延長反滲透系統(tǒng)化學(xué)清洗周期的研究

劉亞兵（神華新疆化工有限公司，新疆 烏魯木齊831400）

1 概況

神華新疆化工有限公司熱電生產(chǎn)中心化學(xué)水裝置配置的6套反滲透和2套濃水反滲透是化學(xué)水裝置核心部分，功能是利用半透膜透水不透鹽的特性，去除水中的各種鹽分，保障后續(xù)混床平穩(wěn)運(yùn)行。自2018年開始，該公司在保證反滲透系統(tǒng)運(yùn)行出力和回收率的前提下，反滲透段間運(yùn)行壓差上漲過快，化學(xué)清洗周期逐步縮短。通過化水設(shè)備的反滲透系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀分析、制定對策、對策實(shí)施，使得反滲透系統(tǒng)化學(xué)清洗周期得到顯著延長，大大減輕了運(yùn)行人員的工作量，減少了酸堿廢水的排放，經(jīng)濟(jì)效益、社會效益相當(dāng)可觀。

2 反滲透現(xiàn)階段運(yùn)行中存在的問題

（1）現(xiàn)運(yùn)行工況保證運(yùn)行出力和回收率的前提下，運(yùn)行壓差上漲過快，2017年反滲透化學(xué)清洗周期為45天，2018年為47天,2019年為30天；化學(xué)清洗周期縮短明顯。

（2）反滲透膜頻繁清洗使膜性能下降快，反滲透產(chǎn)水電導(dǎo)升高，從而造成后續(xù)混床周期制水量減少，再生次數(shù)頻繁，酸、堿消耗量增加，再生排水量增加。2018～2019年對反滲透化學(xué)清洗周期為50天和30天時，每月混床再生次數(shù)由34次增加至58次。

（3）裝置運(yùn)行班組人員短缺，清洗1 臺反滲透耗時36h，月洗6臺，共用時10天，耗時久，耗人力多。

（4）2019 年1～8 月，我公司6 套反滲透系統(tǒng)化學(xué)清洗周期均在30天左右，與神華煤制油各兄弟公司反滲透系統(tǒng)化學(xué)清洗周期對比，清洗周期處于中下游水平，較寧煤公司（53 天）還有較大提升空間。

3 確認(rèn)造成反滲透化學(xué)清洗周期降低的主要原因

（1）對2017～2019 年月優(yōu)質(zhì)再生水水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)再生水二氧化硅含量波動較大，偶爾有二氧化硅超標(biāo)現(xiàn)象。水中凝膠態(tài)硅酸鹽化合物的含量超標(biāo)時，凝膠態(tài)的硅粒徑較大，無法透過反滲透膜，沒有透過反滲透膜的硅酸鹽化合物大部分隨濃水排出，但仍有一部分附著于反滲透膜層與層的間隙之間，造成反滲透膜空隙的堵塞，反滲透壓差變大。故優(yōu)質(zhì)再生水水質(zhì)SiO2含量超標(biāo)是要因。

（2）根據(jù)分析檢測中心提供的反滲透進(jìn)水水質(zhì)全分析報告及每套反滲透系統(tǒng)額定進(jìn)水水量287m3/h，計算反滲透阻垢劑的加藥劑量在目前規(guī)定的4PPM時，有可能會使部分碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸鍶、氫氧化鐵、氫氧化鋁及硅的結(jié)垢?，F(xiàn)狀調(diào)查期內(nèi)反滲透進(jìn)水壓力穩(wěn)定，選擇一套反滲透系統(tǒng)，選擇容易結(jié)垢的膜端側(cè)進(jìn)行查看，發(fā)現(xiàn)膜組件端側(cè)有結(jié)垢存在。故阻垢劑加藥量不足是主要原因。

（3）原水中攜帶的微生物以反滲透膜為載體借助反滲透濃水段的營養(yǎng)鹽而繁殖生長，反滲透進(jìn)水溫度27～29℃的條件下，微生物的生長更是迅速，幾天之內(nèi)便可在反滲透膜表面形成生物膜層，導(dǎo)致反滲透系統(tǒng)進(jìn)出水間壓差迅速增大，產(chǎn)水量與脫鹽率快速下降。利用2019 年8 月份大修期間對反滲透膜組件進(jìn)行逐一查看，表面均有“青苔”現(xiàn)象的微生物污染的情況微生物滋生情況。故殺菌劑投加量不足是要因。

（4）反滲透保安過濾器設(shè)置在反滲透膜組件的前端，利用5um孔隙率的折疊大流量濾芯進(jìn)行機(jī)械過濾水中殘留的微量懸浮物顆粒、膠體、微生物等。經(jīng)排查近一年保安過濾器濾芯多次出現(xiàn)質(zhì)量問題，如濾芯破損，使得反滲透進(jìn)水水質(zhì)變差。故保安過濾器濾芯強(qiáng)度不夠的質(zhì)量問題是要因。

（5）經(jīng)調(diào)查2019年09月12日對#1--#6反滲透1～9月份累計運(yùn)行時間，得知每套反滲透運(yùn)行時間大致相同，且每套反滲透均按照要求定期切換。故反滲透系統(tǒng)長時間停運(yùn)非要因。

（6）經(jīng)過對2019年07月13日對反滲透酸性、堿性清洗藥劑進(jìn)行質(zhì)量分析，所有指標(biāo)均在合格范圍內(nèi)。故清洗藥劑問題非要因。

