雙膜系統(tǒng)在國投羅布泊鉀鹽有限責任公司中的應用

馬 達

（國投新疆羅布泊鉀鹽有限責任公司動力廠,新疆 哈密 839000）

1 前言

隨著水處理技術的不斷進步，水處理工藝的日益更新，反滲透裝置自上世紀八十年代進入中國市場后經過近三十年的應用，一直以其產水水質穩(wěn)定、占地面積小、無環(huán)境污染、維護量小等優(yōu)異特點作為成熟的預脫鹽工藝在各個行業(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，反滲透裝置的運行穩(wěn)定是關系到整個系統(tǒng)的重要因素，而決定反滲透裝置運行是否穩(wěn)定主要取決于進水條件及運行維護。

2 膜法水處理技術概述

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

上述工藝中，超濾、反滲透、EDI 三種膜分離的技術分別作為預處理、預脫鹽和精脫鹽，把原水制備成滿足各種鍋爐補給水要求的高純水。

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，超濾的產水水質要好于傳統(tǒng)的多介質過濾，即使原水是水質很差的廢水，超濾產水的 SDI 也可以穩(wěn)定在 3 以下，這樣就大大延長了下游反滲透膜的壽命。

反滲透是在壓力驅動下，選擇性地去除 98%以上的無機離子，但產水還不能滿足中、高壓鍋爐的用水要求。

EDI（Electrodeionization）技術則是依靠電場作用，去除水中的無機離子，是近年來出現的一項革新的高/超純水制備技術。它把傳統(tǒng)的電滲析技術和離子交換技術有機地結合起來，既克服了電滲析不能深度脫鹽的缺點，又彌補了離子交換不能連續(xù)工作、需消耗酸堿再生的不足。其產水水質滿足鍋爐用水對電阻率、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處理，反滲透裝置作為預脫鹽系統(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)稱為雙膜系統(tǒng)。

3 雙膜系統(tǒng)在國投羅布泊鉀鹽有限責任公司的應用

3.1 系統(tǒng)介紹

3.1.1 水源及水質

（1）水源：補給水主要水源取自距電站320公里的新疆若羌縣境內米西鎮(zhèn)（36團）西南部地下水，經輸水管線引至鉀肥基地，在基地內建設大型蓄水池，滿足鉀肥生產和電站等生產生活用水需要。

（2）水質（見表1）

3.1.2 系統(tǒng)流程

生水→原水箱→原水泵→換熱器→多介質過濾器→超濾裝置→超濾產水箱→反滲透給水泵→保安過濾器→高壓泵→反滲透裝置→淡水箱→淡水泵→陽離子交換器→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)主要設備參數

（1）超濾膜型號及參數

膜型號：SFP-2860

膜廠家：DOW（陶氏）

單套出力：160m3/h，共 4套

（2）反滲透膜型號及參數

膜型號：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)的運行及維護

3.2.1 超濾系統(tǒng)

進水水質及水溫控制。雖然超濾膜對pH、濁度、COD等水質指標適應范圍較寬且原水一般都符合要求，但長期的運行對超濾也將形成一定的污染。為降低超濾的污堵速率，對超濾進水水質的監(jiān)控是非常重要的，因此在日常的運行過程中每天對進水濁度、PH、COD進行監(jiān)控，防止進水水質的突變而造成超濾裝置的超負荷運行，另外超濾進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。

超濾膜的清水透過率與進水溫度有關。在給定的壓力下，透過膜的清水通量隨溫度的增高而增高。通過預加熱，提高進水溫度，既可增加超濾效率，也為除鹽工藝作準備，但溫度的提高對于細菌的繁殖又起到了催化的作用，細菌的繁殖又將引起出水濁度的增加，因此合適的水溫對超濾裝置來講是至關重要的，在日常的運行過程中基本控制在20-25℃。

3.2.2 運行指標控制

出水濁度與SDI值是監(jiān)測超濾過濾效果的主要指標，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。

超濾每個膜元件都由很多中空纖維管組成，其中任何一根斷裂都會影響出水水質，如出現出水指標超標時，及時進行斷絲檢測。為了保證出水質量，系統(tǒng)在每年都定期對超濾膜元件進行斷絲檢測，發(fā)現斷絲及時封堵。

