200t/h脫鹽水站反滲透系統存在的問題及改造

湯永平

（貴州開磷遵義堿廠，貴州遵義563004）

200t/h脫鹽水站反滲透系統存在的問題及改造

湯永平

（貴州開磷遵義堿廠，貴州遵義563004）

詳細分析了脫鹽水站反滲透前期預處理系統存在的問題及產生的不良后果，提出了改進措施。

脫鹽水站；反滲透系統；存在問題；技術改造

貴州開磷遵義堿廠現有一套2×100 t/h反滲透裝置系統，由于該系統的原水在湘江河下游取水，屬城市生活污水水源，有機物污染嚴重（CODcr最高達到400 mg/L），采用常規的地表水凈化系統工藝已無法滿足生產用水后續處理設備的要求，導致反滲透水處理系統受有機物污染而使壓差升高，產水量下降，采用常規酸洗、堿洗不能恢復反滲透膜原有性能。本系統雖然有許多的過濾設備，但不能有效地截留有機污染物，且水處理設計存在較大的缺陷。要使反滲透系統正常穩定地運行，必須處理降低原水中的COD、BOD等含量。

1 系統的原水水質指標

本系統的原水取于經快速沉清池、無閥濾池加氯處理后的敞開式貯水池工業水輸水管道進口，即入生產廠區的工業水進水總管上。原水水質指標見表1。

從指標上分析，該水質雖然屬地表水體，但其懸浮物含量比一般河水高，且該水體有機物污染嚴重，屬有機污水，根據有機污水的水質特征和水處理原理，該河水不能僅采用一般的混凝沉淀進行預處理，而應根據現況水體的水質類別，采用針對性處理措施，確保預處理效果和穩定運行，保障后續處理系統單元正常運行[2]。

表1 原水水質指標

2 系統原有反滲透水處理工藝

外網來水由原水泵增壓后，進入疊片式過濾器、多介質過濾器、雙流機械過濾器，除去水中顆粒狀雜質及膠體，出水進入活性炭過濾器，除去水中余氯及有機物?；钚蕴窟^濾器產水經保安過濾器除去水中大于5 μm的顆粒后，進入反滲透系統。反滲透產水經脫氣塔脫掉大部分二氧化碳后貯于中間水箱，而后由中間水泵加壓后進入混床，除去水中殘存離子，終端水箱內純水由終端水泵增壓后去用水點。工藝流程見圖1。

圖1 原有反滲透水處理工藝流程圖

3 存在問題及改造措施

（1）取消疊片式過濾器。因為疊片式過濾器只是攔截硬性狀顆粒，一般設計在普通過濾器之后，用于攔截過濾器內偶爾破碎的濾料，而不用于去除水中懸浮物。疊片式過濾器體積小，水在其中停留時間極短。在大流速狀態下，該設備不可能有效去除水中懸浮物。另外，十幾分鐘就反沖洗一次，這對后續混凝處理過濾有沖擊，且經常性地改變過濾流速對出水水質也有極大影響[1]。因而，在改造中取消該過濾裝置。

（2）增加多介質過濾器。按系統進水量（Qf）= 267 m3/h和控制過濾流速v=6～10 m/h，以及原水水質狀況，原系統設置3臺多介質過濾器過少，應再增加2臺，以保證水質達標。計算過程如下：

需過濾面積S=Qf÷v=267÷7=38（m2）

單臺? 3 000 mm多介質過濾器面積S1=（π÷4）× 32=7.1（m2）

則需要臺數n=S/S1=38÷7.1=5.35（臺），可取5臺

（3）改造3臺原雙流過濾器為單流活性炭過濾器，并做為原活性炭過濾器的一級過濾。系統改造主要是利用次氯酸鈉的強氧化性殺死水中的有機物，降低COD，且次氯酸鈉與水的親和性很好，它不存在液氯、二氧化氯等藥劑的安全隱患；其消菌效果被公認為和氯氣相當。因而，選用次氯酸鈉作為本系統中的殺菌劑。

但次氯酸鈉的余氯會對反滲透膜產生極大影響，反滲透膜對余氯等強氧化性物質耐受性不夠，會影響反滲透膜的物理結構，造成反滲透膜不可修復性損壞，因而，進入反滲透系統中的余氯含量必須小于0.1×10-6。為了該系統的安全性（膜的成本費用太高，約5 500元/支），系統增加了一級活性炭過濾器[2]。

