脫鹽水系統(tǒng)一級反滲透膜延長更換周期方法的實(shí)踐

夏圓圓

（上海梅山鋼鐵股份有限公司，江蘇南京210039）

1 概述

梅鋼有2個脫鹽水站都是使用的膜技術(shù)，冷軋脫鹽水站和二煉鋼脫鹽水站。工藝流程圖分別見圖1、圖 2。

圖1 冷軋脫鹽水站工藝流程圖

圖2 二煉鋼脫鹽水站工藝流程圖

梅鋼冷軋脫鹽水站從2008年開始投入使用，分A、B、C 三套，A、B、C 套分別在 2014 年、2012 年、2011年進(jìn)行更換。根據(jù)二用一備的運(yùn)行模式和一級反滲透膜更換時間來看，C套膜組運(yùn)行時間為2年，B套膜組運(yùn)行時間為3年，A套膜組運(yùn)行4年。而正常情況下，有二級反滲透作為保障，且出水不會對二級反滲透膜產(chǎn)生污染的前提下，一級反滲透膜組件運(yùn)行時間為5年，本系統(tǒng)相對于設(shè)計和膜的使用效率而言是比較低的。

梅鋼二煉鋼脫鹽水站自2012年開始投運(yùn)，當(dāng)初因建設(shè)費(fèi)用限制，只建設(shè)了一級反滲透系統(tǒng)，因此，該站一級反滲透系統(tǒng)的好壞直接影響出水水質(zhì)。所以，如何更好地運(yùn)行和維護(hù)一級反滲透系統(tǒng)，對于梅鋼兩座脫鹽水站都是比較重要的。

為了提高一級反滲透膜使用壽命，寶鋼股份能環(huán)部與梅鋼能環(huán)部結(jié)成技術(shù)推廣小組。互相傳遞反滲透膜的生產(chǎn)運(yùn)行及維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)場診斷，找出改善措施。

2 系統(tǒng)預(yù)處理工藝

梅鋼取得長江原水濁度一般在70 NTU左右，經(jīng)過加藥混凝沉降達(dá)到工業(yè)水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。冷軋脫鹽水站和二煉鋼脫鹽水站利用工業(yè)水經(jīng)多介質(zhì)過濾器、自清洗過濾器、超濾等預(yù)處理工藝制備脫鹽水。 預(yù)處理工藝流程見圖3。工業(yè)水水質(zhì)狀況見表1。

圖3 反滲透系統(tǒng)預(yù)處理工藝流程圖

表1 梅鋼工業(yè)水水質(zhì)狀況

多介質(zhì)過濾器填充石英砂和錳砂。石英砂的裝填高度為0.7 m，粒徑范圍為0.6～1.2 mm，錳砂的裝填高度為0.7 m，粒徑范圍為0.6～1.2 mm。采用石英砂和錳砂主要目的是將水中的膠體和懸浮物在混凝劑以及殺菌劑的作用下除去，還可將二價鐵在多介質(zhì)過濾器中錳砂的催化作用下迅速氧化成三價鐵，從而形成沉淀并在多介質(zhì)過濾器中濾除。

通過對多介質(zhì)過濾器工藝的現(xiàn)場了解，在實(shí)際運(yùn)行過程中，多介質(zhì)過濾器之前沒有投加混凝劑對源水中的懸浮物進(jìn)行微絮凝反應(yīng)，這對系統(tǒng)懸浮物去除效率有一定影響。對于殺菌劑投加量需要定時進(jìn)行核定，保證系統(tǒng)的殺菌效果（可以定時進(jìn)行超濾出水余氯的檢測）。錳砂濾料對除鐵作用需要水體含有一定量的溶解氧，不然起不到除鐵作用。

