脫鹽水站系統(tǒng)存在問題及改進(jìn)優(yōu)化方案

段小冰

（北京首鋼股份有限公司，河北遷安 064404）

引言

近年來，隨著水資源緊張，各大高耗能企業(yè)為降低水耗及成本，加大了污水循環(huán)利用。為減少工業(yè)生產(chǎn)用水、滿足生產(chǎn)工藝高品質(zhì)用水要求，某鋼鐵企業(yè)建設(shè)了一座5×200 t/h 的脫鹽水站，以污水處理廠處理后的中水作為脫鹽水站的水源。污水處理廠收集鋼鐵廠綜合性廢水，水溫高，有機(jī)物含量高；由于去除有機(jī)物效果差，造成脫鹽水站反滲透系統(tǒng)有機(jī)物污堵，運(yùn)行效果不佳。

1 工藝概況

脫鹽水站采用的是多介質(zhì)過濾器+超濾膜系統(tǒng)+反滲透的處理工藝。中水通過管網(wǎng)進(jìn)入多介質(zhì)過濾器，在進(jìn)入多介質(zhì)過濾器之前投加氧化性殺菌劑次氯酸鈉，多介質(zhì)過濾器產(chǎn)水進(jìn)入超濾供水池，然后通過超濾供水泵進(jìn)入超濾處理系統(tǒng)，超濾產(chǎn)水進(jìn)入超濾產(chǎn)水池（也是反滲透供水池），再通過反滲透供水泵、保安過濾器、高壓泵進(jìn)入反滲透處理系統(tǒng)，進(jìn)入反滲透系統(tǒng)之前加入阻垢劑、還原劑，反滲透產(chǎn)水進(jìn)入除鹽水池，最后通過除鹽水泵送到公司除鹽水管網(wǎng)供各用戶使用。脫鹽水站工藝流程如圖1所示。

脫鹽水站設(shè)有5 套產(chǎn)水200 t/h 的反滲透裝置，反滲透系統(tǒng)組合方式為一級兩段，按32:16 排列，7芯裝，每套由336支PROC 10 膜元件組成。反滲透系統(tǒng)運(yùn)行方式為產(chǎn)水恒流量運(yùn)行模式，當(dāng)產(chǎn)水量降低時，通過提高反滲透高壓泵頻率，滿足產(chǎn)水量恒定要求。因此，進(jìn)水壓力、段間壓差會不斷升高，到達(dá)一定程度時，要對反滲透系統(tǒng)進(jìn)行化學(xué)清洗，恢復(fù)膜元件性能，保證反滲透系統(tǒng)正常運(yùn)行。

2 系統(tǒng)存在問題

2.1 中水有機(jī)物含量高，缺少殺菌系統(tǒng)

圖1 脫鹽水站工藝流程圖

反滲透系統(tǒng)打開抽出膜元件檢查時，膜元件表面附著一層淡黃色污染物，觸摸時有滑膩粘稠的感覺，帶有腥臭味，取污染物可灼燒并產(chǎn)生毛發(fā)燒焦的味道，表明污染物為藻類等有機(jī)物。中水系統(tǒng)沒有殺菌裝置，中水供水泵距離脫鹽水站進(jìn)水管線約3 500 m，微生物在管線中繼續(xù)繁殖，導(dǎo)致脫鹽水站水源有機(jī)物滋生，影響反滲透系統(tǒng)的運(yùn)行效果。

2.2 脫鹽水站水源中鋁離子含量偏高

脫鹽水站水源為鋼鐵廠污水處理廠處理后的中水，在處理過程中投加鋁鹽類絮凝劑降低水中懸浮物，通過對脫鹽水站進(jìn)水水質(zhì)分析，檢測出鋁離子含量為0.2504 mg/L，鋁離子含量偏高，會造成反滲透膜系統(tǒng)產(chǎn)生鋁氫氧化物污染，影響反滲透的正常運(yùn)行。