改造雙流機械式過濾器為單流機械式過濾器的原因是：a.雙流過濾器已經淘汰，其主要問題是隨著使用年限的延長出力下降，布水裝置網套損壞嚴重，出力小于設備額定出力；反洗跑沙，出水水質下降，局部料層板結嚴重，出水濁度大于5 mg/L；對本體閥門損壞嚴重，密封面經常被細砂損壞，減少設備使用年限；由于設備操作復雜，難以提高設備的自動化程度。b.做為去除有機物用途的活性炭過濾器的控制濾速為6～10 m/h，尤其是針對原水較差狀況，其值越低越好。為了滿足該系統要求，活性炭過濾器設置狀況同多介質過濾器的內容。

眾所周知，二次混凝效果較差，本系統設有二次接觸混凝過濾器，即多介質過濾器和雙流過濾器，既增加了投資，增加了維護費用，又使操作繁瑣。

因此，將3臺?3 000 mm雙流過濾器改為3臺? 3 000 mm單流活性炭過濾器，既考慮了利用原有設備，又考慮了本系統的安全性。

（4）改造反滲透本體裝置。該廠原選用的反滲透裝置膜元件為美國陶氏公司BW30-365型膜，在運行后期有破膜產生。根據膜設計導則規定，用于地表水的膜元件平均設計通量為12～16 GFD，用于市政污水的設計通量為8～12 GFD[3]。單套100 m3/h的反滲透產水系統，用膜元件108支，即設計通量為（100×1 000×24）/（3.785×108×365）=16（GFD），該量為選取上限不合理，新裝置設計值應具有保守余量，同時從指標上分析，該水質已經不是單純的地表水，而是污水，因此該膜元件設計太少。

通過設計軟件結果分析，無論是1級2段，還是1級1段，在回收率為75%的條件下，該項系統均有問題，其一是設計通量過大，其二是膜元件回收率太高。

本反滲透裝置原設計采用了1級1段式，無法正確地控制回收率，無法徹底排除濃水，一部分濃水會在裝置內長期停留下來。該形式已基本被淘汰，應設計為正常的1級2段。同時，該裝置每段進水量的調節閥為球閥，無法調節水量，既使使用調節閥，也無法正確調節每段的進水量[4]。

產水總管為共用1根，不合理，即使每套裝置產水管設有止回閥，也不可能保證止回閥不漏水。止回閥一旦漏水即產生反向背壓，容易使膜損壞。

綜上所述，原2套2×100 m3/h反滲透裝置應改為1級2段13：7的排列方式，通量為14.47 GFD。設計每套反滲透裝置增加2支同型號壓力容器，12支同型號膜元件；每套組合機架上對全部管道及接頭、所有的支架、緊固件、夾具及其他附件均進行了改造；各類管道管徑經水力計算，選配較大口徑，降低噪音；每套反滲透裝置產品水和濃水管道各自獨立，互不影響，避免產生背壓，破壞膜元件；增加低壓沖冼管道以及防虹吸設施，各類管道上設必要的排氣閥、放水閥和取樣閥。在反滲透裝置上設置產水、濃水流量計、總進水、產水電導儀以及相關的壓力表。設置進水電動慢開閥，產水排放電動慢開閥和濃水排放電動慢開閥，以保證裝置安全穩定地運行。

（5）反滲透系統清洗裝置改造。將反滲透裝置清洗改造為可分段清洗，此舉屬關鍵措施。管路上設置足夠的閥門確保清洗時不會產生任何背壓，保證反滲透膜元件的安全。清洗水箱設置操作平臺，清洗水泵設置回流攪拌管路，水泵出口安裝閥門，設置壓力表和流量計。

（6）增設加強混凝-氣浮工藝。主體凈水技術采用加強混凝預氯化-混凝工藝，其目的是有效降低水中有機物COD、濁度和色度。加強混凝是通過向水中投入NaClO以及混凝劑來去除水中雜質的過程。NaClO能氧化水中的有機物，使其分解成CO2和H2O，或使一些難以徹底氧化的有機物被氯化，使其從可溶性物質轉變為難溶物質，有利于混凝去除。同時NaClO還能改變一些膠體的性質，通過氯化作用使親水性膠體變為憎水性膠體，在很大程度上能提高混凝效果。

經過預氯化之后，再投加適量的混凝劑，通過混凝劑壓縮雙電層，降低ξ電位后，懸浮物及膠體凝聚成較大的絮凝體。在絮狀膠體的絮凝過程中，表面吸附也會發揮作用，一些未被吸附的膠體物質被裹挾入絮團中，處理效果得到很大程度的提高。

