國產(chǎn)反滲透膜在首鋼水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用

仲惟雷

反滲透水處理技術(shù)是近幾十年來興起的水處理技術(shù)，具有高脫鹽率、環(huán)保、適應(yīng)水質(zhì)范圍廣等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于地表水回用、廢水回用、海水淡化等水處理[1-4]。鋼廠水處理系統(tǒng)取的原水大都屬于地下水等苦咸水，根據(jù)地下水的水質(zhì)特點(diǎn)，反滲透膜元件通常選用苦咸水膜，其具有低壓運(yùn)行、產(chǎn)水量高、除鹽性能好的特點(diǎn)；另外，它具有很高的去除溶解性鹽類、TOC、SiO2的性能，特別適用于電子、電力、鋼鐵行業(yè)高純水的制備[5]。

該子公司是首鋼集團(tuán)的全資子公司，是中國重點(diǎn)特殊鋼生產(chǎn)企業(yè)之一。由于該鋼廠生產(chǎn)用水的需要，建立了一套以反滲透為主的水處理系統(tǒng)，并且將國產(chǎn)的反滲透膜用到了該水處理系統(tǒng)中，其產(chǎn)水主要用于鍋爐系統(tǒng)的給水中，系統(tǒng)運(yùn)行至今，為鋼廠提供了高等級(jí)的生產(chǎn)用水。本文著重介紹國產(chǎn)反滲透膜在首鋼水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用。

1.原水的水質(zhì)

北京首鋼集團(tuán)子公司水處理系統(tǒng)的產(chǎn)水主要用于該廠的鍋爐系統(tǒng)的給水中，而水處理系統(tǒng)的原水取自當(dāng)?shù)氐牡叵滤?，地下水的水質(zhì)情況見表1。

2.反滲透水處理工藝流程的設(shè)計(jì)

針對(duì)首鋼子公司當(dāng)?shù)氐牡叵滤乃|(zhì)特點(diǎn)，此套水處理系統(tǒng)設(shè)置了以砂濾＋UF為主的機(jī)械過濾裝置，作為反滲透的預(yù)處理裝置；以一級(jí)反滲透系統(tǒng)為主脫鹽裝置，以二級(jí)反滲透系統(tǒng)＋EDI為精細(xì)脫鹽裝置的水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)。首先將地下水用潛水泵引入到原水池中，進(jìn)入原水池前加入絮凝劑和氧化劑，絮凝劑的加入加速了水中的膠體等顆粒物質(zhì)的沉淀，殺菌劑則對(duì)地下水進(jìn)行殺菌處理，在原水池中反應(yīng)后，顆粒物大都沉淀了下來；之后用原水泵將水引入砂濾器，經(jīng)過砂濾器后，水中的懸浮物得到了進(jìn)一步的過濾，為后續(xù)的超濾系統(tǒng)減輕了負(fù)擔(dān)；由于超濾（UF）對(duì)水中的懸浮物和微生物的截留率非常高，所以超濾出水的水質(zhì)非常好，SDI≤3，有效的保證了反滲透的進(jìn)水SDI要求；超濾產(chǎn)水進(jìn)入一級(jí)反滲透系統(tǒng)之前要添加還原劑進(jìn)行還原，使得進(jìn)水的余氯≤0.1mg/L，保證了一級(jí)反滲透系統(tǒng)的正常運(yùn)行，另外氧化劑在還原之前在水中停留了很長時(shí)間，對(duì)水中的細(xì)菌和微生物進(jìn)行了有效的去除，保證了反滲透系統(tǒng)免受微生物的污染；之后水進(jìn)入到二級(jí)反滲透系統(tǒng)中進(jìn)行進(jìn)一步的脫鹽處理，出水電導(dǎo)率可在5μS/cm以下；水再進(jìn)入到EDI裝置中進(jìn)行更為精細(xì)的脫鹽處理，產(chǎn)水的電阻率在10MΩ·cm以上，保證了鋼廠鍋爐系統(tǒng)的用水要求。由于此套水處理系統(tǒng)的主脫鹽裝置是一級(jí)反滲透系統(tǒng)（水處理流程圖被虛線圈定的部分），本文著重介紹此部分。鋼廠的水處理流稱圖見圖1。

表1 地下水水質(zhì)情況

3.一級(jí)反滲透系統(tǒng)

一級(jí)反滲透系統(tǒng)由高壓泵、保安過濾器、一級(jí)反滲透裝置、一級(jí)RO水箱組成。其中一級(jí)反滲透裝置是核心部分，是系統(tǒng)的脫鹽裝置。一級(jí)反滲透裝置由2組反滲透膜堆組成，每組膜堆有7根6芯裝的8寸膜殼，采用一級(jí)兩段式設(shè)計(jì)：（4∶3）×6，42支膜元件，兩套系統(tǒng)共84支膜元件，反滲透膜元件為VONTRON公司的苦咸水膜LP22-8040，系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)水量在40m3/h（25℃）左右，系統(tǒng)回收率為70%左右。

