RO 保安過濾器濾芯污堵分析及解決方案

張建輝

（凌源鋼鐵集團有限責任公司，遼寧 朝陽122500）

1 引言

水是經濟發展的命脈，鋼鐵企業在生產過程中要耗費大量的水資源，隨著經濟的發展，特別是鋼鐵企業產能的進一步擴大，對水資源的需求大幅度增長。為了滿足生產需要，凌鋼先后投資1.2 億元分兩期建設了污水深度處理中心，總處理能力1600m3/h，其主要工藝如圖1 所示。

圖1

2 過濾器污堵現狀

污水處理自投產以來，運行情況一直良好，但從2017 年9月份開始，反滲透保安過濾器的壓差上升較快，并影響了反滲透的一段壓差、產水量和脫鹽率。

檢查過濾器濾芯，發現上面布滿了淡黃色粘滑物。并且新濾芯在更換之后7～15d 會再次污堵，反滲透一段運行壓差上升，而且反滲透的產水量和回收率均呈下降趨勢，脫鹽率同時下降約1%。

可以判斷，不僅保安過濾器濾芯發生了污堵，而且污染物也已經穿透濾芯進入反滲透一段端口，影響了反滲透運行壓差、產水量和脫鹽率。

3 過濾器污堵的原因分析

①系統采用磷系阻垢劑，一些小分子物質可能會和阻垢劑反應生成絡合物沉積在濾芯和反滲透膜表面，經過水分蒸發烘干，污染物會變硬，初步判斷為可能存在有機污染物。②由于厭氧微生物大量繁殖，在濾芯表面形成一層生物膜，從而影響濾芯的通量，并且代謝的產物在反滲透膜表面沉積。判斷可能存在微生物污染。③反滲透二段壓差沒有增長，系統回收率一直控制在70%范圍內，阻垢劑加藥量也符合設計要求，因此排除了系統結垢的可能。④預處理出水投加次氯酸鈉，余氯控制在0.3～0.5mg/L，通過對比分析保安過濾器進口未加還原劑前和出口前后細菌含量，化驗數據顯示細菌含量基本維持在200 個/mL 左右，可以基本排除由于預處理出水細菌問題造成反滲透生物污堵的可能。⑤反滲透設備已投入生產5 年以上的時間，可排除新系統投運時沖洗不徹底造成雜物污堵的可能。⑥SDI 值通過采用0.45um 孔徑膜檢測的，SDI＜3 是衡量超濾產水是否合格的標準，它代表了水中顆粒、膠體和其他能阻塞各種水凈化設備的物體含量。通過實測超濾產水SDI 維持在0.8～1.5，基本排除了膠體和顆粒污堵的可能。⑦反滲透一段壓差升高發生在保安過濾器污堵之后，說明污染物透過濾芯進入反滲透，可以判斷反滲透污染物來自于保安過濾器[1]。⑧通過對污染物進行FT-IR 光譜分析，檢測出來自微生物的吸收。分析結果顯示污染物主要是微生物，造成污堵的原因是微生物污染，同時污染物中P、Ca 成分被檢出，所以不排除阻垢劑本身對系統的影響。

綜合分析，可基本排除預處理水質問題對過濾器的影響，可以斷定超濾產水之后在反滲透供水母管上存在二次污染。

4 污染物來源分析

4.1 SDI 數據分析

通過檢測反滲透總進水母管和保安過濾器出口SDI 數值進行分析（見表1）。

表1

表1 顯示，超濾產水在經過保安過濾器時SDI 值升高，發生二次污染，其中新換濾芯可以截留一部分污染物，而其他套的出水則不滿足反滲透的進水SDI＜3 的要求。而兩個檢測點之間，只有投加了還原劑和阻垢劑，具體哪種因素引起的二次污染，需要進一步驗證。

4.2 藥劑投加點分析

原阻垢劑投加點在反滲透保安過濾器入口，為了驗證污染物的來源，將B 套反滲透阻垢劑投加點改到保安過濾器的出口。如果B 套濾芯繼續污堵，且周期不變，說明不是阻垢劑的原因，而是還原劑的原因引起的。

實驗結果顯示：B 套從2 月10 日更換新的濾芯，至3 月4日濾芯發生污堵，平均運行周期23 天，污堵趨勢沒有得到改善。從2 月29 日RO 供水母線和保安過濾器濾芯出口細菌含量分析來看（如表2）：3 套保安過濾器出口細菌含量差別不大。

表2

污染物可以確定是還原劑投加量過大引起的厭氧微生物污染。

4.3 原因分析

反滲透設備運行中需要投加還原劑，其主要成分為亞硫酸氫鈉，主要是去除系統中殘余余氯，防止反滲透膜被氧化。系統控制反滲透進水余氯＜0.06mg/L，ORP＜180mv，原系統投加二氧化氯（CLO2）殺菌，而CLO2殺菌效果好且持久，但CLO2進行消毒會產生副產物亞氯酸鹽（CIO2-）和氯酸鹽（CIO3-），而殘留的CLO2和副產物在被還原劑還原成CL-時會消耗大量的還原劑，而且被還原劑還原時不夠完全，所以反滲透進水余氯值經常高于限值，為了降低氧化性物質含量，需要將亞硫酸氫鈉加藥量調大約6～8ppm[2]。

還原劑本身可以把系統中的高價鐵還原成亞鐵。但是還原劑加多會使系統中產生大量的硫酸鹽，而硫酸鹽還原菌在無氧或缺氧的狀態下，利用硫酸鹽中的氧，進行氧化反應而得到了能量，形成了細菌群，能把水溶性的硫酸鹽還原成硫化氫，其廣泛存在于厭氧性有機物聚集的地方，而封閉的保安過濾器恰好為其提供了這樣的生長環境。所以可以判斷硫酸鹽還原菌是引起保安過濾器及反滲透膜生物污堵的主要原因。

5 解決方案

為了減少硫酸鹽還原菌的滋生，需要降低還原劑的投加量，采取以下措施：①調整殺菌劑。將殺菌劑CLO2更換為次氯酸鈉（NaCLO），因為CLO-在被還原為CL-時，相對CLO2來說更加完全。②降低還原劑投加量。控制超濾產水池余氯為0.3～0.5ppm，保證水體中余氯的含量，防止后續工藝細菌滋生，根據理論計算，每1.34ppm 的還原劑可以脫除1ppm 的余氯，而又為了保護系統安全，還原劑的投加量調整為2～2.5ppm。③過濾器殺菌。為了防止保安過濾器內的細菌滋生，用50～100ppm的次氯酸鈉對過濾器進行浸泡殺菌1～2h，再用還原劑消除殘余余氯，防止反滲透膜被氧化[3]。④增加非氧殺菌。細菌繁殖旺季，在每套保安過濾器入口投加非氧化性殺菌劑（主要成分為異噻唑啉酮）殺菌，投加量為200ppm，平均每周一次來抑制細菌的生長。

6 結語

通過這一系列控制硫酸鹽還原菌生長繁殖的措施，保安過濾器濾芯的使用周期由原來的7～15d 延長至120d，反滲透的污堵狀況也得到了緩解，今后如何持續控制和減少厭氧菌的生長需要重點關注，以獲得巨大的經濟效益和環境效益。