摘要：ESPAI超低壓復(fù)合膜應(yīng)用在包鋼薄板坯連鑄連軋新水處理站，生產(chǎn)脫鹽水和除鹽水。經(jīng)過近一年的生產(chǎn)運(yùn)行證明，反滲透技術(shù)應(yīng)用于黃河原水是可行的，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。運(yùn)行參數(shù)的積累為以黃河為水源的水廠應(yīng)用反滲透技術(shù)制備脫鹽水的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：反滲透,ESPAI膜,脫鹽水,除鹽水

包鋼薄板坯連鑄連軋廠和二煉鋼是包鋼(集團(tuán)) 公司2001年投資新建的生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線主體設(shè)備采用了德國SMS公司的先進(jìn)技術(shù)，與之配套的工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)，對(duì)水質(zhì)要求非常高，即滿足cl1為5～ 15mg／L，電導(dǎo)率<150 μs／cm的脫鹽水水質(zhì)要求，二煉鋼煙氣冷卻水要求達(dá)到中壓鍋爐的除鹽水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

近年來，由于黃河水源受到污染，采用常規(guī)的水處理工藝已不能滿足生產(chǎn)工藝對(duì)水質(zhì)的要求，促使薄板坯連鑄連軋水處理站采用了美國海得能公司生產(chǎn)的ESPAI型超低壓復(fù)合膜的反滲透技術(shù)。該技術(shù)在內(nèi)蒙古地區(qū)首家使用，經(jīng)一年多的現(xiàn)場調(diào)試研究和生產(chǎn)運(yùn)行，水處理站各項(xiàng)出水指標(biāo)均滿足生產(chǎn)工藝運(yùn)行要求，生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行良好。該系統(tǒng)的成功運(yùn)行將為其它以黃河為水源的單位在水處理上采用反滲透裝置提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。

1 水處理工藝流程

新水處理站水處理系統(tǒng)分為預(yù)處理和反滲透兩部分，工藝流程如圖1所示。

預(yù)處理的目的是為滿足反滲透裝置的進(jìn)水水質(zhì)要求， 以確保反滲透的出水水質(zhì)和設(shè)備裝置的正常運(yùn)行。

2 反滲透裝置的運(yùn)行結(jié)果

2．1 膜對(duì)濁度的去除

反滲透裝置進(jìn)水經(jīng)預(yù)處理后濁度一般為0．1～ 0．3NTU。圖2表明，經(jīng)膜過濾后，出水濁度為 0．1NTU。

2．2 膜透過水量

反滲透裝置透水量變化見圖3和圖4。

該水廠反滲透采用的是多段式，第一段的濃縮液作為第二段的供給液，使二級(jí)反滲透水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于一級(jí)反滲透的透水量。隨著過濾時(shí)間的延長，反滲透膜上的污染物越積越多，膜孔被堵塞，透水量就越來越小。二級(jí)反滲透總體上是下降趨勢，但一級(jí)反滲透因生產(chǎn)中的一些不足，而沒有達(dá)到過濾后的效果。這就需要隨時(shí)注意進(jìn)水SDI值和膜的污染。

此外，壓力和溫度對(duì)膜的透水量也有影響。當(dāng)提高操作壓力時(shí)，膜的透水量也就增加。但壓力過大就會(huì)引起膜的壓密化，使膜的常數(shù)隨時(shí)間而變化，透水量逐漸降低。實(shí)踐證明，壓力越高、熱處理溫度低的膜，透水量越大，其膜的透水量減少率就越高。

2．3 脫鹽率

反滲透系統(tǒng)的脫鹽率變化見圖5。一級(jí)反滲透的脫鹽率大約在94％~98％，二級(jí)反滲透的脫鹽率在80％~90％。

2．4 回收率

回收率越高越好，但是在提高回收率時(shí)，防止?jié)舛葮O化和膜污染。所以，回收率控制在一定的范圍內(nèi)是最好的。反滲透裝置運(yùn)行的回收率效果見圖 6。

2．5 電導(dǎo)率

電導(dǎo)率同樣受壓力和溫度的影響。壓力提高，電導(dǎo)率就提高，操作溫度與電導(dǎo)率成正比關(guān)系。系統(tǒng)運(yùn)行中電導(dǎo)率結(jié)果見圖7和圖8。

設(shè)計(jì)中要求電導(dǎo)率<150 s／cm，從圖7和圖8 中可見，一級(jí)反滲透的電導(dǎo)率<30 s／cm，二級(jí)反滲透的電導(dǎo)率<3 5 u s／cm，均在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3 一級(jí)反滲透膜的清洗

3．1 反滲透膜的污染現(xiàn)象及污染物分析

反滲透裝置運(yùn)行數(shù)月后，裝置的一段壓差由初投運(yùn)行時(shí)的0．21MPa上升到0．35，二段壓差由初運(yùn)行的0．2i上升到0．25。系統(tǒng)脫鹽率、產(chǎn)水率均有所下降。打開 、二段容器端板，發(fā)現(xiàn)有黑褐色物質(zhì)粘于膜元件表面，并帶有 一股魚腥味。

經(jīng)綜合分析，認(rèn)為該套反滲透裝置已受到微牛物、細(xì)菌及藻類物質(zhì)的污染，也伴有無機(jī)鹽垢、有機(jī)物污堵的現(xiàn)象。