（7）通過對近兩年運(yùn)行班組在化學(xué)清洗反滲透時，浸泡時間進(jìn)行統(tǒng)計，各班組均按照工藝操作要求浸泡6h以上，且都按照操作規(guī)程進(jìn)行化學(xué)清洗，故化學(xué)清洗不徹底非要因。

經(jīng)過逐項(xiàng)進(jìn)行分析得出結(jié)論，造成反滲透化學(xué)清洗周期時間降低的主要原因：阻垢劑加藥量不足；殺菌劑投加量不足；保安過濾器濾芯強(qiáng)度不夠；優(yōu)質(zhì)再生水二氧化硅含量超標(biāo)。

4 制定對策及實(shí)施

（1）為保證足量的阻垢劑進(jìn)水反滲透膜時，阻垢劑溶于水后發(fā)生電離，生成帶負(fù)電性的分子鏈，它與Ca2+形成可溶于水的絡(luò)合物或螯合物，采用阻垢劑的絡(luò)和增溶作用，使無機(jī)鹽溶解度增加，按照每套反滲透額定出力287m3/h計算，調(diào)整阻垢劑加藥量由4PPM 增加至5.7PPM，完全滿足額定流量的阻垢作用。調(diào)整后額外增加成本：2.4 萬元/年。大修時對反滲透膜組件進(jìn)行查看，未發(fā)現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象。增加阻垢劑加藥濃度后，該反滲透裝置化學(xué)清洗周期用30天增加至47天。

（2）因保安過濾器濾芯強(qiáng)度問題出現(xiàn)破損情況，在2019 年06 月份將PP5N 更換為PP5Y 型號濾芯，暫無發(fā)現(xiàn)濾芯有破裂、端蓋掉落現(xiàn)象，更換反滲透性能優(yōu)良的保安過濾器濾芯后延長了反滲透的清洗周期，目前已檢測PP5Y 型號濾芯能夠連續(xù)使用50天，能夠達(dá)到PP5N型號的1.5倍。且公司通過招投標(biāo)，采購PP5Y型號濾芯與原PP5N型號濾芯價格相同。

（3）因反滲透進(jìn)水溫度控制在27～29℃，在此溫度下，微生物最容易滋生，經(jīng)討論決定在2019 年08 月份選擇一套反滲透增加非氧化殺菌頻次。根據(jù)膜元件微生物滋生情況，將反滲透系統(tǒng)每月非氧化殺菌一次變更至每月非氧化殺菌三次，投運(yùn)非氧化殺菌系統(tǒng)；每兩臺原水反滲透進(jìn)行非氧化殺菌，加藥量100PPM。并利用每年大修契機(jī)對水箱及管線進(jìn)行系統(tǒng)殺菌，目前未發(fā)現(xiàn)反滲透膜元件存在微生物滋生。并利用每年大修對水箱及管線進(jìn)行系統(tǒng)殺菌，額外增加藥劑成本5.34萬元/年，目前未發(fā)現(xiàn)反滲透膜元件存在微生物滋生。

（4）反滲透進(jìn)水中凝膠態(tài)硅酸鹽化合物的含量超標(biāo)時，由于凝膠態(tài)的硅粒徑較大，無法透過反滲透膜，沒有透過反滲透膜的硅酸鹽化合物大部分隨濃水排出，但仍有一部分附著于反滲透膜層與層的間隙之間，造成反滲透膜空隙的堵塞，反滲透壓差變大。經(jīng)過與公司生產(chǎn)管理部溝通，要求分析檢測中心每天對污水處理裝置供應(yīng)到化學(xué)水裝置的優(yōu)質(zhì)再生水水質(zhì)進(jìn)行化驗(yàn)分析；當(dāng)優(yōu)質(zhì)再生水水質(zhì)超標(biāo)時，立即切斷優(yōu)質(zhì)再生水供應(yīng)。措施實(shí)施以來，化學(xué)水裝置使用的優(yōu)質(zhì)再生水水質(zhì)指標(biāo)均在合格范圍內(nèi)。

5 目標(biāo)達(dá)成情況

根據(jù)統(tǒng)計，對策實(shí)施后，反滲透化學(xué)清洗周期能夠達(dá)到50天以上。

6 論證效果

6.1 有形得益

延長反滲透化學(xué)清洗周期經(jīng)濟(jì)費(fèi)用統(tǒng)計（表1）

節(jié)省項(xiàng)目與費(fèi)用調(diào)整前(t)調(diào)整后(t)節(jié)約(t)單價（萬元）節(jié)約費(fèi)用（萬元）累計節(jié)約（萬元）全年用酸量611.8 366.8 245 0.1 24.5全年用堿量1287.8 754.8 533 0.15 80全年排水量153120 90263 62857 0.0007 44全年清洗劑21.4 14.4 7 0.2 1.4阻垢劑用量32.63 33.75- 1.12 2.14- 2.4非氧化殺菌劑用量1.78 7.12- 5.34 1.0- 5.34 142.16

從表1可得知，實(shí)施延長反滲透化學(xué)清洗周期研究成果后，每年減少一級混床再生288 次，可節(jié)省酸245t，節(jié)約用堿533t，減少排水6.29 萬噸；6 套反滲透每年可節(jié)約酸、堿性清洗劑共7t；阻垢劑、非氧化殺菌劑加藥量調(diào)整后額外增加成本2.4萬元/年、5.34萬元/年；經(jīng)計算每年可節(jié)約費(fèi)用為142.16萬元。

6.2 無形得益

（1）提升團(tuán)隊凝聚力；

（2）優(yōu)化專業(yè)管理；

（3）大大解決了目前化學(xué)水裝置班組人員緊缺而影響工作進(jìn)度的問題。