膜法除硝裝置運行及工藝改進小結

王躍蘭，張玉璽

（昊華宇航化工有限責任公司，河南 焦作 454000）

昊華宇航化工有限責任公司沁陽工業園區24萬t/a 燒堿項目于2011年3月投產并一次開車成功，配套除硝裝置為某公司的500 kg/h 膜法除硝裝置，于2011年4月投運，現對膜法除硝裝置的運行情況、運行中出現的問題及針對問題進行的技改項目進行總結，供同行參考。

1 膜法除硝裝置工藝流程介紹

膜法脫硝工工流程見圖1。

該公司采用的500 kg/h 淡鹽水膜法除硝處理系統是將離子膜電解槽出口淡鹽水經物理脫氯后，再加入亞硫酸鈉除去其中的余氯，進入緩沖水罐，通過鹽水增壓泵打入一二級板換降溫，中間加入鹽酸調節pH 值為5～7，再經活性炭過濾器、保安過濾器過濾后，通過一級高壓泵送至一級膜系統過濾，脫硝鹽水進入化鹽水貯罐。一級濃水通過二級高壓泵進入二級膜系統過濾，處理后的脫硝鹽水進入化鹽水儲罐，富硝鹽水進入冷凍工序結晶槽，通過濃縮液循環泵打入冷凍換熱器，降溫后，重新進入結晶槽，循環降溫，冷源為冷水機組制成的2 ℃水，升溫的冷源通過冷水循環泵重新進入冷水機制冷。結晶槽內混合產生的硫酸鈉結晶體通過結晶體輸送泵進入沉硝槽，通過離心機脫水產出成品十水硫酸鈉。離心脫出的水進入回水貯槽，達到一定液位后通過泵重新進入結晶槽。冷凍板式換熱器運行一定時間后，易被結晶體堵塞，冷凍板換需定期清洗，清洗液進入化鹽水貯罐。

2 膜法除硝裝置工藝指標控制

2.1 pH 值

pH 值對膜元件性能影響較大，主要決定了膜的透過性，pH 值過高，則膜的透過量大，產水含硝量高，降低除硝的效果，同時，淡鹽水中的金屬離子會以氫氧化物的形式存在，造成膜元件堵塞；pH 值過低，則膜的透過量低，產水含硝量低，產水流量也隨之下降。一般控制pH 值為4～7對膜系統比較適宜。

2.2 余氯

由于強氧化物，如次氯酸鈉、游離氯對膜元件會造成不可恢復的損壞，一般要求預處理時亞硫酸鈉過量，達到進膜前淡鹽水余氯值＜0.1 mg/L，避免對膜產生氧化性損害。

2.3 過量亞硫酸鈉

亞硫酸鈉一定的過量值可減少余氯含量，但若過量較多，不僅增加消耗，如果鹽水系統氯酸鹽含量較高，在酸性條件下易與亞硫酸鈉反應而產生游離氯，不僅氧化活性炭，更有損害膜元件的危險。因此，一般控制亞硫酸鈉過量值＜50 mg/L。

2.4 溫度

淡鹽水的溫度對膜元件的產水量有較大影響，溫度高，則產水量大；溫度低則產水量小。淡鹽水溫度每升高或降低1 ℃，系統產水量提高或降低2.9%，但溫度超過45 ℃連續運行，就會造成膜元件的損壞。為確保運行安全，嚴格控制系統運行溫度＜40 ℃。

3 裝置運行情況、存在問題及采取的措施

3.1 運行情況及存在問題

膜法除硝裝置于2011年4月20日投運，初期裝置運行較穩定，一、二級產水中≤2 g/L，鹽水系統中≤5 g/L，因系統開車初期負荷較低，而除硝裝置處理能力較大，基本處于運行7天，停運5天的狀態。2011年10月20日分析脫硝總產水中升至3.56 g/L，經與除硝裝置供應廠家技術人員聯系溝通，將脫硝預處理單元的鹽水pH 值由6～8調整至4～6，濾膜產水恢復正常，總產水中降至1.74 g/L。12月6日鹽水系統逐步升高達6.08 g/L，脫硝一級1# 膜組產水達7.19 g/L，2# 膜組產達9.49 g/L，二級膜組產水達4.39 g/L。雖經除硝裝置供應廠家技術人員對濾膜進行酸化處理，但仍不能達到產水要求。

3.2 原因分析

2012年2月25日在對濾膜進行更新時，發現SRO 膜性能下降的原因為物理損傷。檢查膜的流道明顯漲大開裂，原因是在冬季頻繁停機時沒有徹底清洗膜，在膜流道內積存芒硝結晶體，造成流道堵塞，引起該段膜壓差過大，從而造成膜流道漲大開裂。因淡鹽水預處理脫氯不完全，造成SRO 膜被氧化，過濾能力下降。

3.3 采取措施

（1）修訂除硝裝置停機清洗操作方案，完善脫硝裝置操作規程，杜絕冬季停機后芒硝結晶體在膜進口析出，避免其對膜的物理傷害。同時，加強生產調控，根據鹽水系統的含量，及時調整除硝鹽水流量，保持的含量穩定達標，盡量避免頻繁開停裝置。確需長時間停運時，先用純水將濾膜全面徹底地清洗后，再用配置好的1%亞硫酸鈉溶液清洗浸泡濾膜，避免鹽水中的殘余游離氯對濾膜造成損壞。

（2）對淡鹽水預處理脫氯工藝進行改進，在淡鹽水增壓泵之前，增加亞硫酸鈉的加入點，經泵輸送后，達到混合均勻，反應完全，除凈余氯的效果，避免膜的化學損傷。

（3）增加制堿脫氯后ORP 值與除硝裝置淡鹽水總進水閥的連鎖控制程序，一旦，制堿返回淡鹽水游離氯高，在線監測ORP 值會隨之升高，當脫氯淡鹽水的ORP 值達到一定數值，有可能影響除硝裝置的淡鹽水預處理效果時，除硝裝置淡鹽水總進水閥會自動連鎖關閉，杜絕游離氯高的鹽水進入除硝裝置，造成污染SRO 膜的化學損傷。

經過采取以上措施后，脫硝系統恢復正常運行，未出現過因頻繁開停機或余氯問題造成的膜元件損壞的情況。

4 膜法除硝裝置工藝改造

膜法除硝裝置在采取有效措施之后，運行基本穩定，但工藝方面仍然存在制約生產的情況。

（1）在裝置預處理階段，加鹽酸調節pH 值采用計量泵輸送的方式，計量泵的輸送過程并非連續性的，造成鹽水pH 值在1.0～2.0范圍內波動，不容易控制，對濾膜的穩定性造成不良影響。而且計量泵易損壞，維修率高。

（2）二級高壓泵沒有備用泵，如設備出現異常，裝置需停車，影響裝置的穩定運行。

為此，實施了以下的工藝改造。

（1）將壓力穩定的供酸管道直接增加至去除硝裝置預處理系統中，在淡鹽水輸送泵前加入鹽酸，連續穩定地供應鹽酸。改造后，pH 波動范圍減小為0.5左右，穩定了預處理鹽水的pH 值。

（2）將一級濃水管道并入二級濃水去結晶槽管道上，一級2套系統濃水通過二級濃水管道進入結晶槽冷凍處理。即便二級高壓泵停運，一級膜過濾系統仍然能正常維持系統運行。

5 結語

通過針對除硝裝置在運行中出現的問題，進行分析，并制定完善的操作規程，再通過相應技術改進，不僅使鹽水系統含量穩定達標，也延長了設備的使用周期，穩定了生產系統的運行。