。理由是被清洗物質(zhì)易化學(xué)溶解，且結(jié)垢主要在二段，所以脫落溶解后易隨水流沖出。由于結(jié)垢的成分主要是碳酸鹽垢，主要沉積于二段，因此生產(chǎn)中多選用順流清洗的方式。多次清洗的實踐也證明了順流清洗的效果要優(yōu)于逆流清洗的效果。
(2) 分段清洗和混合清洗比選
膜廠家對膜的清洗要求是分段清洗，且各段應(yīng)配制新藥劑，目的是預(yù)防交叉污染。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了混合清洗試驗，即用同一箱藥對一、二段進(jìn)行動靜交替、串聯(lián)清洗。多次清洗試驗證明，分段清洗效果優(yōu)于混合清洗的效果，因此生產(chǎn)中也多選用分段清洗方式。
（3）動態(tài)清洗和動靜交替清洗比選
動態(tài)清洗就是一直以流動狀態(tài)清洗到結(jié)束。動靜交替清洗就是流動狀態(tài)時將溫度、pH 值等調(diào)好后, 再靜態(tài)浸泡一段時間的清洗方式。試驗說明，動靜交替清洗效果比單一動態(tài)清洗效果好。這是因為單一動態(tài)清洗沖刷，剝落下的污物被沖壓到格柵的邊角處成為死角，其分散、溶解的時間增長。至靜動浸泡時，壓實的污物又還散到藥液中，反應(yīng)溶解加快。因此，選用動靜交替的清洗方式。
4.4 清洗效果（以某次清洗為例）
表2：反滲透清洗效果對照表
|
清洗進(jìn)度 |
產(chǎn)水 電導(dǎo) |
產(chǎn)水 流量 |
濃水 流量 |
進(jìn)水 壓力 |
濃水 壓力 |
段間 壓力 |
|
|
1#RO |
清洗前 |
29.2 |
115.3 |
43.5 |
0.84 |
0.65 |
0.75 |
|
清洗后 |
24.7 |
130 |
40.9 |
0.82 |
0.61 |
0.73 |
|
|
2#RO |
清洗前 |
19.2 |
100.2 |
47.1 |
1.08 |
0.83 |
0.9 |
|
清洗后 |
25.1 |
128.6 |
42.5 |
0.88 |
0.63 |
0.74 |
|
|
3#RO |
清洗前 |
26.6 |
105 |
46.4 |
0.94 |
0.74 |
0.94 |
|
清洗后 |
24.5 |
126.6 |
42.2 |
0.86 |
0.55 |
0.65 |
|
|
4#RO |
清洗前 |
16.7 |
100 |
48.7 |
1.06 |
0.87 |
0.94 |
|
清洗后 |
24.8 |
124.8 |
41.6 |
0.90 |
0.65 |
0.75 |
|
隨著運(yùn)行時間的延長, 膜的產(chǎn)水量逐漸降低, 脫鹽率升高。對其進(jìn)行化學(xué)清洗，從上表可以看出，清洗后產(chǎn)水量有較明顯的增長，段間壓差也相應(yīng)減小。
5 反滲透的離線清洗
5.1反滲透膜受到焦化熄焦水污染的運(yùn)行狀況
由于用水緊張與環(huán)保要求，該公司回收焦化熄焦用水和釩化工藝的提釩廢水，在經(jīng)過污水處理后回用到廠區(qū)內(nèi)循環(huán)使用，同時也進(jìn)入到反滲透系統(tǒng)用作原水。下表為焦化排水和提釩廢水水質(zhì)：
表-03焦化排水水質(zhì)
|
水樣名稱 |
COD（mg/L） |
氨氮（mg/L） |
PH |
|
焦化一期排水 |
259 |
197 |
11.5 |
|
焦化二期排水 |
596 |
183 |
12.1 |
表-04提釩廢水水質(zhì)
|
PH |
堿度mg/L |
