脫鹽水超濾膜反滲透膜的運(yùn)行管理

薛建麗，王 磊

（陜西延長(zhǎng)石油集團(tuán)榆林煤化有限公司，陜西榆林 719000）

膜法水處理技術(shù)是近年興起的一門技術(shù)。主要包括微濾、超濾、鈉濾和反滲透等幾類。這些膜分離產(chǎn)品均是利用特殊制造的多孔材料的攔截能力，以物理截留的方式去除水中一定顆粒大小的雜質(zhì)。在壓力驅(qū)動(dòng)下，尺寸較小的物質(zhì)可通過(guò)纖維壁上的微孔到達(dá)膜的另一側(cè)，而尺寸較大的物質(zhì)則不能透過(guò)纖維壁而被截留，從而達(dá)到篩分溶液中不同大小組分的目的。這些分離膜的 “孔徑”和分離的對(duì)象如表1和圖1所示。

表1 分離膜的“孔徑”

圖1 幾類膜分離技術(shù)及其分離特性

圖1顯示了水中各種雜質(zhì)的大小和去除它們所使用的分離方法。反滲透主要用來(lái)去除水中溶解的無(wú)機(jī)鹽；而超濾則可以去除病毒、大分子物質(zhì)、膠體等；這些都是傳統(tǒng)的過(guò)濾（如砂濾、多介質(zhì)過(guò)濾等）無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。因此，可使用超濾為下游反滲透膜提供最大限度的保護(hù)。超濾作為反滲透預(yù)處理的優(yōu)點(diǎn)有：

（1）膜過(guò)濾精度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)過(guò)濾，可全部去除大于0.1μm的膠體和顆粒物；

（2）對(duì)懸浮顆粒、膠體、微生物、細(xì)菌、病毒的去除率近100%；

（3）對(duì)有機(jī)物的去除率達(dá)25%～50%；

（4）受原水水質(zhì)波動(dòng)影響小，出水水質(zhì)穩(wěn)定；

（5）運(yùn)行壓力低，節(jié)能效果顯著；

（6）設(shè)備占地空間小，僅為傳統(tǒng)工藝的1／5～1／3，可全自動(dòng)運(yùn)行；

（7）可顯著提高反滲透的產(chǎn)水通量，節(jié)省反滲透膜用量；

（8）大幅度降低反滲透清洗頻率，提高反滲透的效率及穩(wěn)定性；

（9）預(yù)處理化學(xué)藥劑用量小，降低污染排放。

陜西延長(zhǎng)石油榆林煤化公司脫鹽水裝置采用多介質(zhì)過(guò)濾器＋盤式過(guò)濾器＋超濾＋反滲透裝置＋除碳器＋一級(jí)混床＋二級(jí)混床，以超濾作為反滲透的預(yù)處理裝置，超濾采用科氏V1072－35－PMC，總出力340m3／h（4套，每套出力85m3／h）。反滲透采用陶氏BW30－400，總產(chǎn)水量250t／h（2套，每套127.5t／h），單套膜殼排列方式18∶9（六支裝）。

1 進(jìn)水水質(zhì)

脫鹽水系統(tǒng)進(jìn)水由王圪堵水庫(kù)供給，進(jìn)水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)符合國(guó)標(biāo)飲用水標(biāo)準(zhǔn)，見表2。

表2 脫鹽水系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)

2 運(yùn)行管理

該裝置（見圖2）自2010年5月調(diào)試結(jié)束轉(zhuǎn)入正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，因加藥量不合適及水質(zhì)突變，曾出現(xiàn)超濾污堵、反滲透污堵，反滲透污染等問題。經(jīng)過(guò)化學(xué)清洗，調(diào)整加藥量后，裝置至今運(yùn)行穩(wěn)定。

2.1 超濾系統(tǒng)主要監(jiān)控點(diǎn)，指標(biāo)及運(yùn)行參數(shù)控制

圖2 超濾反滲透系統(tǒng)

2.1.1 余氯值

超濾系統(tǒng)前加入次氯酸鈉，通常控制投加0.8mg／L，因水溫、進(jìn)水水質(zhì)及有機(jī)物的影響，余氯會(huì)有所變化，在2點(diǎn)為0.1～0.5mg／L，保證水箱內(nèi)的微生物不滋生。在保安過(guò)濾器前加藥可使藥液中的雜質(zhì)不進(jìn)入反滲透系統(tǒng)而且藥液得以均勻混合，保證反滲透膜不被氧化。4點(diǎn)余氯控制在0.01～0.05mg／L，這樣，反滲透膜不會(huì)被氧化，因存在余氯也無(wú)微生物滋生。