3．2 清洗方法

該次清洗采用酸洗、堿洗及殺菌三個(gè)步驟。首先用PH為i．5～2的鹽酸溶液對(duì)膜進(jìn)行清洗，以去除水垢一類的物質(zhì)：再用pH為ii～ii．5的EDTA鈉鹽和三聚磷酸鈉混合溶液進(jìn)行清洗，以清除生物和有機(jī)雜質(zhì)；最后用pH為ii～ii．5Na0H溶液清洗，以徹底清除膜表面及管路中的活性細(xì)菌。

3．3 清洗效果

清洗之后，重新投入運(yùn)行的?級(jí)反滲透裝置，各運(yùn)行參數(shù)無明顯變化。從壓力容器內(nèi)取出清洗后的膜元件，肉眼可見膜元件表面十分清潔，與新膜相似。但清洗后系統(tǒng)壓差并沒有下降。分析可能是由于膜表面存在的生物膜，普通的藥劑無法將之打破并清洗下來。從而清洗后系統(tǒng)壓差不降。

4 控制措施

一次過濾工藝采用了具有活性的瓷砂濾料代替?zhèn)鹘y(tǒng)石英砂濾料。提高了過濾效能。除濁能力也大大加強(qiáng)。

根據(jù)黃河原水水質(zhì)污染嚴(yán)重，有機(jī)物含量高的特點(diǎn)，在二次過濾器采用新型藥劑進(jìn)行強(qiáng)化預(yù)處理。利用藥劑的組合功能，采用無機(jī)高分子混凝劑聚合氯化鋁，用高分子絮凝劑做助凝劑，強(qiáng)化接觸過濾過程。新型藥劑不僅具有以絮凝體吸附水中非溶性大分子有機(jī)污染物的物理吸附作用；又能對(duì)水中溶解性低分子有機(jī)物產(chǎn)生很強(qiáng)的晶體析出、化學(xué)吸附和強(qiáng)氧化的多種凈化效果。這些新形成的有機(jī)鹽的溶解度較低，容易從水中以晶體的形式析出。有機(jī)高分子助凝劑投加后，起到吸附架橋作用，提高了水中有機(jī)物的凈化效果。從而使預(yù)處理出水滿足反滲透系統(tǒng)運(yùn)行要求，膜的清洗周期達(dá)到理想值。

在反滲透膜系統(tǒng)調(diào)試及運(yùn)行期間，為減輕濃差極化現(xiàn)象對(duì)膜元件的污堵，采用PTP一2000阻垢劑，確定合理的投藥量。為了科學(xué)合理地運(yùn)行，對(duì)反滲透膜系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，繪制出標(biāo)準(zhǔn)化曲線，用以指導(dǎo)生產(chǎn)運(yùn)行，掌握運(yùn)行中膜污染的特點(diǎn)，以及污染物組成，以便加強(qiáng)預(yù)處理。

由于目前國內(nèi)所采用的反滲透裝置均對(duì)溫度要求在25~C，而黃河水冬季溫度在0~C。新水處理站系統(tǒng)采用蒸汽加熱，提高進(jìn)水溫度，從而保證了反滲透裝置在低溫狀態(tài)下運(yùn)行性能。同時(shí)還應(yīng)用高壓泵電機(jī)變頻調(diào)速的調(diào)節(jié)功能提高反滲透膜的進(jìn)水壓力，保證系統(tǒng)產(chǎn)水量和脫鹽率。

反滲透裝置運(yùn)行超過7個(gè)月后，由于膜受到污染，運(yùn)行壓差增人，產(chǎn)水量降低，進(jìn)行了反滲透膜化學(xué)清洗。根據(jù)污染物特點(diǎn)，選擇合適的膜清洗藥劑，使膜在清洗后達(dá)到其應(yīng)有的產(chǎn)水率和脫鹽率。

5 小結(jié)

反滲透膜脫鹽工藝與離子交換除鹽工藝相比，當(dāng)生產(chǎn)規(guī)模達(dá)到滿負(fù)荷時(shí)，反滲透膜經(jīng)濟(jì)效益非常顯著，水處理規(guī)模越大，經(jīng)濟(jì)效益越高。由于反滲透膜脫鹽工藝在生產(chǎn)過程中沒有產(chǎn)生酸、堿液問題，所以還有非常顯著的環(huán)境效益和社會(huì)效益。

ESPAI超低壓復(fù)合膜具有較高的透水量和較低的運(yùn)行壓力，從而有效降低了操作壓力，節(jié)約了運(yùn)行成本。

通過工程實(shí)踐證明，只要預(yù)處理工藝設(shè)計(jì)合理，運(yùn)行管理得當(dāng)，ESPAI超低壓復(fù)合膜既可以應(yīng)用于地下水為水源的反滲透系統(tǒng)，也可以應(yīng)用于高濁度地表水為水源的反滲透系統(tǒng)。

反滲透裝置停止運(yùn)行時(shí)，每次停機(jī)均需用一級(jí)反滲透出水對(duì)反滲透膜進(jìn)行沖洗；反滲透裝置短期停機(jī)時(shí)，也應(yīng)每間隔24h用其產(chǎn)品水對(duì)膜進(jìn)行沖洗，避免反滲透裝置內(nèi)因細(xì)菌、藻類生長產(chǎn)生二次污染。系統(tǒng)投加的藥劑必須按規(guī)定劑量準(zhǔn)確投加，且運(yùn)行過程中不允許斷藥。

反滲透系統(tǒng)殺菌處理還應(yīng)加強(qiáng)。有必要定期向反滲透進(jìn)水投加反滲透膜專用殺菌劑。以防止細(xì)菌及微生物對(duì)膜的污染。

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