3.2.3 超濾系統(tǒng)的反洗及加強（加藥）反洗

由于水中雜質在超濾膜表面的截留，膜的過濾阻力逐漸增加，過濾水量會隨時間下降，反洗可以恢復超濾膜的膜通量。在多個反洗周期后進行一次加強（加藥）反洗將大大延長化學清洗的周期。

針對系統(tǒng)的進水水質及運行工況，在日常的運行中的反洗周期控制為30分鐘，加強（加藥）反洗控制為48個反洗周期。

3.2.4 超濾系統(tǒng)的化學清洗

雖然反洗及加強反洗可以迅速恢復膜通量，提高產水量，但并不能完全恢復膜通量，在運行一段時間后，需要進行化學清洗。

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

（1）雜質和有機物污染型；

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

3.2.5 反滲透系統(tǒng)

（1）進水水質及水溫控制。眾所周知，反滲透裝置的進水水質及水溫控制對于反滲透裝置的出水水質、水量、使用壽命等的重要。因此在運行過程中需嚴格控制，日常的控制指標如下：

表2 反滲透進水控制指標

（2）結垢及微生物控制。由于進水的硬度及堿度以及含鹽量較高，反滲透裝置在回收率75%的情況下濃水水質將是進水的4倍左右，因此反滲透裝置極易結垢。在設備的運行中除控制好回收率、濃水流量外對于阻垢劑的選用也是非常重要的。經試驗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，反滲透膜結垢趨勢較小，系統(tǒng)運行中沒有因阻垢劑原因造成結垢而進行化學清洗。

反滲透裝置的細菌微生物污染在目前的反滲透系統(tǒng)應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)中的細菌微生物，在反滲透進口再用還原劑還原，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菌微生物污染風險降至最低。

系統(tǒng)在運行初期采用次氯酸鈉+還原劑的傳統(tǒng)方式進行殺菌，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個月延長到了6個月。

（3）運行指標控制。脫鹽率、產水量、系統(tǒng)壓差、回收率是監(jiān)測反滲透的主要指標，在日常的運行中對于其指標的控制為脫鹽率≥98%，回收率75%，系統(tǒng)壓差≤0.3MPa，產水量≥100m3/h。運行過程中發(fā)現指標的異常及時查找原因，及時恢復。

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

在膜表面沉積的污垢有很多種，他們會降低滲透水流量，使給水壓力、壓差或鹽透過率上升，或者有時會同時產生這些不利因素。常見污染物有：

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（無機）；膠體沉積物（無機、有機混合體）；

6）有機沉積物（自然產物）；有機沉積物（人為產物）；

7）生物滋長（細菌、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清洗劑有：酸、堿、螯合劑、表面活性劑和專用清洗劑等。合理選用反滲透裝置清洗藥劑對反滲透系統(tǒng)的連續(xù)正常運行有較大的影響。清洗液的溫度對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膜的原有性能。這是因為：較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張,促進微孔內污物的排出。

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

表4 反滲透的運行工況

3.2.6 系統(tǒng)的運行工況

以下為系統(tǒng)投運來2010年底 -2014年底的運行數據截錄，證明了系統(tǒng)的良好運行。

4 結束語

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用。但是雙膜系統(tǒng)的運行維護問題有可能使許多技術力量不強的用戶遭受損失，雙膜工藝中進水水質、進水壓力、膜壓差、流量、電導率回收率等是影響其系統(tǒng)正常運行的重要因素，因此要做好日常管理，及時發(fā)現運行參數的變化并調整設備運行工況，應當根據實際情況確定各操作參數，并協(xié)調好它們之間的關系。

國投羅布泊鉀鹽有限責任公司雙膜系統(tǒng)經過近五年時間的運行，通過嚴格的日常管理和定期維護，系統(tǒng)運行平穩(wěn)良好，說明雙膜系統(tǒng)只要運行控制恰當，維護及時合理，系統(tǒng)可以長期、安全、穩(wěn)定地運行，使用壽命也將大大提高。

[1]周柏青.全膜法水處理技術[Z].北京：中國電力出版社,2008.

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