雙級(jí)反滲透系統(tǒng)產(chǎn)水的質(zhì)量控制與設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行

張 材，王慧文

(山西太鋼不銹鋼精密帶鋼有限公司，山西 太原 030006)

除鹽水作為一種優(yōu)質(zhì)清洗介質(zhì)被廣泛用于軋鋼行業(yè)鋼板及鋼卷清洗工序，而雙級(jí)反滲透工藝因產(chǎn)品除鹽水純度高，電導(dǎo)率低在鋼鐵行業(yè)領(lǐng)域廣為應(yīng)用。電導(dǎo)率與產(chǎn)水量是雙級(jí)反滲透裝置最重要的控制指標(biāo)，關(guān)乎整個(gè)設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定與除鹽水產(chǎn)品對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場的保供，尤其是除鹽水電導(dǎo)率的高低關(guān)系到鋼板與鋼卷表面的清洗效果。本文介紹了雙級(jí)反滲透系統(tǒng)工藝，并就如何提高雙級(jí)反滲透裝置產(chǎn)水質(zhì)量與產(chǎn)水量進(jìn)行了分析，此外對(duì)反滲透裝置運(yùn)行過程中存在的主要問題反滲透膜污染等做了分析探討，并提出反滲透膜運(yùn)行過程中的管控措施，以及反滲透膜污染后的處置措施。

1 雙級(jí)反滲透系統(tǒng)的工藝流程

自來水通過多介質(zhì)過濾器、活性炭過濾器去除原水中機(jī)械雜質(zhì)、懸浮物、膠體、有機(jī)物、游離氯、硬度等以保護(hù)反滲透膜不被破壞及防止在反滲透膜表面結(jié)垢，使之達(dá)到反滲透的進(jìn)水要求。反滲透系統(tǒng)部分包括：保安過濾器、一級(jí)高壓泵、一級(jí)反滲透膜組件、中間水箱、二級(jí)高壓泵、二級(jí)反滲透膜組件、純化水箱，主要是利用反滲透的原理將經(jīng)預(yù)處理后的水通過反滲透膜使水分成高含鹽量的濃水及很低含鹽量的純化水，并將水中的大部分細(xì)菌及制熱源得以除去，滿足制藥用水的需要。最后通過純化水泵、除鹽水管道，將純化水供給車間用水點(diǎn)使用，保證各用水點(diǎn)的水質(zhì)能達(dá)到用水要求。

2 反滲透系統(tǒng)除鹽水電導(dǎo)率及產(chǎn)水量的影響因素與控制對(duì)策

反滲透系統(tǒng)除鹽水電導(dǎo)率及產(chǎn)水量指標(biāo)的影響因素主要有：進(jìn)水的污染指數(shù)SDI，進(jìn)水余氯、進(jìn)水溫度、反滲透系統(tǒng)運(yùn)行壓力、回收率等。詳見表1。

3 反滲透系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行的控制措施

反滲透膜是整個(gè)反滲透系統(tǒng)的核心部件，反滲透膜的污染程度直接影響反滲透系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)反滲透膜污染的管控與處置將是保障反滲透系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行的最主要措施。

3.1 反滲透膜污染的成因

雙級(jí)反滲透系統(tǒng)在正常運(yùn)行一段時(shí)間后，反滲透膜會(huì)受到來自水中可能存在的有機(jī)物、無機(jī)物或微生物的污染，最常見的污染物為碳酸鈣垢、硫酸鈣垢、金屬氧化物垢、硅沉積物及有機(jī)物或微生物。造成反滲透膜污染的影響因素詳見圖2。

圖2 反滲透膜污染成因圖

3.2 反滲透膜污染的控制對(duì)策

反滲透膜的污染一般分為可逆污染與不可逆污染[3]，污染物的形成及污染速度與給水條件與反滲透裝置運(yùn)維有關(guān)，如不采取相應(yīng)的控制措施，污染將會(huì)在反滲透膜內(nèi)急劇擴(kuò)散而損壞膜元件的性能，導(dǎo)致反滲透膜失去清洗價(jià)值。定期檢測反滲透系統(tǒng)整體性能是確認(rèn)膜元件發(fā)生污染狀況的重要辦法，可采取如下方法：

1)多介質(zhì)過濾器、活性炭過濾器出水SDI值、NTU值的定期檢測

多介質(zhì)過濾器、活性炭過濾器出水SDI>5，NTU>1，說明預(yù)處理設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)問題，會(huì)造成保安過濾器濾芯更換頻繁，提高運(yùn)行成本。如不及時(shí)處理會(huì)造成反滲透膜的持續(xù)污染，造成反滲透系統(tǒng)產(chǎn)水量減小，除鹽水電導(dǎo)率升高，縮短反滲透膜的使用壽命。SDI值不合格，首先需要檢查多介質(zhì)過濾器與活性炭過濾器濾料使用情況，如濾料磨損或?yàn)V料污染需進(jìn)行整體更換。另一方面需要檢查多介質(zhì)過濾器、活性炭過濾器反洗，可能存在反洗時(shí)間太短造成反洗不徹底，可通過調(diào)整過濾器的反洗時(shí)間來改善多介質(zhì)過濾器、活性炭過濾器的反洗效果。

