質(zhì)量管理在深度水處理膜系統(tǒng)中的應(yīng)用

劉勝德，劉 冬，李 龍

中國(guó)石油大慶油田水務(wù)公司 （黑龍江 大慶 163411）

質(zhì)量管理在深度水處理膜系統(tǒng)中的應(yīng)用

劉勝德，劉 冬，李 龍

中國(guó)石油大慶油田水務(wù)公司 （黑龍江 大慶 163411）

運(yùn)用超濾膜技術(shù)，采用質(zhì)量管理方法來(lái)提高設(shè)備的運(yùn)行完好率。通過(guò)CIP清洗前后膜組情況對(duì)比分析，提出定期CIP清洗，確保清洗效果，從而提高超濾膜的使用壽命；提高超濾空氣動(dòng)力系統(tǒng)氣體質(zhì)量，確保深度水廠(chǎng)運(yùn)行可靠，對(duì)提高水質(zhì)水量起到重要作用。

質(zhì)量管理；深度水處理；超濾膜

超濾膜為多孔性不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，以膜兩側(cè)壓差為驅(qū)動(dòng)力，是以機(jī)械篩分為基礎(chǔ)的一種溶液分離過(guò)程。它具有使用壓力較低，耗能少，設(shè)備及工藝流程簡(jiǎn)單，易于操作、管理及維修等優(yōu)點(diǎn)。過(guò)濾方式有全流或死端過(guò)濾（Dead-end）、錯(cuò)流過(guò)濾（Crossflow）兩種運(yùn)行模式操作。清洗工藝包括物理清洗、化學(xué)清洗（CEB）和化學(xué)加強(qiáng)清洗（CIP）等，通過(guò)清洗可以降低跨膜壓差，恢復(fù)膜通量[1]。

超濾膜技術(shù)在水處理中被廣泛應(yīng)用，被稱(chēng)為“二十一世紀(jì)的水處理技術(shù)”[2]，目前超濾膜系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工技術(shù)越來(lái)越成熟，國(guó)內(nèi)外也涌現(xiàn)出大批的以超濾膜為核心工藝的深度水處理廠(chǎng)，設(shè)計(jì)處理規(guī)模也不斷增加。由于水環(huán)境的不斷惡化導(dǎo)致了超濾膜在使用過(guò)程中遇到越來(lái)越多的技術(shù)難題，特別是水中有機(jī)物的種類(lèi)和數(shù)量的增加[3]，給膜的運(yùn)行管理帶來(lái)了一定的難度。在近幾年深度水廠(chǎng)的保運(yùn)工作中，運(yùn)用質(zhì)量管理的方法不斷摸索解決問(wèn)題的方法，收到了較好的效果。目前大慶油田4座深度水廠(chǎng)均采用全流過(guò)濾模式。

1 提高深度水廠(chǎng)超濾工藝系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性

1.1 通過(guò)質(zhì)量管理提高超濾膜通量和降低跨膜壓差

超濾膜的性能主要體現(xiàn)在膜通量、跨膜壓差和出水水質(zhì)。把3項(xiàng)指標(biāo)作為膜組的質(zhì)量管理點(diǎn)，通過(guò)對(duì)3項(xiàng)指標(biāo)的檢測(cè)和綜合分析，就能準(zhǔn)確判斷超濾膜的性能變化，及時(shí)采取有效措施，提高膜的性能，延長(zhǎng)膜的使用壽命，達(dá)到為企業(yè)降低成本的目標(biāo)。

3年來(lái)，把膜數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)納入到質(zhì)量管理，每月監(jiān)測(cè)記錄兩次膜運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納、整理和分析，判斷超濾膜當(dāng)前的狀態(tài)。通過(guò)這種持續(xù)的檢測(cè)分析，提升深度水廠(chǎng)超濾膜的質(zhì)量管理。從積累的大量原始數(shù)據(jù)和分析中，逐漸發(fā)現(xiàn)膜的運(yùn)行規(guī)律，為及早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并采取有效措施提供了理論依據(jù)，為超濾膜的運(yùn)行管理奠定基礎(chǔ)。

以大慶油田中引水廠(chǎng)為例，對(duì)每個(gè)膜組都建立了質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)，通過(guò)開(kāi)展有效的質(zhì)量管理工作，從大量的累計(jì)數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)膜出現(xiàn)早期的性能衰減，并及時(shí)采取措施恢復(fù)膜的性能，取得較好的效果。

