反滲透裝置故障解決對(duì)策

王曉香　王國(guó)義

（1.中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所，甘肅　蘭州　730000；2.嘉峪關(guān)索通預(yù)焙陽(yáng)極有限公司，甘肅　嘉峪關(guān)　735100）

·監(jiān)測(cè)與診斷·

反滲透裝置故障解決對(duì)策

王曉香1王國(guó)義2

（1.中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所，甘肅蘭州730000；2.嘉峪關(guān)索通預(yù)焙陽(yáng)極有限公司，甘肅嘉峪關(guān)735100）

摘要：嘉峪關(guān)索通化學(xué)水處理站反滲透裝置產(chǎn)水量急劇下降，嚴(yán)重影響到汽輪機(jī)組的安全運(yùn)行。針對(duì)此問(wèn)題，進(jìn)行全面調(diào)查分析，提出整改措施，在實(shí)施各項(xiàng)改造措施后，解決反滲透裝置產(chǎn)水量低的問(wèn)題，提高運(yùn)行效率，保證了汽輪機(jī)組的安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：反滲透裝置；產(chǎn)水量；電導(dǎo)率；穩(wěn)定運(yùn)行

反滲透技術(shù)是一項(xiàng)新的膜分離技術(shù)，依靠反滲透膜在壓力下使溶液中的溶劑與溶質(zhì)進(jìn)行分離的過(guò)程。利用反滲透膜對(duì)溶液的選擇透過(guò)性以及外界推動(dòng)力的作用而克服滲透壓，以使溶劑通過(guò)滲透膜而分離。分離過(guò)程需滿(mǎn)足兩個(gè)條件：第一，操作壓力必須大于溶液的滲透壓；第二，反滲透膜需要較良好的選擇性及脫水性。由于反滲透膜的膜孔徑非常?。▋H為1nm左右），因此能夠有效地去除水中的溶解鹽類(lèi)、膠體、微生物、有機(jī)物等（去除率高達(dá)97%～98%）。但反滲透膜對(duì)原水的pH和溫度較為敏感。原水進(jìn)入反滲透系統(tǒng)前需進(jìn)行預(yù)處理，待原水水質(zhì)條件滿(mǎn)足反滲透膜處理要求之后，利用加壓泵將原水送入反滲透裝置，使原水經(jīng)過(guò)反滲透膜成為產(chǎn)水，原水中的無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)物等被截留在進(jìn)水一側(cè)而形成濃液，濃液可被回收或進(jìn)行再處理。

反滲透技術(shù)在處理手段上屬于物理法，具有很多優(yōu)點(diǎn)：一是反滲透操作僅依靠壓力作為推動(dòng)力，相對(duì)于其它傳統(tǒng)物理處理手段具有最低的能耗；二是反滲透在室溫環(huán)境下即可進(jìn)行，無(wú)需發(fā)生相變；三是無(wú)需使用化學(xué)處理試劑，無(wú)化學(xué)廢液的排放，幾乎沒(méi)有環(huán)境污染；四是操作設(shè)備所需空間較小，設(shè)備占地面積小，操作簡(jiǎn)單，無(wú)需頻繁維護(hù)。

一、工程背景

嘉峪關(guān)索通化學(xué)水處理站2012年8月投入運(yùn)行，原水是酒鋼集團(tuán)所供的生產(chǎn)水，水質(zhì)如下表1所示。

表1　進(jìn)水水質(zhì)

1.工藝流程

嘉峪關(guān)索通化學(xué)水處理站處理工藝如圖1所示，其中反滲透裝置設(shè)計(jì)產(chǎn)水量為15t/h。

圖1　化學(xué)水處理工藝流程

2.設(shè)備配置

（1）原水箱：V=37.5m3。

（2）原水泵：Q=25m3/h。

（3）多介質(zhì)過(guò)濾器：Q=22m3/h。

（4）活性碳過(guò)濾器：Q=22m3/h。

（5）保安過(guò)濾器：5μ m。

（6） 反滲透裝置：Q=15m3/h、高壓泵：Q=20m3/h。

（7）中間水箱：V=37.5m3。

（8）中間水泵：Q=25m3/h。

（9）混合離子交換器：Q=15m3/h。

（10）除鹽水箱：V=45m3。

（11）絮凝劑加藥泵：Q=0~3.8L/h、H=1.0MPa。

（12）阻垢劑加藥泵：Q=0~3.8L/h、H=1.0MPa。

二、反滲透裝置故障

反滲透裝置投運(yùn)后3個(gè)月產(chǎn)水量下降到7～8t/h；經(jīng)過(guò)藥劑清洗后，產(chǎn)水量最高提升到12t/h；再運(yùn)行3個(gè)月后產(chǎn)水量又降到4～5t/h，進(jìn)水壓力上升到2.3MPa左右，膜間壓力上升到2.15MPa左右，濃排壓力上升到2.1MPa左右，出水電導(dǎo)率上升到35～40μ S/cm。