2.1.2 SDI值

超濾產(chǎn)水SDI值一般在1～3之間，當(dāng)SDI過(guò)高，大于5時(shí)，屬于高污染水，不得進(jìn)入反滲透。此時(shí)表明預(yù)處理系統(tǒng)出現(xiàn)故障。首先檢查超濾進(jìn)水1點(diǎn)的SDI，如果很高則說(shuō)明原水有污染，應(yīng)加強(qiáng)多介質(zhì)及超濾反洗。如1點(diǎn)SDI值正常，說(shuō)明超濾水箱出現(xiàn)微生物爆發(fā)，或膠體污染。應(yīng)對(duì)超濾水箱進(jìn)行殺菌處理（加非氧化性殺菌劑剝離殺菌），殺菌結(jié)束后，正常運(yùn)行。

2.1.3 超濾壓差

正常超濾跨膜壓差（TMP）為0.01～0.05MPa，TMP增大，超濾發(fā)生微生物、膠體污堵或鐵污染。產(chǎn)生原因主要是加氯量不足，反洗周期過(guò)長(zhǎng)，產(chǎn)水量過(guò)大，加強(qiáng)反洗效果不佳。解決方法是，提高加次氯酸鈉量，縮短反洗周期，在額定范圍內(nèi)產(chǎn)水，縮短加強(qiáng)反洗周期。如仍然無(wú)效，需進(jìn)行化學(xué)清洗。

2.1.4 ORP（氧化還原電極電位）

ORP作為反滲透最重要的監(jiān)控指標(biāo)之一，其高低關(guān)系著反滲透膜是否被氧化，是否會(huì)發(fā)生微生物污染。一般ORP值控制在－200～200之間，ORP為正值，說(shuō)明水質(zhì)呈現(xiàn)氧化性，過(guò)高（大于300時(shí)）會(huì)出現(xiàn)反滲透膜氧化。如ORP過(guò)低，加入亞硫酸氫鈉（還原劑）量較大，易出現(xiàn)厭氧菌或硫化細(xì)菌滋生的情況，導(dǎo)致反滲透膜及保安過(guò)濾器壓差升高。

故ORP為稍正值最好，如此既可抑制細(xì)菌又可保證膜不氧化。

2.1.5 反滲透流量

反滲透進(jìn)水流量控制170m3／h，產(chǎn)水流量127.5m3／h，濃水流量42.5m3／h。進(jìn)水流量過(guò)大，因膜過(guò)水量有限，壓力升高，易導(dǎo)致膜壓實(shí)，膜性能變差；過(guò)水量過(guò)小，膜表面水流速慢，則無(wú)法沖刷，膜易結(jié)垢、微生物污染。濃水流量大，浪費(fèi)水資源；濃水流量過(guò)小，回收率高，膜易發(fā)生結(jié)垢，污堵。

2.1.6 反滲透壓力

反滲透壓力控制1.5MPa以下，壓力過(guò)高膜易壓實(shí)；壓力過(guò)低水流量小，膜易結(jié)垢污染，膜的脫鹽率低。

2.1.7 反滲透溫度

反滲透溫度控制20～27℃，水溫過(guò)高膜易水解，脫鹽率低；如水溫超過(guò)40℃，將對(duì)膜脫鹽層造成不可恢復(fù)的破壞，必須立即停反滲透。溫度過(guò)低，膜過(guò)水量小，脫鹽率高，系統(tǒng)壓力升高。

2.1.8 超濾產(chǎn)水濁度

超濾產(chǎn)水濁度控制0.04～0.5NUT，超濾產(chǎn)水濁度上升，說(shuō)明原水水質(zhì)變化，超濾性能變差或是超濾膜絲斷裂。超濾產(chǎn)水濁度升高，首先檢查是否為超濾進(jìn)水水質(zhì)變差，對(duì)多介質(zhì)及盤式過(guò)濾器加強(qiáng)反洗；加強(qiáng)超濾反洗，如不見效，說(shuō)明膜絲斷裂，需對(duì)性能變差超濾膜進(jìn)行氣密實(shí)驗(yàn)，對(duì)斷絲超濾膜進(jìn)行補(bǔ)絲。

2.2 RO系統(tǒng)的殺菌、沖洗

2.2.1 系統(tǒng)殺菌

本系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)較好，電導(dǎo)率及鈣離子含量較低，再加上預(yù)處理采用超濾處理，進(jìn)水膠體較少，故發(fā)生膠體污染及結(jié)垢幾率較小，微生物污染和有機(jī)物污染為本系統(tǒng)污堵的主要原因。系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵就在于運(yùn)行中抑制微生物的生長(zhǎng)，及時(shí)剝離黏泥層。主要是定期投加非氧化性殺菌劑，每天一次，每次2h。

2.2.2 定期沖洗

反滲透在運(yùn)行一定時(shí)間后，膜表面易產(chǎn)生含鹽層，長(zhǎng)期不沖洗易造成膜結(jié)垢，單套設(shè)備運(yùn)行超過(guò)24h需停機(jī)進(jìn)行低壓沖洗一次（淡水沖洗）。