濁度NTU |
氯根mg/L |
硬度mg/L |
鈣硬度mg/L |
電導(dǎo)µS/cm |
|
12.1 |
797.5 |
47.9 |
668 |
907.7 |
905.9 |
6390 |
經(jīng)過短期的運(yùn)行使得廠區(qū)內(nèi)回用制水水質(zhì)發(fā)生明顯變化：
表-05被焦化和提釩廢水污染后的反滲透給水水質(zhì)
|
序號 |
項目 |
單位 |
水質(zhì)指標(biāo) |
|
1 |
PH值 |
— |
8.9 |
|
2 |
CODCr（溶解性CODcr占50%） |
mg/L |
29 |
|
3 |
總堿度 |
mg/L |
132 |
|
4 |
暫時硬度（以CaCO3計） |
mg/L |
675 |
|
5 |
濁度 |
NTU |
2.34 |
|
6 |
硫酸根 |
mg/L |
1191 |
|
7 |
電導(dǎo)率 |
µS/cm |
6410 |
|
8 |
二氧化硅 |
mg/L |
31 |
由于COD、硬度與電導(dǎo)率嚴(yán)重升高，導(dǎo)致反滲透系統(tǒng)癱瘓，每周進(jìn)行一次在線化學(xué)清洗，但是反滲透運(yùn)行參數(shù)急劇下降：
表-06被污堵后的反滲透運(yùn)行參數(shù)
|
序號 |
進(jìn)水流量 |
產(chǎn)水流量 |
濃水流量 |
進(jìn)水壓力 |
段間壓力 |
濃水壓力 |
總壓差 |
電導(dǎo)率 |
回收率 |
脫鹽率 |
|
(m3/h) |
(m3/h) |
(m3/h) |
(MPa) |
(MPa) |
(MPa) |
(MPa) |
µS/cm |
（%） |
（%） |
|
|
1 |
144 |
96 |
48 |
1.15 |
0.83 |
0.6 |
0.55 |
38.4 |
66 |
96.7 |
|
2 |
152 |
102 |
51 |
1.16 |
0.90 |
0.65 |
0.51 |
47.3 |
67 |
96 |
|
3 |
156 |
98 |
58 |
1.14 |
0.97 |
0.84 |
0.3 |
33.4 |
62 |
97.2 |
|
4 |
149 |
94 |
55 |
1.23 |
0.96 |
0.78 |
0.45 |
41.8 |
63 |
96.5 |
|
5 |
161 |
104 |
57 |
0.93 |
0.65 |
0.51 |
0.42 |
12.2 |
65 |
98.9 |
|
6 |
148 |
94 |
52 |
1.22 |
1.00 |
0.85 |
0.37 |
17.6 |
64 |
98.5 |
|
7 |
149 |
96 |
53 |
1.03 |
0.89 |
0.75 |
0.28 |
49.4 |
64 |
95.8 |
|
8 |
132 |
80 |
52 |
1.41 |
1.34 |
1.24 |
0.17 |
13.4 |
61 |
98.8 |
由于焦化熄焦廢水含有的有機(jī)物成分復(fù)雜，有機(jī)物對反滲透膜的污堵及溶粘作用會使反滲透膜徹底廢掉。而且，一但被焦化水污染后反滲透不能在線清洗恢復(fù)，即使經(jīng)過在線化學(xué)清洗效果也補(bǔ)明顯，產(chǎn)水量很難提升，壓差與進(jìn)水壓力增長迅速。
5.2 反滲透膜離線清洗效果