中引水廠(chǎng)深度水廠(chǎng)投產(chǎn)于2014年7月，膜設(shè)計(jì)指標(biāo)：處理量（10～104）m3/h、膜通量40 L/(㎡·h)、壓差（0.38～0.85）MPa、濁度＜0.1NTU。中引水廠(chǎng)深度水超濾膜3年的運(yùn)行數(shù)據(jù)平均值見(jiàn)表1。

從表1中可以看出，中引水廠(chǎng)超濾膜在這3年的運(yùn)行中性能比較穩(wěn)定，處在一個(gè)良好的運(yùn)行狀態(tài)。但是進(jìn)入到2017年，膜運(yùn)行數(shù)據(jù)有了明顯的變化，見(jiàn)表2。

由表2可見(jiàn)，膜組的跨膜壓差普遍升高了，其中A3、A4、B1、B4、B7等幾個(gè)膜組的跨膜壓差達(dá)到了0.1 MPa，這說(shuō)明膜出現(xiàn)了膜阻塞現(xiàn)象。針對(duì)這一情況，對(duì)這幾組膜組的運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)查和分析，中引水廠(chǎng)20組膜組的運(yùn)行都是在全自動(dòng)控制模式下運(yùn)行的，物理清洗、CEB和CIP都是按照程序設(shè)計(jì)自動(dòng)進(jìn)行的，水廠(chǎng)也留有詳細(xì)的清洗記錄。這幾組膜組的數(shù)據(jù)變化也說(shuō)明，經(jīng)過(guò)3年的運(yùn)行，超濾膜開(kāi)始呈現(xiàn)逐漸衰減趨勢(shì)，因此必須采取有效措施降低跨膜壓差，提高膜性能。

表1 2014—2016年中引水廠(chǎng)超濾膜運(yùn)行數(shù)據(jù)平均值

表2 2017年（1—4）月中引水廠(chǎng)超濾膜運(yùn)行數(shù)據(jù)

1.2 提高CIP清洗質(zhì)量，確保清洗效果

膜組的運(yùn)行是由程序自動(dòng)控制的，暫時(shí)無(wú)法改變，但是把藥劑的種類(lèi)、濃度作為質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題出現(xiàn)在藥劑的濃度匹配不合理。為了提高膜的沖洗質(zhì)量，做了大量實(shí)驗(yàn)，綜合對(duì)比后找到了最佳的藥劑配比濃度。

現(xiàn)場(chǎng)配置化學(xué)藥劑：

1）堿液：氫氧化鈉、次氯酸鈉，配置PH值為13強(qiáng)堿。

2）酸液：檸檬酸，配置PH值為5。

首先對(duì)B1、B7膜組進(jìn)行CIP清洗，過(guò)程按照程序設(shè)定的方式進(jìn)行，清洗前后數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 B1、B7膜組進(jìn)行CIP清洗前后數(shù)據(jù)對(duì)比

在膜組清洗后，質(zhì)量管理小組對(duì)膜組監(jiān)測(cè)了一天的運(yùn)行數(shù)據(jù)，圖1、圖2是以B7為例繪制了性能曲線(xiàn)，可以看出化學(xué)清洗前后跨膜壓差及產(chǎn)水流量變化，可以明顯看出產(chǎn)水流量提高，跨膜壓差降低，膜組的性能已經(jīng)得到了恢復(fù)。

圖1 CIP前后跨膜壓差變化

圖2 CIP前后產(chǎn)水量變化

由圖1、圖2可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)CIP清洗后，膜組阻塞狀況得到有效改善。對(duì)其他的膜組采取同樣的方式進(jìn)行清洗，都取得理想效果。

合理選擇膜組質(zhì)量管理點(diǎn)，定期對(duì)質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)采取措施。CIP是解決膜組阻塞故障的重要手段，要對(duì)藥劑配比濃度嚴(yán)格控制。膜組日常清洗過(guò)程要得到有效監(jiān)督，確保清洗質(zhì)量。

2 提高超濾空氣動(dòng)力系統(tǒng)氣體質(zhì)量，確保系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定

