李和平,尹依軍

（1.湖南華菱漣源鋼鐵有限公司生產(chǎn)管理部，2.漣鋼福利企業(yè)公司，湖南婁底 417009）

引言

某企業(yè)在反滲透脫鹽調(diào)查中有2 個脫鹽水站，均采用反滲透+混床工藝，反滲透產(chǎn)水電導(dǎo)率＜20μS/cm，混床出水電導(dǎo)率＜2 μS/cm，SiO2＜20 μg/L。RO 設(shè)計每套產(chǎn)水50 m3/h，一級二段7：3 排列，10 支6 芯膜壓力容器，每套采用60 只BW30-365FR 膜元件，回收率75%，脫鹽率大于97%，保安過濾器采用熔噴PP 濾芯，每套70 支，過濾精度5 μm。自動控制單元分過濾器單元、RO 單元、混床單元，每套單元啟動與藥劑泵聯(lián)鎖控制。冬季原水蒸汽加熱，因制水量達不到要求，在冬季水量需求大時脫鹽水站保供成了制約難題。

1 除鹽水系統(tǒng)工藝流程配置基本概況

1#水站2003 年建設(shè)，工藝流程：公共供水環(huán)管網(wǎng)→無閥濾池→多介質(zhì)過濾器(6 套)→出水母管→保安過濾器(6套)→RO（6套）→脫碳器→混床。

2#水站2008 年建設(shè)，工藝流程：公共供水環(huán)管網(wǎng)→無閥濾池→多介質(zhì)過濾器(7 套)→活性碳過濾器(7套)→出水母管→保安過濾器(7套)→RO(7套)→脫碳器→混床。除鹽水站進水為地表水，原水和RO設(shè)計進水水質(zhì)見表1、表2。

表1 除鹽水站原水水質(zhì)（地表水）

表2 RO設(shè)計進水水質(zhì)

2 除鹽水系統(tǒng)現(xiàn)狀

2.1 除鹽水站RO儀表配置和運行狀態(tài)

2019 年10 月15 日調(diào)查時1#水站運行11#～15#，2#水站運行21#、23#，其余機組臨時啟動檢查（表3 中數(shù)據(jù)為現(xiàn)場儀表顯示）。

表3 RO儀表配置完好情況和運行參數(shù)(11～16代表1#水站,21～27代表2#水站)

2.2 除鹽水站RO前預(yù)處理

現(xiàn)場了解，無閥濾池投加混凝劑，清水池投加次氯酸鈉殺菌，出水母管投加還原劑、阻垢劑。預(yù)處理保安過濾器前水質(zhì)1#水站濁度＜2 NTU，2#水站濁度＜3 NTU。SDI 較少檢測且隨季節(jié)性變化大，雨季有時水樣完全將膜片堵塞。調(diào)查時抽檢保安過濾器出水余氯＜0.05 mg/L。

2.3 RO系統(tǒng)清洗方法

RO 化學(xué)清洗程序為堿洗→酸洗。清洗后進水壓力降低約0.2 MPa。

堿洗：配制堿洗液（pH=12：EDTA-4Na+三聚磷酸鈉+十二烷基苯磺酸鈉+NaOH），依次對二段、一段各循環(huán)進藥40 min，第二輪再各循環(huán)進藥40 min，浸泡2 h，啟動系統(tǒng)進水沖洗至出水澄清、電導(dǎo)率與進水一致。

酸洗：配制酸洗液（pH=3：一水檸檬酸+HCl），清洗流程與堿洗相同，清洗過程中檢查清洗液pH值，維持pH值穩(wěn)定。

2.4 RO除鹽水系統(tǒng)運行、設(shè)備管理

2 個除鹽水系統(tǒng)藥劑實行總包管理，SDI 抽檢，余氯檢測點在系統(tǒng)進水池，混凝劑和還原劑投加量現(xiàn)場計量泵指示不清楚，阻垢劑投加以經(jīng)驗控制（1#水站）或按總管定量4.5 L/h（2#水站）。

RO 系統(tǒng)內(nèi)各計量儀表沒有校驗或明顯不準確，化學(xué)清洗水箱連接的閥門經(jīng)常有漏水。保安過濾器、膜入口端發(fā)現(xiàn)有濾料現(xiàn)象。

RO系統(tǒng)每天運行臺套數(shù)兩個水站各有不同，1#水站基本每套RO 每天均有運行，2#水站RO 一般每天2～4 套運行，每個水站對停運的RO 采用每天用系統(tǒng)水沖洗。其中，2#水站現(xiàn)場運行班組不檢測水質(zhì)。