超濾系統(tǒng)的目的是進(jìn)一步去除處理水中的懸浮物、膠體、細(xì)菌及病毒等物質(zhì)，為后續(xù)反滲透系統(tǒng)的長期、穩(wěn)定運(yùn)行提供全面的保證。本超濾系統(tǒng)膜為內(nèi)壓式操作，該方式從超濾膜內(nèi)表面進(jìn)水，濾出液從超濾膜絲外部流出，濃縮液從中空纖維膜內(nèi)皮層流過，沿膜絲長度方向濃度逐漸增加。

對超濾系統(tǒng)調(diào)查后，主要有：1）冷軋脫鹽水站和二煉鋼脫鹽水站膜孔徑為0.1 μm。相對于寶鋼制水目前用的浸沒式超濾（膜孔徑0.04 μm)，膜孔徑偏大。2）冷軋脫鹽水站超濾膜運(yùn)行至今已經(jīng)有近7年時間了，超濾膜的運(yùn)行狀況需要進(jìn)行評估。

3 反滲透系統(tǒng)

梅鋼冷軋反滲透系統(tǒng)三個系列總設(shè)計能力為7920 m3/天，但經(jīng)過對2015年1～9月反滲透系統(tǒng)水量和藥劑使用情況進(jìn)行調(diào)查可知實(shí)際每天需求量約為3700 m3/天，系統(tǒng)產(chǎn)能只發(fā)揮了一半。 保安過濾器目前運(yùn)行正常，2～3個月更換一次濾芯，更換下來的濾芯發(fā)黃，一級反滲透進(jìn)水主要投加還原劑（亞硫酸氫鈉），在線控制ORP在250 mv以下，正常在170～180 mv之間。2015年6月兩脫鹽水站一級反滲透膜產(chǎn)水電導(dǎo)率及脫鹽率見表2。

表2 2015年6月梅鋼冷軋和二煉鋼一級反滲透膜脫鹽率

2015年10月冷軋脫鹽水站在進(jìn)行C系列化學(xué)清洗前打開反滲透膜管進(jìn)水端和出水端進(jìn)行檢查，進(jìn)口端發(fā)現(xiàn)一些機(jī)械焊渣和淡黃色膠體物，出水端較干凈整潔，未有結(jié)垢現(xiàn)象。機(jī)械焊渣一般是管道或者構(gòu)筑物剝離下來的，而黃色膠體物質(zhì)則可判斷為細(xì)菌微生物或者少量的藥劑。無機(jī)鹽類污染肉眼無法看出來，需要對清洗前后酸洗液進(jìn)行分析得出。

4 改善方向

4.1 預(yù)處理系統(tǒng)：降低工業(yè)水懸浮物，降低預(yù)處理系統(tǒng)各工序負(fù)荷。

4.2 對冷軋超濾各系列膜使用情況進(jìn)行評估，確保超濾出水SDI長期穩(wěn)定在3以下 。在需要對超濾膜進(jìn)行更換時重新選擇膜孔徑更低的膜。

4.3 加強(qiáng)對系統(tǒng)輔助設(shè)施和計量設(shè)施（如：加藥系統(tǒng)、流量計、在線水質(zhì)檢測儀等）的維護(hù)力度；運(yùn)行崗位配備便攜式或者方便運(yùn)行使用的余氯和濁度檢測儀，并建立完善的水質(zhì)跟蹤控制體系。保證次氯酸鈉投加量，確保超濾出水殺菌效果。

4.4 對一級反滲透系統(tǒng)實(shí)行定期切換，對于停機(jī)系列定時開啟自清洗裝置，將RO產(chǎn)水作為清洗水從系統(tǒng)兩段之間進(jìn)入而分別向兩頭快速低壓清洗，清洗掉RO膜內(nèi)污染物，更換干凈新鮮的水，減少停機(jī)時間長造成的細(xì)菌滋生，延長反滲透膜的使用壽命。

