反滲透膜在污水回用深度處理工藝中的應(yīng)用

　　自從污水處理場污水回用單元建成投用，車間技術(shù)人員為延長裝置運行周期，提高新鮮水回用率，降低污水排放。結(jié)合生產(chǎn)運行實踐，反復(fù)推敲研究，通過努力攻克了反滲透膜在污水回用運行中的關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)生產(chǎn)運行目標(biāo)。

　　1、工程概況

　　污水處理場按污水的性質(zhì)劃分為含油污水系統(tǒng)和含鹽污水系統(tǒng)和清凈廢水系統(tǒng)。各系統(tǒng)設(shè)計處理量均為600m3/h，污水總回用量為965m3/h。含油污水經(jīng)回用處理后生產(chǎn)循環(huán)水補充水及雜用水550m3/h。清凈廢水系統(tǒng)采用前處理、超濾和反滲透污水深度處理工藝，生產(chǎn)鍋爐補給原水415m3/h，流程見圖1。

　　通過表1中數(shù)據(jù)可以看出：反滲透膜在污水回用深度處理工藝中占重要地位，對水質(zhì)雜物處理起關(guān)鍵作用。

　　2、反滲透膜運行后的污染情況

　　污水處理場清凈廢水系統(tǒng)按工藝操作規(guī)程和操作卡，運行3個月后停車進(jìn)行系統(tǒng)清洗作業(yè)。打開一段反滲透膜殼進(jìn)水端板檢查發(fā)現(xiàn)，在第一根膜入口端部膜上附有彈性、光滑黃白色粘稠狀泥，不易清理;在膜殼內(nèi)側(cè)積有白色垢狀物。打開二段入口端板檢查，除發(fā)現(xiàn)白色垢狀物外，未發(fā)現(xiàn)其它污堵物，如圖2所示。

　　3、污染產(chǎn)生原因及分析

　　反滲透膜污染產(chǎn)生的可能原因有以下7種：

　　1)受到清凈廢水中的懸浮物或難溶鹽的污染，這些污染介質(zhì)可能是硫酸鈣沉淀、金屬(鐵、錳、銅、鎳、鋁等)氧化物沉淀、硅沉積物、合成有機物(如：阻垢劑/分散劑，陽離子聚合電解質(zhì))、微生物(藻類、霉菌、真菌)等物質(zhì)。

　　2)反滲透阻垢劑類型選用不當(dāng)，加藥量不準(zhǔn)確，導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)水量迅速下降，系統(tǒng)壓差明顯增加，增大了反滲透膜被污染的幾率。

　　3)反滲透保安過濾器濾芯精度選擇不當(dāng)。精度不夠，起不到過濾效果;反之，會增加被污染的機會。

　　4)反滲透預(yù)處理系統(tǒng)中絮凝劑及助凝劑選擇不當(dāng)造成膜元件被嚴(yán)重污染，而殺菌劑的選擇不當(dāng)則使得反滲透系統(tǒng)脫鹽率嚴(yán)重?fù)p傷。

　　5)生物污泥的存在。當(dāng)膜元件表面覆有微生物污泥時，膜元件應(yīng)去除的鹽類將陷于黏層中，不易被水沖帶走，為微生物繁殖提供了豐富的營養(yǎng)物質(zhì)。同時反滲透進(jìn)水前預(yù)處理時加入的阻垢劑等又能促進(jìn)微生物生長。

　　6)由于濃差極化的存在使料液滲透壓增大，有效推動力減小，造成透水速度和脫鹽率下降，增大被污染的系數(shù)。

　　7)系統(tǒng)運行操作管理存在缺陷

　　a.未按操作規(guī)程操作;

　　b.工藝運行和設(shè)備狀態(tài)參數(shù)調(diào)整不及時，沒有針對性;

　　c.添加藥劑計量未作優(yōu)化;

　　d.系統(tǒng)達(dá)到清洗條件后未及時清洗。

　　反滲透膜元件被污染后，會導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)水量迅速下降，系統(tǒng)進(jìn)出口壓差增大，脫鹽率嚴(yán)重下降，出水指標(biāo)出現(xiàn)波動或存在個別指標(biāo)不達(dá)標(biāo)，造成出水水質(zhì)不合格。