深度水廠(chǎng)使用超濾膜作為核心工藝，工藝閥門(mén)采用氣動(dòng)閥，對(duì)空氣動(dòng)力系統(tǒng)的質(zhì)量要求比較高，如果濕度過(guò)大、運(yùn)行壓力不穩(wěn)定等都會(huì)對(duì)超濾膜系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生影響[4]。在運(yùn)維過(guò)程中發(fā)現(xiàn)中引水廠(chǎng)和八百坰水廠(chǎng)均出現(xiàn)比較嚴(yán)重的氣動(dòng)執(zhí)行器卡塞故障，導(dǎo)致整個(gè)膜組的停產(chǎn)。針對(duì)這種現(xiàn)象，質(zhì)量小組選取儲(chǔ)氣罐底部放空閥和氣動(dòng)執(zhí)行器進(jìn)氣管作為質(zhì)量管理點(diǎn)，用于觀(guān)測(cè)動(dòng)力空氣的質(zhì)量。經(jīng)過(guò)多次的監(jiān)測(cè)和研究，最終發(fā)現(xiàn)是由于空氣動(dòng)力系統(tǒng)中壓縮空氣濕度太大，導(dǎo)致儲(chǔ)氣罐底部經(jīng)常積水，執(zhí)行器進(jìn)氣管內(nèi)也有積水，導(dǎo)致執(zhí)行器內(nèi)部產(chǎn)生潤(rùn)滑油變質(zhì)、活塞和缸體內(nèi)銹蝕的現(xiàn)象，使得執(zhí)行器損壞無(wú)法運(yùn)行，只能通過(guò)更換新的氣動(dòng)執(zhí)行器，才能保證超濾膜組的連續(xù)運(yùn)行。深度水廠(chǎng)超濾系統(tǒng)的氣動(dòng)閥門(mén)至少有幾百個(gè)，如果不解決空氣質(zhì)量問(wèn)題，就會(huì)極大地增加運(yùn)維成本。

2.1 查找影響空氣質(zhì)量的因素

質(zhì)量小組首先以中引水廠(chǎng)超濾間為研究對(duì)象，對(duì)原有空氣動(dòng)力系統(tǒng)的主要設(shè)備空壓機(jī)、冷干機(jī)、儲(chǔ)氣罐、過(guò)濾器等進(jìn)行檢查和分析。設(shè)備運(yùn)行正常，但是空壓機(jī)安裝在超濾間底部，與超濾膜組底部管廊連通，常年處在陰暗、潮濕的環(huán)境，空氣濕度特別大。雖經(jīng)過(guò)冷干燥機(jī)干燥，但效果仍不理想。這是導(dǎo)致空氣中濕度大的主要原因。

2.2 空氣質(zhì)量?jī)?yōu)化解決方案

針對(duì)查找出來(lái)的主要影響因素，小組研究解決方案：在原有空氣動(dòng)力系統(tǒng)中再串聯(lián)安裝一套無(wú)熱再生吸附式干燥器。無(wú)熱再生干燥機(jī)是采用雙塔變壓吸附、無(wú)熱再生的工藝，可連續(xù)提供干燥氣體。這樣空氣經(jīng)過(guò)二次干燥，會(huì)大大降低空氣濕度，提高空氣質(zhì)量。

2.3 應(yīng)用效果及效益

經(jīng)過(guò)二次干燥，儀表空氣的含水率降到了最低限度，干燥器后的儲(chǔ)氣罐、輸氣管內(nèi)積水完全消失，達(dá)到了預(yù)期干燥效果?，F(xiàn)已運(yùn)行近1年，閥門(mén)執(zhí)行器損壞率大大降低，提高了膜組的運(yùn)行完好率，每年為企業(yè)節(jié)省近10萬(wàn)元的運(yùn)維成本。

3 提高設(shè)備維修質(zhì)量，保證系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行

提高企業(yè)的質(zhì)量管理就是提高企業(yè)的效益[5]。深度水廠(chǎng)設(shè)備數(shù)量和種類(lèi)比較多，特別是超濾間配套的設(shè)備、儀表、氣動(dòng)閥多達(dá)幾百個(gè)，所以日常的維修工作量比較大。提高設(shè)備維修質(zhì)量能夠有效地降低維修勞動(dòng)強(qiáng)度和維修費(fèi)用，保證膜組平穩(wěn)運(yùn)行和提高水量。