2)反滲透系統(tǒng)產(chǎn)水量、電導(dǎo)率等參數(shù)的數(shù)據(jù)分析

通過反滲透系統(tǒng)監(jiān)測參數(shù)的數(shù)據(jù)計(jì)算分析，可以判斷反滲透膜的污染情況。反滲透裝置的產(chǎn)水量減少10%～15%，運(yùn)行壓力增加了10%～15%，電導(dǎo)率增加了10%～15%，只要滿足三者其一，說明反滲透膜污染較為嚴(yán)重，需要對(duì)反滲透膜進(jìn)行清洗并對(duì)反滲透系統(tǒng)裝置進(jìn)行檢查。

3)保安過濾器濾芯的周期更換

保安過濾器濾芯為反滲透膜進(jìn)水的最后防線，日常需注意保安過濾器的壓差，壓差超過 0.05 MPa 時(shí)需及時(shí)更換保安過濾器濾芯。保安過濾器進(jìn)出口壓差急劇增加的原因主要是預(yù)處理過濾器濾料的泄露造成的堵塞。相反出現(xiàn)壓差急劇下降的原因可能是保安過濾器濾芯破壞或密封不嚴(yán)。通過觀察保安過濾器濾芯的污染狀況及污染速度可以判定系統(tǒng)是否存在有機(jī)及膠體污染。周期性對(duì)保安過濾器濾芯的更換，可以很好的保護(hù)反滲透膜，避免嚴(yán)重污染。一般每3個(gè)月更換一次保安過濾器濾芯。

3.3 反滲透膜污染的處置與治理

不同類型的污染物對(duì)膜元件性能造成的損害不同，清洗的方法也不同，因此正確地判斷引起膜污染物的類型是膜清洗的基礎(chǔ)。反滲透膜污染可以通過在線清洗與離線清洗兩種方式進(jìn)行處置。

1)在線清洗

在線清洗主要是通過反滲透系統(tǒng)配套的清洗裝置化學(xué)清洗工序完成，清洗前需要對(duì)反滲透系統(tǒng)污染進(jìn)行分析，確定污染物種類后制定對(duì)應(yīng)的清洗方案。清洗方案主要包括藥液溫度，藥劑品種、配藥水質(zhì)要求、藥洗時(shí)間。其中藥劑品種的選擇尤為關(guān)鍵，必須針對(duì)反滲透膜污染物的類型確定清洗藥品的選擇。無機(jī)污染與金屬氧化物污染使用2%的檸檬酸藥液(pH值為2)。有機(jī)污染使用0.1%氫氧化鈉溶液(pH值為12)進(jìn)行清洗。各類膠體污染使用三聚磷酸鈉、EDTA-4Na溶液清洗。微生物污染先使用0.1%NaOH+0.2%乙二胺四乙酸二鈉的溶液(pH值為12)清洗，再用0.1%甲醛溶液清洗。

2)離線清洗

當(dāng)反滲透系統(tǒng)受到嚴(yán)重污染，在線清洗后，反滲透系統(tǒng)性能恢復(fù)不佳，需要將反滲透膜從系統(tǒng)中卸出，裝入專業(yè)清洗裝置進(jìn)行離線清洗。對(duì)于反滲透膜清洗，首先需對(duì)出的單個(gè)反滲透膜進(jìn)行稱重，以鑒別污染的性質(zhì)與程度。必要時(shí)解剖個(gè)別反滲透膜，對(duì)膜片樣本進(jìn)行研究以確定清洗工藝。如陶氏BW30-400元件的干濕重量分別為 11.8 kg 與 14.5 kg。

4 結(jié)論

影響反滲透系統(tǒng)除鹽水電導(dǎo)率及產(chǎn)水量指標(biāo)的因素主要有進(jìn)水的污染指數(shù)SDI，進(jìn)水余氯、進(jìn)水溫度、反滲透系統(tǒng)運(yùn)行壓力、反滲透膜的污染狀況、回收率等。通過對(duì)反滲透膜污染源的控制，達(dá)到對(duì)反滲透膜的最大保護(hù)，確保反滲透裝置的穩(wěn)定運(yùn)行與除鹽水產(chǎn)水量與水質(zhì)達(dá)標(biāo)。反滲透膜污染可通過多介質(zhì)過濾器、活性炭過濾器出水SDI值的定期檢測，反滲透系統(tǒng)產(chǎn)水量、電導(dǎo)率運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析確定反滲透裝置的設(shè)備故障。發(fā)現(xiàn)反滲透膜污染要及時(shí)進(jìn)行清洗，否則會(huì)造成反滲透膜嚴(yán)重污染，已經(jīng)不具備修復(fù)價(jià)值。