3.1 LP系列膜元件

LP ( Low Pressure ) 系列是北京時(shí)代沃頓公司（VONTRON）研制開發(fā)的用于苦咸水脫鹽淡化的芳香族聚酰胺復(fù)合膜元件，具有低壓運(yùn)行、產(chǎn)水量高、除鹽性能好的特點(diǎn)。另外，它具有很高的去除溶解性鹽類、TOC、SiO2的性能，特別適用于電子、電力行業(yè)高純水的制備。LP系列膜元件適用于含鹽量(TDS)約10000mg/L以下的地表水、地下水、自來水及市政用水等水源的脫鹽處理，主要應(yīng)用于各種規(guī)模的工業(yè)用純水、發(fā)電廠鍋爐補(bǔ)給水等各種工業(yè)用水，也可用于處理高濃度含鹽廢水、飲料水制造等苦咸水應(yīng)用領(lǐng)域。而一級(jí)反滲透系統(tǒng)使用的膜元件是LP22-8040。LP22-8040膜元件具體的性能指標(biāo)和膜元件的尺寸規(guī)格見表2、圖2。

表2 LP22-8040性能參數(shù)[6]

4 ．一級(jí)反滲透系統(tǒng)的運(yùn)行狀況

此套水處理系統(tǒng)針對(duì)地下水含鹽量的特點(diǎn)以及鍋爐給水的水質(zhì)要求，設(shè)置了兩級(jí)反滲透＋EDI的處理工藝。一級(jí)反滲透系統(tǒng)承擔(dān)著穩(wěn)定水質(zhì)的重要任務(wù)，特別是在脫鹽方面是主力軍。一級(jí)反滲透系統(tǒng)經(jīng)過調(diào)試后，系統(tǒng)的脫鹽率始終在95%以上，優(yōu)異的脫鹽效果為后續(xù)的水處理系統(tǒng)提供著高質(zhì)量的水。一級(jí)反滲透系統(tǒng)1天的運(yùn)行狀況見表3。

一級(jí)反滲透系統(tǒng)經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行，系統(tǒng)的產(chǎn)水水質(zhì)趨于穩(wěn)定，并且產(chǎn)水的水質(zhì)非常好，為后續(xù)的二級(jí)反滲透系統(tǒng)的供水提供了水質(zhì)保障。一級(jí)反滲透系統(tǒng)的水質(zhì)情況見表4。

5.水處理系統(tǒng)產(chǎn)水的水質(zhì)

一級(jí)反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)水直接進(jìn)入到二級(jí)反滲透系統(tǒng)中，而二級(jí)反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)水則進(jìn)入到EDI裝置中。經(jīng)過兩級(jí)反滲透系統(tǒng)處理后，出水的水質(zhì)已經(jīng)非常好了，再經(jīng)過EDI后，水質(zhì)又有了一個(gè)新的提高。所以整套水處理系統(tǒng)產(chǎn)水的水質(zhì)都在一個(gè)非常好的水平，優(yōu)于鋼廠規(guī)定鍋爐系統(tǒng)的給水水質(zhì)。具體的水質(zhì)比較情況見表5。

6.結(jié)論

將反滲透技術(shù)應(yīng)用到鋼廠地下水的處理中，有效地保證了整個(gè)水處理系統(tǒng)的運(yùn)行靈活性和操作穩(wěn)定性，給鋼廠生產(chǎn)用水的水質(zhì)帶來了很好的保證，也證明了UF+兩級(jí)反滲透＋EDI的水處理工藝在鋼廠鍋爐給水系統(tǒng)中應(yīng)用的可行性。同時(shí)，LP22-8040膜元件在鋼廠水處理系統(tǒng)中的成功應(yīng)用，也為國產(chǎn)反滲透膜在鋼廠的應(yīng)用添加了精彩的一筆。

表3 一級(jí)反滲透系統(tǒng)1天的運(yùn)行狀況

表4 一級(jí)反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)水情況

表5 鍋爐系統(tǒng)給水和系統(tǒng)產(chǎn)水水質(zhì)的比較

[1]馬學(xué)武，張鴻英.反滲透技術(shù)在電廠水處理的應(yīng)用[J].新疆電力，2006，（2）：20-23

[2]仲惟雷，羅勇，劉楓，等.反滲透技術(shù)在菲律賓ILIJAN電廠水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].工業(yè)水處理，2010，30（10）：89－91.

[3]仲惟雷，劉根廷，費(fèi)慶志.反滲透抗污染膜在污水回用上的工藝研究[J].大連交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，32（1）：79-81

[4]仲惟雷，張彬，羅勇，等.國產(chǎn)反滲透膜在焦化廠鍋爐補(bǔ)給水中的應(yīng)用[J].給水排水，2010，36（z1）：247－250.

[5]仲惟雷.低壓反滲透膜在化工廠精餾塔循環(huán)冷卻水中的應(yīng)用[J].給水排水，2010，36（10）：64－66.

[6]北京時(shí)代沃頓科技有限公司產(chǎn)品技術(shù)支持與服務(wù)手冊.