3.1 設(shè)備巡檢和維護(hù)保養(yǎng)常態(tài)化

深度水廠(chǎng)的每一臺(tái)設(shè)備都能對(duì)運(yùn)行平穩(wěn)產(chǎn)生影響，對(duì)設(shè)備的質(zhì)量管理要做到精細(xì)、常態(tài)化。小組對(duì)深度水廠(chǎng)的關(guān)鍵設(shè)備設(shè)置了質(zhì)量管理點(diǎn)，重點(diǎn)是設(shè)備的緊固、清潔、潤(rùn)滑、振動(dòng)、噪聲等關(guān)鍵要素，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。嚴(yán)格按照設(shè)備質(zhì)量要求抓好日常維護(hù)保養(yǎng)，如定期更換潤(rùn)滑油、過(guò)濾器、密封件等。這種常態(tài)化的工作是提升設(shè)備質(zhì)量管理的關(guān)鍵，使設(shè)備保持一個(gè)良好的運(yùn)行狀態(tài)，提高了設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量。

3.2 提高人員素質(zhì)，促進(jìn)維修質(zhì)量的提升

企業(yè)質(zhì)量管理的關(guān)鍵因素是人的素質(zhì)[5]。設(shè)備維修人員的技術(shù)素質(zhì)是做好設(shè)備管理的重要因素。這幾年小組在抓技能培訓(xùn)方面加大力度，把培訓(xùn)重點(diǎn)放在自動(dòng)化軟件、變頻器、空壓機(jī)、膜工藝4個(gè)方面，收到了較好的效果。目前運(yùn)維人員素質(zhì)逐年提高，對(duì)提高深度水廠(chǎng)運(yùn)維服務(wù)質(zhì)量、設(shè)備維修及時(shí)率、完好率提供了保障。

3.3 加強(qiáng)備件管理，提高設(shè)備維修及時(shí)率

設(shè)備維修保養(yǎng)需要儲(chǔ)備必要的備件，才能保證設(shè)備維修及時(shí)。質(zhì)量小組每年都要精心統(tǒng)計(jì)、購(gòu)買(mǎi)、儲(chǔ)備一些備件，保持備件處于一種安全儲(chǔ)備狀態(tài)，設(shè)專(zhuān)人負(fù)責(zé)備件管理，合理使用，避免浪費(fèi)。

另外，還積極開(kāi)展配件的修舊利廢工作，有的配件經(jīng)過(guò)維修后還可以繼續(xù)使用，既能保證配件及時(shí)使用，又能降低配件費(fèi)用。

4 結(jié)論

3年來(lái)，超濾膜的質(zhì)量管理作為深度水廠(chǎng)運(yùn)維的重要工作。通過(guò)科學(xué)的質(zhì)量管理，提升了深度水廠(chǎng)運(yùn)維服務(wù)水平。特別是在超濾膜質(zhì)量監(jiān)測(cè)、設(shè)備維修和人員素質(zhì)提升等方面積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，為深度水廠(chǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。今后質(zhì)量小組還繼續(xù)把質(zhì)量管理工作深入開(kāi)展下去，為深度水廠(chǎng)的運(yùn)維提供更優(yōu)質(zhì)的技術(shù)服務(wù)。

[1]蔡邦肖,唐名威,許 陽(yáng).自來(lái)水深度處理超濾膜的選擇[J].工業(yè)用水與廢水,2007(10)：71-75.

[2]董秉直,曹達(dá)文,陳 艷.飲用水膜深度處理技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2006.

[3]湯景鵬,張震宇.淺談污水處理廠(chǎng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)質(zhì)量管理工作[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督,2016,32(6)：24-26,54.

[4]韓德宏.國(guó)外水務(wù)技術(shù)與管理—深水人看洋水務(wù)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2009.

[5]馬 林.全面質(zhì)量管理[M].2版.北京：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社,2010.

The running safety of ultrafiltration membrane water treatment equipment is improved by quality management.By contrast and analysis of the situation of membrane group before and after chemically enhanced cleaning,it is put forward that the cleaning effect is ensured by periodical chemically enhanced cleaning so as to improve the service life of UF membrane;the reliability of the advanced water treatment plant operation is ensured by improving the air quality of ultrafiltration air power system,which plays an important role in the improvement of water quality.

quality management;advanced water treatment;ultrafiltration membrane

劉勝德（1969-），男，高級(jí)工程師，現(xiàn)主要從事飲用水深度處理生產(chǎn)運(yùn)維工作。

崔 杰

2017-09-08