　　了解反滲透膜元件上粘稠狀泥和垢狀物的屬性，對掌握工藝運行中藥劑品種和添加量，提高裝置運行平穩(wěn)性和延長運行周期有重要參考價值。為此，將少量粘稠物分別置于盛有31%HCl和42%NaOH燒杯中攪拌，未發(fā)現(xiàn)變化。從膜殼內(nèi)側(cè)取少量白色垢狀物置于盛有31%HCl燒杯中，有氣泡生成，并很快溶解消失。從化驗結(jié)果分析，反滲透膜元件受到混合污染，污堵物質(zhì)為一種生物粘泥及無機碳酸垢物。

　　4、改進(jìn)的技術(shù)和管理措施

　　4.1 藥劑投加量和投加方式的改進(jìn)

　　為保證反滲透系統(tǒng)的安全可靠連續(xù)運行，在污水進(jìn)入反滲透系統(tǒng)之前，需要連續(xù)投加阻垢劑和還原劑，沖擊式投加非氧化性殺菌劑，并對接口位置進(jìn)行調(diào)整。

　　4.1.1 阻垢劑

　　由于生物濾池產(chǎn)水中增加投入HCl，使反滲透系統(tǒng)進(jìn)水的pH值維持在6～9的下限，進(jìn)水保持微酸性，改變了水中的酸堿平衡，同時阻垢劑的投加位置也由原低壓泵出口改至低壓泵進(jìn)口，見圖3。利用低壓泵葉輪的高速轉(zhuǎn)動使阻垢劑分散均勻，充分發(fā)揮其作用，防止保安過濾器及反滲透系統(tǒng)內(nèi)結(jié)垢。但在抑制結(jié)垢的同時，增加了水中的離子濃度，反滲透系統(tǒng)的脫鹽負(fù)荷增大，產(chǎn)水電導(dǎo)率略有增大，濃水側(cè)增大明顯，所以給水進(jìn)入反滲透系統(tǒng)前需加阻垢劑，藥劑投加濃度控制在3～5mg/L。這樣給水經(jīng)反滲透處理后，其濃水中各種離子被濃縮4倍，減少了反滲透膜被污染的機會。

　　4.1.2 還原劑

　　反滲透系統(tǒng)采用的是聚酰胺復(fù)合膜，這種膜對氯只能耐受1000mg/(L?h)。由于超濾運行時投加NaClO殺菌，導(dǎo)致超濾產(chǎn)水中含有余氯，因此需要在反滲透給水中投加還原劑，加藥劑量控制在3～5mg/L。脫除給水中的余氯，可保護反滲透膜免遭不可逆轉(zhuǎn)的氧化損壞。還原劑投加位置由低壓泵出口、保安過濾器進(jìn)口改至保安過濾器出口、高壓泵進(jìn)口，見管線接口示意圖。在流程上，延長超濾產(chǎn)水中余氯的存續(xù)時間，改變了保安過濾器內(nèi)的水環(huán)境，防止保安過濾器中微生物的滋生和繁殖，減少了反滲透系統(tǒng)進(jìn)水中微生物的量。

　　4.1.3 非氧化性殺菌劑

　　為抑制水中細(xì)菌繁殖，采用沖擊式投加方式，投加次數(shù)由每周投加1次，改為每天投加3次。按班次投加，每次投加20～30min，加藥劑量約1L。規(guī)范白班投加時間(14：00-15：00)，即在每天水溫最高時段，亦是微生物最活躍的、最宜繁殖的時段投加藥劑，以對反滲透給水做更徹底的殺菌處理。