2.3 膜的化學(xué)清洗

2.3.1 超濾膜的化學(xué)清洗

當(dāng)TMP上升至0.05MPa時(shí)，需進(jìn)行化學(xué)清洗，并判斷污堵物。

（1）有機(jī)物、膠體污堵。可用0.4%堿液（pH值調(diào)至12）進(jìn)行低流量循環(huán)，運(yùn)行壓力0.15MPa，每支膜保證1～2m3／h流量，循環(huán)半小時(shí)（如pH值下降，隨時(shí)補(bǔ)充堿液）后浸泡2～8h（根據(jù)污染程度確定）后，再高流量循環(huán)，運(yùn)行壓力0.15MPa，每支膜保證2～3m3／h流量。高流量循環(huán)后，進(jìn)行沖洗，沖洗至pH中性，后投用。

（2）微生物污堵污染。可用200×10－6次氯酸鈉及0.4%堿液進(jìn)行化學(xué)清洗，清洗方法同上。

（3）鐵污染或金屬污染。采用2%的檸檬酸或0.4%的鹽酸進(jìn)行化學(xué)清洗。pH值調(diào)至2進(jìn)行低流量循環(huán)，運(yùn)行壓力0.15MPa，每支膜保證1～1.5m3／h流量，低流量循環(huán)半小時(shí)（如pH值上升，隨時(shí)補(bǔ)充酸液）后浸泡2～8h（根據(jù)污染程度確定）后，再高流量循環(huán)，運(yùn)行壓力0.3MPa，每支膜保證2～3m3／h流量，高流量循環(huán)后，進(jìn)行沖洗，沖洗至pH中性，后投用。

通常運(yùn)行中膜受到的污染是多方面的，根據(jù)污染情況，先化洗較重污染，后洗較輕污染。檸檬酸酸性較弱，對(duì)膜保護(hù)效果較好，但清洗效果一般。鹽酸清洗效果好，但pH值掌握不好可能對(duì)膜造成損害。

2.3.2 反滲透化學(xué)清洗

反滲透的進(jìn)水壓力上升0.3MPa，產(chǎn)水量減少10m3／h，膜壓差升高0.2MPa，說(shuō)明膜發(fā)生污堵，需進(jìn)行清洗。一般來(lái)說(shuō)，一段壓差升高為發(fā)生微生物或膠體污堵，需用堿清洗；二段壓差升高為發(fā)生碳酸鹽結(jié)垢，需用酸洗。如發(fā)生整體壓力上升，為膠體污染。

（1）有機(jī)物，膠體，微生物污堵?？捎?.1%堿液（根據(jù)污染情況可選擇加入0.5%十二烷基苯磺酸鈉），pH值調(diào)至12進(jìn)行低流量循環(huán)，運(yùn)行壓力0.3MPa，每支膜保證1～1.5m3／h流量，循環(huán)半小時(shí)（如pH值下降，隨時(shí)補(bǔ)充堿液）后浸泡4～12h（根據(jù)污染程度確定）后，再高流量循環(huán)，運(yùn)行壓力0.3MPa，每支膜保證1.5～3m3／h流量，沖洗至pH中性，后投用。

（2）碳酸鹽結(jié)垢?？捎?.3%鹽酸或2%檸檬酸，pH值調(diào)至2進(jìn)行低流量循環(huán)，運(yùn)行壓力0.3MPa，每支膜保證1～1.5m3／h流量，循環(huán)半小時(shí)（如pH值上升，隨時(shí)補(bǔ)充酸液）后浸泡4～12h（根據(jù)污染程度確定）后，再高流量循環(huán)，運(yùn)行壓力0.3MPa，每支膜保證1.5～3m3／h流量，循環(huán)結(jié)束后進(jìn)行沖洗至pH中性，后投用。

3 膜的停機(jī)保護(hù)

3.1 短期停用

如停用時(shí)間不超過(guò)15d，每天進(jìn)行沖洗（超濾反洗一次，反滲透低壓沖洗一次），防止膜氧化，結(jié)垢。

3.2 長(zhǎng)期停機(jī)

如停機(jī)時(shí)間超過(guò)1個(gè)月，需對(duì)反滲透及超濾裝置進(jìn)行停機(jī)保護(hù)，使用1%的亞硫酸氫鈉溶液充至膜內(nèi)，防止膜氧化。投用時(shí)，需先用清水沖洗干凈。

4 結(jié) 語(yǔ)

良好的指標(biāo)控制，既可延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，又可減少對(duì)水資源的浪費(fèi)。該裝置開車至今，一套反滲透進(jìn)行過(guò)一次化學(xué)清洗，超濾系統(tǒng)進(jìn)行一次化學(xué)清洗，現(xiàn)裝置運(yùn)行穩(wěn)定，指標(biāo)平穩(wěn)。

［1］于丁一，宋澄章，李航宇.膜分離工程及典型設(shè)計(jì)實(shí)例［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

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