2.5 膜解剖簡要分析

膜解剖沉積物垢樣分析見表4，膜外觀見圖1。

表4 膜解剖沉積物垢樣分析

圖1 膜外觀

2.6 兩個水站主要備件消耗

2 個水站主要備件消耗（統(tǒng)計2019 年1～10 月）見表5。

表5 2個水站主要備件消耗

2.7 兩個水站產(chǎn)水量(見表6)

表6 二個水站平均產(chǎn)水量（統(tǒng)計2019年5～10月)

3 分析

3.1 除鹽水站主要故障分析

從表3分析可看出，RO系統(tǒng)主要故障癥狀是產(chǎn)水量下降、透鹽率升高、壓差增大。分析故障產(chǎn)生的主要原因是淤泥或粘土堵塞、膠體污染和微生物污堵；從膜解剖沉積物垢樣分析表4看出，結(jié)垢不是故障癥狀的主要因素，由于受條件限制，沒有進行能譜掃描電鏡SEM-EDX 分析；16#、22#RO 系統(tǒng)進水壓力下降，產(chǎn)水量增加，透鹽率明顯增加，說明有氧化現(xiàn)象；RO 系統(tǒng)在運行中發(fā)現(xiàn)明顯有個別膜管漏的機械損壞。主要故障癥狀分析見表7。

表7 RO故障癥狀分析

3.2 生物膜控制

從保安過濾器濾芯更換數(shù)量可看出，預(yù)處理效果差。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，運行過程中更換的保安過濾器濾芯在不同季節(jié)呈現(xiàn)顏色差異，土黃色到灰色，甚至帶黑，手摸有滑膩感覺，說明出現(xiàn)堵塞和粘泥異味有微生物污染。

3.3 預(yù)處理SDI檢測與控制

擁有和使用SDI 儀表是重要的RO 系統(tǒng)預(yù)處理診斷工具。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場運行班組基本不測量，藥劑總承包提供商對濁度、SDI 的檢測也沒有充分使用。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，雨季預(yù)處理產(chǎn)水濁度和SDI 很難穩(wěn)定達標，有時檢測水樣完全將膜片堵塞現(xiàn)象。預(yù)處理設(shè)計無法應(yīng)對定期的水質(zhì)波動。

3.4 RO系統(tǒng)藥劑投加與控制

混凝劑、殺菌劑、RO 阻垢劑在線投加，但原設(shè)計聯(lián)鎖方式因各類故障已不能一一對應(yīng)，造成藥劑投加量不規(guī)范。還原劑投加與余氯在運行中沒有對應(yīng)關(guān)系。

余氯測量只有一個測點，在原水池或還原劑投加點后。沒有在還原劑投加點前、后同時測量，殺菌沒有體現(xiàn)整個預(yù)處理管線全部受控。余氯檢測方式為抽檢，無法及時發(fā)現(xiàn)還原劑泵投加異常時氧化劑超標造成膜的不可逆受損。

3.5 RO系統(tǒng)設(shè)備及儀器儀表

在線儀表配置不齊，并且沒有校驗或校驗不可靠，一些已配置的儀表因損壞沒有及時更換，使得系統(tǒng)分析不能進行，更談不上標準化。膜入口端發(fā)現(xiàn)有濾料現(xiàn)象，說明預(yù)處理過濾器有穿透或泄漏，保安過濾器濾芯安裝有時存在短路問題。

3.6 RO運行管理

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，脫鹽水站所在總廠管理人員很少參與現(xiàn)場管理，運行班組對RO 參數(shù)不太關(guān)心，對技術(shù)經(jīng)濟指標不分析，回收率約50%。對停用機組每天用系統(tǒng)水沖洗，對長期處于備用狀態(tài)機組，沒有相應(yīng)規(guī)定采用保護液或定期殺菌方式保護。

3.7 化學(xué)清洗方法

清洗方案不嚴謹，清洗效果差?；瘜W(xué)清洗采用二段同時清洗，交叉污染，第一段的污染物、生物污染物和有機結(jié)垢物在從系統(tǒng)清除前經(jīng)過了下一段，降低了清洗效率。同時，在線清洗還需為清洗提供合適的流量與溫度。