為了確保出水水質(zhì)和提高產(chǎn)水量，運(yùn)行人員不得不每天對(duì)反滲透裝置進(jìn)行清洗，但反滲透裝置運(yùn)行4 ～8h后，產(chǎn)水量就開(kāi)始下降；同時(shí)，由于產(chǎn)水電導(dǎo)率過(guò)高，加重了混合離子交換器的負(fù)擔(dān)，造成混合離子交換器僅運(yùn)行2天后失效?；旌想x子交換器失效后要用鹽酸、火堿進(jìn)行再生，造成鹽酸、火堿用量成倍增長(zhǎng)，導(dǎo)致化學(xué)水處理站運(yùn)行費(fèi)用居高不下；更為嚴(yán)重的是，因化學(xué)水處理站除鹽水不能保證余熱鍋爐最低安全用水量，造成余熱鍋爐減負(fù)荷，犧牲發(fā)電量來(lái)維持余熱發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行的不利地步。

針對(duì)上述故障現(xiàn)象，首先從嘉峪關(guān)索通化學(xué)水處理站工藝流程及所配設(shè)備進(jìn)行調(diào)查。

三、故障原因分析

通過(guò)對(duì)嘉峪關(guān)索通化學(xué)水處理站工藝流程深入調(diào)查了解，再結(jié)合反滲透膜本身的性質(zhì)及運(yùn)行過(guò)程中的工藝要求，還有同類(lèi)廢水反滲透處理工藝的配置及運(yùn)行參數(shù)，得出造成嘉峪關(guān)索通化學(xué)水處理站反滲透裝置產(chǎn)水量低的原因，有以下幾方面。

1.主要原因

（1）沒(méi)有水溫加熱裝置，在冬季原水水溫低于10℃，水分子活性減弱，黏滯性增大，造成反滲透膜效率降低。

（2）原水水質(zhì)較好，在化學(xué)水處理工藝流程過(guò)程中不應(yīng)加絮凝劑，絮凝劑是大分子有機(jī)物，很容易引起膜的污染和堵塞。

（3）保安過(guò)濾器過(guò)濾精度低。

（4）阻垢劑加藥量過(guò)少，并且投加比例不合適，導(dǎo)致膜容易結(jié)垢堵塞。

2.次要原因

（1）反滲透裝置停機(jī)后，沒(méi)有及時(shí)用軟水清洗。

（2）每天對(duì)多介質(zhì)過(guò)濾器和活性碳過(guò)濾器進(jìn)行清洗，破壞了過(guò)濾層。

四、改進(jìn)對(duì)策

第一、用飽和蒸汽加熱原水，將原水溫度控制在15～30℃。

第二、停止添加絮凝劑，減少絮凝劑對(duì)反滲透膜的影響，尤其是大劑量絮凝劑對(duì)反滲透膜的影響。

第三、增加反滲透專(zhuān)用阻垢劑投加量。

第四、根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整濃縮反滲透阻垢劑配比，找到最佳配比方案。

第五、更換濾孔為3μ m的保安過(guò)濾器芯。

第六、反滲透裝置運(yùn)行2h，就要沖洗2min，防止反滲透膜間積垢。

第七、多介質(zhì)過(guò)濾器和活性炭過(guò)濾器進(jìn)出水壓差達(dá)到0.04MPa時(shí)，再進(jìn)行反沖洗。

五、改進(jìn)后的效果

按照改進(jìn)對(duì)策，對(duì)化學(xué)水處理站工藝流程、加藥量、操作程序等進(jìn)行改進(jìn)或整改后，反滲透裝置運(yùn)行正常，效果明顯。

經(jīng)過(guò)8個(gè)月的穩(wěn)定運(yùn)行，產(chǎn)水量14~15t/h，進(jìn)水壓力保持在1.1MPa左右，膜間壓力保持在1.0MPa左右，濃排壓力保持在0.9MPa左右，出水電導(dǎo)率在15~17μ S/cm，運(yùn)行非常穩(wěn)定。混合離子交換器再生周期延長(zhǎng)，從改進(jìn)前的1~2天 延長(zhǎng)到現(xiàn)在的12~15天，改進(jìn)后的工藝流程見(jiàn)圖2，節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用，具體數(shù)額如表2所示。

圖2　改進(jìn)后工藝流程

表2　運(yùn)行費(fèi)用節(jié)約

參考文獻(xiàn)：

[1]牛濤濤,李振玉.近年來(lái)國(guó)內(nèi)反滲透技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用狀況[J].廣州環(huán)境科學(xué),2008.

[2]吳昊,張盼月,蔣劍虹等,反滲透技術(shù)在重金屬?gòu)U水處理與回用中的應(yīng)用[J].工業(yè)水處理，2007（6）:6-9.

[3]鄭晨，祖學(xué)卉，反滲透技術(shù)簡(jiǎn)介與應(yīng)用分析.遼寧化工，2014,43（3）：308-311.

中圖分類(lèi)號(hào)：TK223.5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-0711（2016）01-0062-03

基金項(xiàng)目：中科院儀器功能開(kāi)發(fā)與技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目（2106gl04）；創(chuàng)新研究群體科學(xué)基金《冰凍圈與全球變化》（41121001）

收稿日期：（2015-11-24）