2.3 多介質(zhì)過濾器存在設(shè)備缺陷

脫鹽水站共設(shè)有8 套多介質(zhì)過濾器，單臺處理能力210 m3/h。打開多介質(zhì)過濾器檢查發(fā)現(xiàn)，內(nèi)部防腐層脫落，罐壁銹蝕嚴(yán)重；濾料表面一層淤泥，且出現(xiàn)亂層現(xiàn)象；過介質(zhì)布水器堵塞嚴(yán)重，且出現(xiàn)被壓癟損壞現(xiàn)象，造成預(yù)處理過濾、反洗效果差，水質(zhì)未能得到有效改善。

2.4 保安過濾器污染嚴(yán)重，運(yùn)行周期短

脫鹽水站在運(yùn)行過程中，反滲透保安過濾器運(yùn)行20 多天后，進(jìn)出水壓差變大，導(dǎo)致反滲透進(jìn)水量不足，打開保安過濾器檢查，發(fā)現(xiàn)保安過濾器濾芯表面污染嚴(yán)重，污染物呈淡黃色，且打開時帶有一股腥臭味，表明是微生物污染。

2.5 化學(xué)清洗系統(tǒng)存在缺陷

反滲透化學(xué)清洗系統(tǒng)一段、二段未能徹底獨(dú)立分開清洗，在清洗過程中容易將一段清洗出來的污染物帶入二段，造成二段的二次污染，增加反滲透系統(tǒng)的化學(xué)清洗難度。通過對脫鹽水站反滲透系統(tǒng)膜元件的解剖分析，主要污染物為有機(jī)物。該系統(tǒng)主要采用堿洗，配方以Na4EDTA 加堿液、十二烷基苯磺酸鈉為主，受各種條件影響，整體清洗效果不佳。

3 改進(jìn)措施及效果

3.1 中水系統(tǒng)增加殺菌裝置

原中水系統(tǒng)設(shè)計采用氯氣進(jìn)行殺菌消毒，因各種原因已停用。鑒于中水系統(tǒng)微生物對反滲透系統(tǒng)的影響，在中水系統(tǒng)增加一套次氯酸鈉殺菌裝置。次氯酸鈉是一種最有效的殺菌消毒劑，次氯酸鈉化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，受熱受光極易分解，一般溫度超過25 ℃時就會快速分解，水解形成次氯酸，次氯酸再進(jìn)一步分解形成新生態(tài)氧[O]，新生態(tài)氧具有極強(qiáng)的氧化性，可以使細(xì)菌微生物的蛋白質(zhì)發(fā)生變性，從而使細(xì)菌微生物致死。其化學(xué)反應(yīng)式如下：

投加點(diǎn)設(shè)置在污水處理系統(tǒng)的V 型濾池進(jìn)口，保證藥劑充分反應(yīng)，抑制中水微生物滋生。

3.2 調(diào)整污水處理系統(tǒng)絮凝劑的投加量

脫鹽水站所處理的中水，在污水處理過程中投加的絮凝劑為硫酸鋁，投加量為50 mg/L，要減少中水中的鋁離子含量，重點(diǎn)是在保證污水處理系統(tǒng)出水水質(zhì)的情況下，盡可能地降低硫酸鋁的投加量。通過燒杯試驗(yàn)及現(xiàn)場調(diào)試，最終將硫酸鋁的投加量減少為35 mg/L，降低了鋁離子對反滲透系統(tǒng)的污染。

3.3 消除多介質(zhì)過濾器設(shè)備缺陷

對脫鹽水站8套多介質(zhì)過濾器進(jìn)行全面檢查修復(fù)。對8 臺多介質(zhì)過濾器內(nèi)部重新進(jìn)行除銹防腐，多介質(zhì)過濾器濾料全部更換，多介質(zhì)過濾器布水器進(jìn)行全面改善，布水器內(nèi)部增加骨架，防止出現(xiàn)壓癟現(xiàn)象，普通鋼絲網(wǎng)更換為T型鋼絲網(wǎng)，避免濾料堵塞布水器。