4 對策研究

4.1 RO預(yù)處理藥劑優(yōu)化與自動檢測系統(tǒng)完善

良好的RO 預(yù)處理水質(zhì)是脫鹽水系統(tǒng)正常工作的首要條件。對原水進行預(yù)處理的效果反映為COD、LSI、SS、濁度等污染物水質(zhì)指標的絕對值降低，并達到反滲透膜系統(tǒng)進水要求，降低SDI(期望值)≤3。保證RO產(chǎn)水電導(dǎo)＜20 μS/cm。

無機絮凝劑的質(zhì)量和投加劑量通過優(yōu)化試驗確定是重中之重。根據(jù)水質(zhì)分析余氯與ORP 關(guān)系，設(shè)定合適的在線ORP 控制指標。關(guān)注阻垢劑質(zhì)量和投加量優(yōu)化防止結(jié)垢污染。同時，運行管理中通過數(shù)據(jù)記錄、計算、分析和對比，若監(jiān)測指標遠大于日常測定值則需要對預(yù)處理系統(tǒng)重新調(diào)整使其恢復(fù)到正常值。

過濾器自動控制單元、RO 自動控制單元有必要恢復(fù)，完善過濾器自動反洗頻率和反洗流量控制，定期檢查是否存在板結(jié)和壁流現(xiàn)象。

系統(tǒng)RO 儀表配置根據(jù)監(jiān)測要求有必要進行完善，故障的流量、電導(dǎo)率、壓力等檢測儀表需要盡快恢復(fù)，并對所有在線檢測儀表定期校驗以保證準確性。

預(yù)處理工藝從現(xiàn)有的工藝條件看，雨季SDI 很難穩(wěn)定達標，改造預(yù)處理設(shè)備，保證系統(tǒng)污染因子穩(wěn)定受控也很有必要。

4.2 藥劑投加過程控制穩(wěn)定受控

藥劑投加過程穩(wěn)定受控是RO 系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。關(guān)注無機絮凝劑投加量、阻垢劑投加計算與執(zhí)行，并注意檢查管線泄漏。還原劑投加點前余氯控制0.2～1.0 mg/L。還原劑采用亞硫酸氫鈉或焦亞硫酸鈉時，工程實踐可采用約3.0 mg/LSBS（SMBS）脫除1.0 mg/L 余氯。RO 前余氯控制＜0.1 mg/L。

4.3 加強RO日常運行過程管理

RO 運行維護是一個綜合性強的工作，需要改變生產(chǎn)管理無組織狀態(tài)。運行班組管理承擔職責，及時反饋運行過程中存在的問題。完好的設(shè)備維護是良好運行控制的前提與基礎(chǔ)，在運行過程中需要對保安過濾器濾芯使用周期、單支膜管運行情況、段間壓力容器壓降（＜0.35 MPa）、SDI 檢測、余氯測量、還原劑投加核算、絮凝劑投加控制等持續(xù)關(guān)注。對運行故障癥狀診斷分析，濃水側(cè)異氧菌分析，有條件時還可對膜解剖進行專業(yè)分析，對長時間停用機組宜采用保護液保護。

4.4 RO運行參數(shù)標準化

對運行參數(shù)進行標準化，是判斷系統(tǒng)故障與清洗的重要方法，膜技術(shù)供方一般都提供相關(guān)的計算軟件，或者根據(jù)各標準化的因子自己制定一個標準化的電子表格，根據(jù)標準化的計算表確定化學(xué)清洗的時機，并根據(jù)標準化結(jié)果判斷系統(tǒng)性能，以及運行中需要改進的事項。

4.5 RO在線化學(xué)清洗方法改進

良好的預(yù)處理和優(yōu)質(zhì)的運行管理，能大幅減少清洗頻率。在達到清洗條件后，要以失效分析為基礎(chǔ)，選擇殺菌、堿洗、酸洗相結(jié)合的高效清洗配方和清洗方法來制定相應(yīng)清洗方案，及時進行清洗以恢復(fù)性能。嚴格執(zhí)行方案確定的循環(huán)和沖洗流量、溫度要求，并且避免一段清洗后污染物對另一段影響而降低清洗效率。

5 結(jié)論

完好的預(yù)處理工藝和診斷，良好的專業(yè)管理，將會使RO 系統(tǒng)產(chǎn)水量、回收率提高20%以上，水質(zhì)得到保證，維持膜更換量不變，濾芯更換、混床再生酸堿、冬季加熱蒸汽等大幅降低消耗，由于制水效率提高，自用水率、噸水電耗也會大幅降低，經(jīng)核算成本可降低1元/t水以上。