礦井水反滲透升級改造提高反滲透膜元件壽命

康克有 張曉燕

石槽村礦井水處理站負責煤礦井下水的處理工作，擔負著煤礦生產(chǎn)生活用水。水處理站分為一車間、二車間，兩個車間擁有獨立的水處理設施，分別包括井下水的預處理及深度處理。預處理采取混凝、沉淀、過濾的工藝。深度處理采取反滲透脫鹽處理。2013年10月份的水質(zhì)報告顯示，反滲透產(chǎn)品水氯化物、電導率超標，不能滿足井下設備中乳化液對其的要求。因此提高反滲透膜元件的產(chǎn)水水質(zhì)成為勢在必行的主要任務。

一、改造原因

1、由于井下水含鹽量高、硬度大，其中原水中含有的二價鐵離子、錳離子超過反滲透膜元件進水要求。設計中未考慮除鐵、錳工藝，因此反滲透在運行過程中隨著時間的積累導致膜元件發(fā)生不可逆的衰減及膜表面產(chǎn)水金屬氧化物污堵。導致脫鹽率下降，產(chǎn)水量降低等影響膜元件使用壽命的現(xiàn)象。

2、反滲透膜出現(xiàn)硫酸鹽結(jié)垢、自身性能衰減的現(xiàn)象后是無法通過化學清洗來改變，唯一的方法只有對其進行更換，更換費用為一支膜元件6000元。一車間120支膜，二車間255支膜，換膜費用375支*6000元/支=225萬元

反滲透裝置換膜費用昂貴，而且本身設計中無除鐵、錳的工藝，因此無法避免膜元件的衰減及污堵，即使更換完畢后也無法延長膜元件的使用壽命，因此研究決定將一級反滲透改造為二級反滲透提高膜元件使用壽命，以解決目前存在的問題。

二、現(xiàn)狀調(diào)查初步分析

三、原因分析（要因確定表）

現(xiàn)場對一車間、二車間1#反滲透裝置進行開端蓋檢查，發(fā)現(xiàn)一車間、二車間1#反滲透有污堵現(xiàn)象，但無結(jié)垢現(xiàn)象。產(chǎn)水量降低與污堵有關，脫鹽率降低與膜性能衰減有關，原水中含有的二價鐵、錳離子及金屬管道中存在的二價鐵離子都會導致以上現(xiàn)象的發(fā)生。

五、要因確認

現(xiàn)有現(xiàn)象為低產(chǎn)水量高透鹽率，產(chǎn)生可能性如下：

1、膠體污染；2、金屬氧化物污堵；3、結(jié)垢；4、設計使用壽命到期

通過打開設備檢查，只發(fā)現(xiàn)存在污堵現(xiàn)象，無膠體污染、結(jié)垢現(xiàn)象，原水報告中體現(xiàn)鐵錳含量超標，現(xiàn)場使用的輸送管道、容器以金屬為主，它們腐蝕的產(chǎn)物沉淀有極大可能造成二度污染，因此確定金屬氧化物污堵為產(chǎn)生此現(xiàn)象的主要原因。

六、制定對策

通過反滲透膜元件的開端蓋抽膜檢查，對進水濁度及SDI的檢測，膜表面污染物的判斷，基本上可以肯定反滲透膜元件除了自身性能衰減以外還存在金屬氧化物的污堵，反滲透膜元件的脫鹽率我們無法改變，但是我們可以改變它的進水水質(zhì)，反滲透進水含鹽量12000mg/L左右，如果將進水含鹽量降低，那么按照膜的脫鹽率即可產(chǎn)生的優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品水。

六、對策實施

石槽村礦井水處理站擁有兩套獨立的水處理設施，一車間深度處理水進入2#清水池，二車間深度處理水進入2#清水池，供井下生產(chǎn)使用。

1、將一車間反滲透產(chǎn)水至2#清水池出水管盲死，阻止產(chǎn)品水直接進入產(chǎn)品水池。

2、將一車間反滲透產(chǎn)水出水管另一端經(jīng)改造后，通過法蘭連接使一車間產(chǎn)品水進入二車間轉(zhuǎn)輸水池，供二車間反滲透進行再次脫鹽處理，得到優(yōu)質(zhì)產(chǎn)水，供礦井生產(chǎn)使用。

七、效果評價

一車間反滲透脫鹽率為94.5 %，產(chǎn)水含鹽量為664mg/L，二車間脫鹽率96.3%，產(chǎn)水含鹽量441mg/L，按照脫鹽率計算改為二級反滲透產(chǎn)水含鹽量為90-140mg/L。（新安裝反滲透膜產(chǎn)水含鹽量為120-140mg/L）

八、經(jīng)濟效益

1、可見效益：全部反滲透膜元件更換費用375支*6000元/支=225萬元。更換周期3年。一車間每年分攤費用24萬元。二車間每年分攤費用51萬，現(xiàn)只需要改造管路25米（DN200，PVC材質(zhì)），費用2000元。使用周期為二車間反滲透膜脫鹽率降至90 %以下，保守估計延長膜元件使用壽命1年半。成本每噸水增加成本2.3元，現(xiàn)噸水成本6.4元，一車間每天生產(chǎn)800m?可保證成本不增加，延長二車間膜元件一年半節(jié)省資金76.5萬元。

2、不可見效益：反滲透膜元件透鹽率增加后只能進行更換，面對高額更換費用，我們采取一級反滲透改為二級反滲透的方式延長膜的使用壽命，今后使用新舊膜搭配使用的方法將膜元件利用率最大化，即降低了費用，又保證了供水水質(zhì)。