3.4 保安過濾器增加在線殺菌裝置

通過檢查反滲透保安過濾器，查找出運(yùn)行周期短的直接原因?yàn)槲⑸镂廴?，針對這種情況，對保安過濾器系統(tǒng)工藝進(jìn)行了優(yōu)化，增加保安過濾器在線殺菌裝置。在保安過濾器前后各增加一臺電動閥門，增加一套氧化性殺菌劑加藥裝置，加藥裝置主要由加藥箱、加藥泵及管路閥門組成，加藥點(diǎn)設(shè)置在保安過濾器新增進(jìn)水閥門之后。在線殺菌時，開啟關(guān)閉保安過濾器前后新增閥門，開啟加藥泵，向保安過濾器投加氧化性殺菌劑，浸泡20 min 后，開啟保安過濾器進(jìn)水閥門，打開保安過濾器排放閥，對保安過濾器進(jìn)行沖洗，直至殺菌劑沖洗干凈為止，在線殺菌結(jié)束。根據(jù)不同季節(jié)以及保安過濾器壓差大小，制定了在線殺菌周期。該裝置操作方便快捷，解決了現(xiàn)有技術(shù)中由于微生物的污染問題嚴(yán)重，會造成保安過濾器及反滲透膜污染，影響反滲透膜的制水效果和使用壽命的技術(shù)問題。該措施實(shí)施后，保安過濾器使用周期由原來的20多天延長至75～90天，同時也減少了反滲透系統(tǒng)污堵，反滲透系統(tǒng)的運(yùn)行周期由原來的30 多天延長至75 天左右。

保安過濾器增加在線殺菌裝置雖然解決了微生物污染問題，但由于投加氧化性殺菌劑同時也給反滲透系統(tǒng)帶來了膜元件被氧化的風(fēng)險，因此，我們必須采取一定的措施，防止反滲透膜氧化問題的發(fā)生。首先，每次進(jìn)行保安過濾器在線殺菌后，對保安過濾器進(jìn)行全面沖洗，對沖洗水進(jìn)行余氯檢測，保證保安過濾器出水余氯含量為零。其次，在反滲透進(jìn)水管路中安裝在線ORP（氧化還原電位）儀表，投加還原劑（亞硫酸氫鈉），實(shí)時監(jiān)測進(jìn)水中氧化性物質(zhì)，在線ORP（氧化還原電位）儀表顯示值不超過220 mV，確保反滲透系統(tǒng)進(jìn)水中沒有氧化性物質(zhì)。如果ORP 值超過220 mV，應(yīng)加大還原劑投加劑量，必要時停止反滲透系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行全面檢查，待數(shù)據(jù)正常后再重新投入運(yùn)行。

3.5 完善反滲透化學(xué)清洗系統(tǒng)[1]，

在反滲透系統(tǒng)一段、二段管路中增加隔離閥，使反滲透系統(tǒng)進(jìn)行化學(xué)清洗時將一段、二段獨(dú)立分開，同時，一段、二段完全獨(dú)立后，可以針對一段、二段污堵情況的不同，靈活掌握一段、二段的清洗時間及藥劑配方，降低清洗難度，減少清洗工作量。

4 結(jié)論

通過以上改進(jìn)，反滲透系統(tǒng)的進(jìn)水壓力、段間壓差明顯降低，反滲透系統(tǒng)的運(yùn)行周期也明顯延長，說明脫鹽水站系統(tǒng)存在的問題已基本得到解決。但要想保持脫鹽水站長期安全穩(wěn)定運(yùn)行，還需加強(qiáng)脫鹽水站日常的精細(xì)化管理，由于該系統(tǒng)的主要污染物為有機(jī)微生物，加強(qiáng)氧化性殺菌劑的使用的同時，應(yīng)重點(diǎn)監(jiān)測反滲透系統(tǒng)的氧化還原電位，防止因使用氧化性殺菌劑造成膜元件的氧化。