為更好解決污堵所造成的問題，找到污染根源并找到解決辦法，現(xiàn)場對反滲透膜進(jìn)行拆除，取出污染物，對污染物進(jìn)行分析。膜表面伴有輕微粘滑物質(zhì)（微生物粘泥污染），金屬膠體混合COD（溶解性有機(jī)物）以及極細(xì)膩的淤泥成份，按串聯(lián)流程長度逐漸延伸至二段中斷（細(xì)膩的淤泥一般由于前處理超濾NTU較高或者超濾截留分子量過低下長期運(yùn)行被反滲透濃縮積累且在運(yùn)行剪切壓力下湍流至后續(xù)膜表面流道中），二段后四支存在輕微碳酸鈣結(jié)垢。
經(jīng)過實驗室分析定性反滲透污染物主要是萘嵌戊烷、萘、聯(lián)苯、氧芴、苯并噻唑、鐵、硅、鈣等。主要有機(jī)污染物來自于熄焦用水，主要無機(jī)物來源于提釩廢水。對反滲透膜影響最為嚴(yán)重的是有機(jī)物苯類物質(zhì)，苯是有機(jī)溶劑，對反滲透膜醋酸纖維有溶解作用。經(jīng)研討，決定對反滲透膜進(jìn)行低流量清洗、循環(huán)、浸泡、大流量循環(huán)和沖洗等過程的強(qiáng)化酸堿清洗，使得反滲透膜通量得到部恢復(fù)。
針對這一情況，停止焦化熄焦廢水與提釩廢水進(jìn)入廠區(qū)中水回用系統(tǒng)，將這部分水用于蒸發(fā)量大的煉鐵與煉鋼的沖渣工藝，進(jìn)行物理消耗，防止對廠區(qū)內(nèi)生產(chǎn)設(shè)備再造成重大影響。另一方面，立刻組織清洗隊伍根據(jù)指定方案進(jìn)行清洗。為了確保清洗效果，進(jìn)一步提高清洗有效性，更要最大程度降低化學(xué)藥劑對膜的負(fù)面作用，清洗過程中不斷分多次更迭新鮮化學(xué)清洗液（被溶解的污染物在一定液位下存在飽和，避免造成二次污染，），正常污染的元件一般清洗液消耗量在12支/400L左右。對反滲透膜元件納米級微孔異物堵塞，按專業(yè)常規(guī)清洗工藝很難去除（因化學(xué)清洗液在元件膜片形成錯流，很難滲透溶解微孔污物），在清洗后又進(jìn)行一次低流量清洗，清洗微孔污物來最大程度接近清洗后單支元件的初始值。經(jīng)過清洗，單支膜壓差值、流量得到有效清洗，運(yùn)行后各方面數(shù)據(jù)基本上接近于新膜初始運(yùn)行狀態(tài)。
表-07反滲透離線清洗前后對比表
|
|
進(jìn)水壓力 |
段間壓力 |
濃水壓力 |
進(jìn)水電導(dǎo)率 |
產(chǎn)水電導(dǎo)率 |
產(chǎn)水流量 |
濃水流量 |
水溫 |
|
MPa |
MPa |
MPa |
µS/cm |
µS/cm |
m3/h |
m3/h |
℃ |
|
|
1#洗前后 |
1.25 |
0.86 |
0.4 |
1200 |
87 |
100 |
41 |
21 |
|
1.10 |
1.05 |
0.91 |
1184 |
47 |
121 |
51 |
18.7 |
|
|
2#洗前后 |
1.02 |
0.75 |
0.55 |
1230 |
106 |
104 |
52 |
21 |
|
0.98 |
0.9 |
0 |
1184 |
75 |
120 |
46 |
18.7 |
|
|
3#洗前后 |
1.13 |
0.9 |
0.69 |
1420 |
96 |
99 |
49 |
20 |
|
0.94 |
0.8 |
0.66 |
1184 |
66 |
125 |
51 |
18.7 |
|
|
4#洗前后 |
1.24 |
0.91 |
0.65 |
1400 |
127 |
107 |
47 |
20 |
|
1.05 |
0.94 |
0.79 |
1184 |
93 |
125 |
24 |
18.7 |
|
|
5#洗前后 |
1.05 |
0.75 |
0.6 |
1269 |