5 制定優(yōu)化改進(jìn)措施

5.1 在多介質(zhì)過濾器前重新投加混凝劑（聚合氯化鋁），進(jìn)一步降低源水中懸浮物。

5.2 對冷軋脫鹽水站超濾膜進(jìn)行現(xiàn)場測試評估，超濾設(shè)備單套膜組件的數(shù)量為48支，根據(jù)超濾膜絲透水不透氣的特性，來檢查超濾膜的斷絲情況。測試檢查結(jié)果見表3。

表3 冷軋脫鹽水站超濾膜檢查結(jié)果

以上數(shù)據(jù)可以看出，超濾A套、C套設(shè)備已經(jīng)破損嚴(yán)重，出水指標(biāo)已不能達(dá)到設(shè)計要求。已于2016年8月更換一組超濾膜。

5.3 崗位人員每天對超濾出水的余氯進(jìn)行取樣檢測，保持超濾出水余氯在0.05～0.1 mg/L，確保超濾出水殺菌效果。

5.4 對一級反滲透膜化學(xué)清洗的清洗液前后進(jìn)行化驗(yàn)檢測，發(fā)現(xiàn)無機(jī)鹽成分（鈣、鎂、鋁）占比較大，優(yōu)化一級反滲透膜清洗順序，由原來的先堿洗再酸洗，改成先酸洗再堿洗。并且嚴(yán)格控制清洗水溫30～35℃。清洗效果得到明顯改善。

清洗效果對比見圖4

圖4 優(yōu)化一級反滲透膜化學(xué)清洗過程前后對比

從上述三張圖片對比可以看出，優(yōu)化化學(xué)清洗過程后反滲透膜清洗效果較之前有了明顯改善。

6 實(shí)施效果

從2015年12月開始在生產(chǎn)運(yùn)行中應(yīng)用，運(yùn)行至今穩(wěn)定可靠，反滲透膜的運(yùn)行情況良好，各項(xiàng)控制指標(biāo)在正常范圍內(nèi)，一級反滲透出水沒有明顯劣化的情況出現(xiàn)。2016年9月兩脫鹽水站一級反滲透產(chǎn)水及脫鹽率見表4。

2016年，反滲透系統(tǒng)各系列運(yùn)行穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)明顯劣化現(xiàn)象，二煉鋼一級反滲透總體狀況較冷軋一級反滲透好，主要是由于冷軋前處理超濾膜膜絲有斷裂造成。因冷軋脫鹽水站有二級反滲透系統(tǒng)，出水能夠滿足電導(dǎo)率小于10 μS/cm的要求，能夠繼續(xù)使用。二煉鋼脫鹽水站脫鹽率均在96%以上，由于該站只有一級反滲透膜，受來水電導(dǎo)率影響，出水電導(dǎo)率會出現(xiàn)大于10 μS/cm的情況。

表4 2016年9月梅鋼冷軋和二煉鋼一級反滲透膜脫鹽率

截止2017年12月底 運(yùn)行近6年，二煉鋼脫鹽水站一級反滲透各套出水電導(dǎo)率超過10 μS/cm，已于2018年2月初進(jìn)行了更換，更換后的出水電導(dǎo)率維持在3～4 μS/cm。

7 總結(jié)

一般而言，影響反滲透膜的使用壽命的因素有設(shè)計的合理性、停機(jī)后膜的保養(yǎng)、設(shè)備的操作不當(dāng)以及膜清洗是否徹底等引起膜性能的損壞等幾個方面。反滲透膜的損害一般是不可逆的，因此平時運(yùn)行操作一定要精細(xì)，預(yù)處理系統(tǒng)也需保證完好且合理，一旦反滲透膜出現(xiàn)劣化趨勢時，應(yīng)從這幾個方面展開調(diào)查，找出問題所在，及時采取措施減少對膜的損害，既可以保證出水水質(zhì)，又能延長膜的壽命。當(dāng)然，操作人員的日常操作習(xí)慣和經(jīng)驗(yàn)對反滲透膜的影響也是比較大的，加強(qiáng)操作人員的理論和技能水平的培訓(xùn)，也是非常必要的。