無機陶瓷過濾膜運行總結

劉 超

（唐山三友氯堿有限責任公司，河北 唐山063305）

唐山三友氯堿有限責任公司首期燒堿裝置于2005 年投產，截至2017 年燒堿產能達50 萬t。該公司全部采用離子膜法制堿工藝，隨著燒堿產能提升，一次鹽水工序也在原有建設基礎上，通過設備換代、技術革新、采用新工藝提高鹽水產能來滿足生產需求，目前形成預處理器+凱膜、陶瓷膜共同運行的模式。較預處理器+凱膜生產模式，陶瓷膜鹽水精制系統的流程明顯縮短，設備數量、體積也大幅度減少，占地和建筑相應投資減少且對原鹽的指標要求低于預處理器+凱膜系統，通過陶瓷膜代替傳統凱膜預處理器產能，符合該公司當前“吃粗糧”、降成本的發展要求。

1 無機膜過濾系統

1.1 工藝流程介紹

來自粗鹽水儲槽的鹽水按工藝要求加入氫氧化鈉，用加壓泵各自送入前反應槽，并按工藝要求加入精制劑碳酸鈉后進入后反應桶，在反應槽中發生精制反應，碳酸鈉與粗鹽水中的鈣離子完全反應生成碳酸鈣結晶沉淀，氫氧化鈉與粗鹽水中的鎂離子反應生成氫氧化鎂膠體沉淀。完成精制反應的粗鹽水自流進入中間槽再加入次氯酸鈉，然后用無機膜過濾供料泵經粗鹽水過濾器濾除大于1.0 mm 的機械雜物后送往無機膜過濾單元。

無機膜過濾單元采用3 級串聯“錯流”過濾方式，由膜過濾進料泵送來的粗鹽水料液進入粗過濾器經循環罐、膜過濾循環泵先送入無機膜過濾器一級過濾組件過濾，一級組件出來的濃縮液進入二級過濾組件過濾；二級過濾組件出來的濃縮液進入三級過濾組件過濾。自無機膜過濾器三級過濾組件濃縮液出口流出的濃縮鹽水按比例和濃度排出一小部分進入鹽泥池，其余的回到循環罐與供料泵送來的粗鹽水混合，用于調整進料液的固液比，實現控制濃縮液含固量和保證膜面流速的目的，然后經過濾循環泵回到無機膜過濾器內循環過濾。各級過濾組件過濾出的精制過濾鹽水通過無機膜過濾器各級滲透清液出口管線排出，在靜態混合器加入亞硫酸鈉消除游離氯后加鹽酸調整pH 值，合格后的精鹽水進入原系統的一次鹽水。

1.2 運行程序

運行程序包含粗過濾器過濾和反沖、無機膜過濾器滲透和反沖、反沖罐補液程序。其中，達到計時器結束時，粗過濾器逐個反沖。反沖時間間隔可根據運行情況更改。

1.3 陶瓷膜正常滲透和反沖系統

滲透狀態：無機膜過濾器正常運行狀態：一級滲透液閥、二級滲透液閥、三級滲透液開啟；一級反沖閥、二級反沖閥、三級反沖閥、膜排氣閥關閉。

反沖系統：共三級滲透，每級滲透均由各自滲透側出液。

一級滲透反沖：一級滲透液閥關、一級反沖閥開，反沖后一級滲透液閥開、一級反沖閥關；

二級滲透反沖：二級滲透液閥關、二級反沖閥開，反沖后一級滲透液閥開、二級反沖閥關；

三級滲透反沖：三級滲透液閥關、三級反沖閥開，反沖后三級滲透液閥開、三級反沖閥關。

（注：各級反沖時間可根據實際運行情況調整，一般控制在5～8 s）

補液程序：補液條件直接取決于反沖罐液位，即反沖罐液位的報警值設定后通過聯鎖程序來確定補液。補液前補壓閥門關閉，泄壓閥門打開。反沖罐補液程序啟動，補液自動閥控制。

2 陶瓷膜聯鎖控制系統

為確保證陶瓷膜安全平穩運行并保護本體膜管，延長陶瓷膜運行時間及膜管使用壽命，通過生產運行總結對陶瓷膜的自動運行設置了相應的聯鎖裝置。鹽水陶瓷膜控制聯鎖見表1。

表1 鹽水陶瓷膜控制聯鎖

3 運行特點

3.1 優勢

（1）工藝流程短，節省占地及費用，采用該技術，整個鹽水精制系統的流程大幅縮短，設備也大幅減少，占地和建筑面積小。該技術特別適用于改擴建項目或擴產項目，利用現有鹽水裝置的閑置場地及廠房、建筑，就能夠完成一次鹽水增產的目的。

（2）過濾鹽水質量高，陶瓷膜過濾精度高，由于無機膜平均過濾孔徑為40 nm，且孔徑分布窄，過濾后鹽水中的Ca2++Mg2+≤1 mg/L、SS≤0.5×10-6，鹽水質量穩定。

3.2 缺陷或不足

（1）酸洗操作時間長、操作繁瑣，陶瓷膜酸洗操作時為保證酸洗效果，在酸進入陶瓷膜酸循環一定時間后逐級打開滲透下排液閥，酸洗單個機腔，酸洗前后還要逐級進行水洗操作，大大增加了操作的繁瑣與勞動量。

（2）線性雜物易堵塞膜管進口，影響膜組正常運行，原鹽中附帶的許多雜物，如草根、石渣、木屑、纖維網絲等，在進膜之前均安裝粗過濾器進行攔截。粗過濾器濾網攔截1 mm 孔徑以上雜物，但如草根、纖維網絲等細長線狀雜物會有部分通過濾網進入膜體。而細小絲狀物在進入通道與碳酸鈣等形成搭橋，從而堵塞膜通道逐漸堵塞膜進口，造成陶瓷膜進口壓力增加、循環量減小、產量下降。

（3）陶瓷膜裝置的潛在風險，設備結構緊湊、膜管老化或破損造成鹽水指標不合格，單機檢修時間長。

4 結語

無機陶瓷膜過濾工藝流程短，生產合格鹽水周期短，短時間內就可快速彌補鹽水供應不足問題；預處理系統抗泥沙不溶物性能力強，在鹽中不溶物較多時短暫提高預處理器運行量防止陶瓷膜堵塞淤積。如何發揮陶瓷膜短流程生產優勢，與傳統處理系統形成產業互補，降低一次鹽水運行成本，維持生產的高效、可靠性是關鍵。通過運行摸索，該生產系統運行穩定可靠，經濟效益明顯。