　　4.2 對反滲透膜元件清洗

　　為防止反滲透膜進(jìn)一步污堵導(dǎo)致其無法正常工作，甚至部分或所有膜元件報廢，造成巨大經(jīng)濟損失，當(dāng)生產(chǎn)運行中出現(xiàn)下列情形之一時必須對反滲透膜元件進(jìn)行清洗。

　　1)在正常壓力下如產(chǎn)品水流量降至正常值的10%～15%。

　　2)為了維持正常的產(chǎn)品水流量，經(jīng)溫度校正后的給水壓力增加了10%～15%。

　　3)產(chǎn)品水質(zhì)降低10%～15%;鹽透過率增加10%～15%。

　　4)使用壓力增加10%～15%。

　　5)反滲透各段間的壓差增加明顯。

　　清洗步驟如下：

　　1)系統(tǒng)沖洗。

　　定期用反滲透產(chǎn)品水(也可用符合反滲透進(jìn)水標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)處理水或過濾水)沖洗反滲透膜組件和系統(tǒng)管道。

　　2)配制清洗液。

　　原則上用反滲透產(chǎn)品水配制。清洗劑應(yīng)充分溶解并混合均勻，然后調(diào)節(jié)pH(酸洗一般用氨水調(diào)節(jié)，堿洗一般用鹽酸調(diào)節(jié))，并反復(fù)確認(rèn)清洗溫度是否合適。

　　3)低流量輸入清洗液。

　　清洗液以盡可能低的壓力置換元件內(nèi)的原水，其壓力僅需達(dá)到足以補充進(jìn)水至濃水的壓力損失即可，即壓力必須低到不會產(chǎn)生明顯的滲透產(chǎn)水。視情況排放部分剛開始循環(huán)回來的清洗液，以防止清洗液的稀釋。

　　4)循環(huán)。

　　當(dāng)原水被完全置換后，讓清洗液循環(huán)回清洗水箱并保證清洗液溫度恒定，循環(huán)時間一般為120min。對回流清洗液視情況進(jìn)行處理。如果回流清洗液已明顯變色或變濁則應(yīng)排放掉，重新配置清洗液;若回流清洗液pH變化時，調(diào)整pH。必要時更換清洗液。

　　5)浸泡。

　　停止清洗泵的運行，讓膜元件完全浸泡在清洗液中。一般情況可浸泡2h，對頑固的污染物，需要延長浸泡時間。

　　6)重復(fù)步驟4)、5)若干次，最后用反滲透產(chǎn)品水或合格的預(yù)處理出水沖洗系統(tǒng)內(nèi)的清洗液。

　　4.3 生產(chǎn)管理措施

　　1)強化員工技能培訓(xùn)，熟悉和了解工藝操作流程和操作規(guī)程，具備各種故障應(yīng)急處理能力。

　　2)嚴(yán)格控制反滲透各項運行參數(shù)，如：進(jìn)水水質(zhì)、產(chǎn)水流量、濃水流量、段間壓差、回收率等;定期校準(zhǔn)反滲透涉及的各種儀表設(shè)備。

　　3)按修正后的運行參數(shù)定期進(jìn)行預(yù)防性清洗或化學(xué)清洗。

　　4)做好技術(shù)儲備，如實記錄運行數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，不斷總結(jié)，調(diào)整運行至最優(yōu)化。

　　5、結(jié)論

　　參照設(shè)計文件，針對反滲透膜可能被污染的途徑及采取的措施，車間全體員工和技術(shù)人員通過生產(chǎn)實踐，對工藝參數(shù)進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，細(xì)化生產(chǎn)管理措施，使裝置運行周期由工藝包廠家在操作手冊中規(guī)定的23個月延長到36個月裝置反清洗一次，反滲透膜被污染的幾率大幅降低，提高了工業(yè)用水重復(fù)利用率，降低工業(yè)廢水排放量，提高裝置經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益，餞行國有企業(yè)秉持青山綠水就是金山銀山的誓言。(來源：新疆寰球工程公司)