24 |
113 |
53 |
20 |
|
0.88 |
0.71 |
0.6 |
1184 |
18 |
125 |
51 |
18.6 |
|
|
6#洗前后 |
1.22 |
1.12 |
1.01 |
1462 |
30 |
94 |
42 |
19 |
|
1.0 |
0.9 |
0.8 |
1184 |
25 |
128 |
54 |
18.6 |
|
|
7#洗前后 |
1.24 |
1.1 |
0.98 |
1560 |
54 |
96 |
50 |
18 |
|
1.01 |
0.95 |
0.76 |
1176 |
63 |
129 |
52 |
18.7 |
|
|
8#洗前后 |
1.46 |
1.39 |
1.30 |
1520 |
30 |
84 |
48 |
18 |
|
1.08 |
0.98 |
0.86 |
1217 |
26 |
121 |
50 |
18 |
結(jié)合現(xiàn)場運(yùn)行的情況和污染物特性，本次化學(xué)清洗既溶解清除元件內(nèi)的污物提高通量，又要考慮系統(tǒng)整體的脫鹽率水平。當(dāng)元件內(nèi)阻擋部分鹽分的致密污染物去除后，通量得到了提升但透鹽率稍有提高，二者之間存在矛盾，元件使用時間越長，對壓力和產(chǎn)水電導(dǎo)率線性關(guān)系更敏感。
從表7數(shù)據(jù)可以看出，單元系統(tǒng)進(jìn)水壓力明顯下降,產(chǎn)水通量有效升高，恢復(fù)或者提高到清洗前脫鹽率的水平。
6 結(jié)論
綜上所述，“超濾+反滲透”系統(tǒng)在鋼鐵廠水處理中的應(yīng)用中運(yùn)行維護(hù)的要點是：
（1）以穩(wěn)定超濾運(yùn)行產(chǎn)水量為運(yùn)行的中心，綜合采取各種運(yùn)行和維護(hù)手段，實現(xiàn)預(yù)處理設(shè)備的穩(wěn)定有效運(yùn)行，滿足反滲透系統(tǒng)安全可靠的進(jìn)水要求。
（2）以延長反滲透膜運(yùn)行壽命為重點，采取各種正確合理的運(yùn)行維護(hù)措施，預(yù)防反滲透膜結(jié)垢污染，避免膜劣化和膜損壞。
（3）鋼鐵企業(yè)反滲透受到焦化熄焦水和提釩水污染后的參數(shù)嚴(yán)重下降，為使反滲透能力恢復(fù)到設(shè)計水平，離線清洗是最佳的選擇。有科學(xué)合理的離線清洗才能將反滲透系統(tǒng)功能恢復(fù)，避免換膜造成重大損失，有效延長反滲透膜的利用率，達(dá)到反滲透工藝性能最大化。
參 考 文 獻(xiàn)：
[1] 項成林，《工業(yè)水處理技術(shù)問答》，化學(xué)工業(yè)出版社， 2010-3，共641頁.
[2] 任建新，《膜技術(shù)應(yīng)用》，化學(xué)工業(yè)出版社，2003-5-12，共513頁.
[3] 梁軍昌，謝方磊，徐德亮，超濾－反滲透系統(tǒng)在電廠水處理應(yīng)用中的運(yùn)行維護(hù)與管理，第24卷第6期.
[4] 張葆宗，反滲透水處理應(yīng)用技術(shù)， 北京：中國電力出版社, 2004.
張旭明，超濾和反滲透技術(shù)在污水回用中的應(yīng)用及維護(hù)的研究，工業(yè)水處理：第26卷第6期.
[5] 周正立，反滲透水處理應(yīng)用技術(shù)及膜水處理劑，北京：化學(xué)工業(yè)出版社, 2005.
[6]馮海軍，楊云龍，淺析反滲透技術(shù)在污水回用中的應(yīng)用，山西建筑第30卷第21期2004年11月.