在投加NaClO以及混凝劑，并使其與原水充分混合反應后，使用氣浮法去除水中的絮凝體，從而達到凈化水質的目的。溶氣氣浮法是利用水在不同壓力下溶解度不同的特性，對全部或部分待處理（或處理后）的水進行加壓并加氣，增加水中的空氣溶解量，然后通入經過加強混凝處理的原水中，在常壓情況下釋放，空氣析出形成大量的微氣泡，粘附在雜質絮粒上，形成密度小于水的氣浮體，在浮力的作用下上浮至水面形成浮渣，從而使固液分離。氣浮工藝適用于處理低濁度、高色度、高有機物含量、高含油量、高表面活性物質含量或具有富藻的水，非常適用于該原水，同時氣浮工藝還具有水力負荷高，池體緊湊等優點。

在加強混凝-氣浮工藝中，影響處理效果的因素有加藥量、反應時間、溶氣量、接觸時間、回流比等。這些因素的絕大部分都是人為控制的，避免了不可控因素的干擾和影響。不管水質怎樣波動，只要控制好工藝操作參數，及時地應對調整，就能達到預期處理效果。因此，設計采用加強混凝-氣浮工藝做為反滲透裝置的預處理改進工藝。

（7）增設反應器。在氣浮池前，增設1臺?2000mm混合反應器。有效容積為1.5 m3，內設混合反應填料，停留時間為1.5 min。其主要作用為使進水與所加藥劑充分混合和反應，起到脫色，氧化有機物的作用，為后續氣浮工藝作準備。因為混凝的目的是去除水中膠體以及部分有機物，經過一次混凝后，水中膠體物質較少，若再次混凝，其效果極差，相反使水的SDI值增加，同時水中藥劑成份增加，會停留在反滲透膜上，使膜產水量降低，所以不應采用二次混凝。

（8）增設污染指數（SDI值）測定儀。本系統原未設置SDI值測定儀。SDI值測定儀的主要作用是能預警系統的運行情況，是一個判斷指標，反滲透裝置進水水質要求SDI≤5，才能保證反滲透裝置長期穩定運行[5]。因而本系統應設2個SDI值測定儀，一個檢測多介質過濾器出水水質，另一個檢測活性炭過濾器出水水質。SDI值測定頻率設定為每4 h一次[4]。

（9）改進加藥裝置。該水處理工程前期預處理采用混凝處理方式，混凝機理是壓縮膠體雙電子層的電性中和、大顆粒粘附小顆粒的吸附橋以及網捕卷掃等。因而，混凝工藝對加藥量有嚴格的控制要求，加藥量過大，不僅浪費藥品，使制水成本升高，而且還收不到預期的效果。水處理預處理系統運行結果不僅與系統工藝流程有關，而且與正確預處理加藥量有重要關系。原料的加藥裝置設置簡單達不到精確控制加藥劑量的要求。因而本系統改造用混凝劑、氧化劑、阻垢劑加藥裝置計量泵。均選用美國MILTON ROY公司的GM系列隔膜計量泵，并均設置計量箱、溶解箱，采用PE材質，在溶解箱后加Y型過濾器，用以攔截雜質。該裝置改造后，能夠精確控制加藥量，加裝過濾器后，雜質不易進入計量泵，能保證泵的長周期安全穩定運行。改造后的工藝流程見圖2。

圖2 改造后的反滲透水處理工藝流程

［1］唐受印，戴友芝等.水處理工程師手冊.北京：化學工業出版社，2000.

［2］張葆宗.反滲透水處理應用技術.北京：中國電力出版社，2004.

［3］靖大為.反滲透系統優化設計.北京：化學工業出版社，2006.

［4］馮逸仙.反滲透水處理系統工程.北京：中國電力出版社，2005.

［5］王又蓉.膜技術問答.北京：國防工業出版社，2007.

Problems and transformation of reverse osmosis system of 200 t/h desalinisation water station

TANG Yong-ping
(Guizhou Kailin Group Zunyi Soda Plant,Zunyi 563004,China)

The problems and adverse consequences of the reverse osmosis pretreatment system was analyzed. The transformation measures were put forward.

desalinisation water station;reverse osmosis system;problems;transformation measures

TQ085

B

1009－1785(2011)02-0022-03

2010-10-08