脫鹽水站系統存在問題及改進優化方案

段小冰

（北京首鋼股份有限公司，河北遷安 064404）

引言

近年來，隨著水資源緊張，各大高耗能企業為降低水耗及成本，加大了污水循環利用。為減少工業生產用水、滿足生產工藝高品質用水要求，某鋼鐵企業建設了一座5×200 t/h 的脫鹽水站，以污水處理廠處理后的中水作為脫鹽水站的水源。污水處理廠收集鋼鐵廠綜合性廢水，水溫高，有機物含量高；由于去除有機物效果差，造成脫鹽水站反滲透系統有機物污堵，運行效果不佳。

1 工藝概況

脫鹽水站采用的是多介質過濾器+超濾膜系統+反滲透的處理工藝。中水通過管網進入多介質過濾器，在進入多介質過濾器之前投加氧化性殺菌劑次氯酸鈉，多介質過濾器產水進入超濾供水池，然后通過超濾供水泵進入超濾處理系統，超濾產水進入超濾產水池（也是反滲透供水池），再通過反滲透供水泵、保安過濾器、高壓泵進入反滲透處理系統，進入反滲透系統之前加入阻垢劑、還原劑，反滲透產水進入除鹽水池，最后通過除鹽水泵送到公司除鹽水管網供各用戶使用。脫鹽水站工藝流程如圖1所示。

脫鹽水站設有5 套產水200 t/h 的反滲透裝置，反滲透系統組合方式為一級兩段，按32:16 排列，7芯裝，每套由336支PROC 10 膜元件組成。反滲透系統運行方式為產水恒流量運行模式，當產水量降低時，通過提高反滲透高壓泵頻率，滿足產水量恒定要求。因此，進水壓力、段間壓差會不斷升高，到達一定程度時，要對反滲透系統進行化學清洗，恢復膜元件性能，保證反滲透系統正常運行。

2 系統存在問題

2.1 中水有機物含量高，缺少殺菌系統

圖1 脫鹽水站工藝流程圖

反滲透系統打開抽出膜元件檢查時，膜元件表面附著一層淡黃色污染物，觸摸時有滑膩粘稠的感覺，帶有腥臭味，取污染物可灼燒并產生毛發燒焦的味道，表明污染物為藻類等有機物。中水系統沒有殺菌裝置，中水供水泵距離脫鹽水站進水管線約3 500 m，微生物在管線中繼續繁殖，導致脫鹽水站水源有機物滋生，影響反滲透系統的運行效果。

2.2 脫鹽水站水源中鋁離子含量偏高

脫鹽水站水源為鋼鐵廠污水處理廠處理后的中水，在處理過程中投加鋁鹽類絮凝劑降低水中懸浮物，通過對脫鹽水站進水水質分析，檢測出鋁離子含量為0.2504 mg/L，鋁離子含量偏高，會造成反滲透膜系統產生鋁氫氧化物污染，影響反滲透的正常運行。

2.3 多介質過濾器存在設備缺陷

脫鹽水站共設有8 套多介質過濾器，單臺處理能力210 m3/h。打開多介質過濾器檢查發現，內部防腐層脫落，罐壁銹蝕嚴重；濾料表面一層淤泥，且出現亂層現象；過介質布水器堵塞嚴重，且出現被壓癟損壞現象，造成預處理過濾、反洗效果差，水質未能得到有效改善。

2.4 保安過濾器污染嚴重，運行周期短

脫鹽水站在運行過程中，反滲透保安過濾器運行20 多天后，進出水壓差變大，導致反滲透進水量不足，打開保安過濾器檢查，發現保安過濾器濾芯表面污染嚴重，污染物呈淡黃色，且打開時帶有一股腥臭味，表明是微生物污染。

2.5 化學清洗系統存在缺陷

反滲透化學清洗系統一段、二段未能徹底獨立分開清洗，在清洗過程中容易將一段清洗出來的污染物帶入二段，造成二段的二次污染，增加反滲透系統的化學清洗難度。通過對脫鹽水站反滲透系統膜元件的解剖分析，主要污染物為有機物。該系統主要采用堿洗，配方以Na4EDTA 加堿液、十二烷基苯磺酸鈉為主，受各種條件影響，整體清洗效果不佳。

3 改進措施及效果

3.1 中水系統增加殺菌裝置

原中水系統設計采用氯氣進行殺菌消毒，因各種原因已停用。鑒于中水系統微生物對反滲透系統的影響，在中水系統增加一套次氯酸鈉殺菌裝置。次氯酸鈉是一種最有效的殺菌消毒劑，次氯酸鈉化學性質不穩定，受熱受光極易分解，一般溫度超過25 ℃時就會快速分解，水解形成次氯酸，次氯酸再進一步分解形成新生態氧[O]，新生態氧具有極強的氧化性，可以使細菌微生物的蛋白質發生變性，從而使細菌微生物致死。其化學反應式如下：

投加點設置在污水處理系統的V 型濾池進口，保證藥劑充分反應，抑制中水微生物滋生。

3.2 調整污水處理系統絮凝劑的投加量

脫鹽水站所處理的中水，在污水處理過程中投加的絮凝劑為硫酸鋁，投加量為50 mg/L，要減少中水中的鋁離子含量，重點是在保證污水處理系統出水水質的情況下，盡可能地降低硫酸鋁的投加量。通過燒杯試驗及現場調試，最終將硫酸鋁的投加量減少為35 mg/L，降低了鋁離子對反滲透系統的污染。

3.3 消除多介質過濾器設備缺陷

對脫鹽水站8套多介質過濾器進行全面檢查修復。對8 臺多介質過濾器內部重新進行除銹防腐，多介質過濾器濾料全部更換，多介質過濾器布水器進行全面改善，布水器內部增加骨架，防止出現壓癟現象，普通鋼絲網更換為T型鋼絲網，避免濾料堵塞布水器。

3.4 保安過濾器增加在線殺菌裝置

通過檢查反滲透保安過濾器，查找出運行周期短的直接原因為微生物污染，針對這種情況，對保安過濾器系統工藝進行了優化，增加保安過濾器在線殺菌裝置。在保安過濾器前后各增加一臺電動閥門，增加一套氧化性殺菌劑加藥裝置，加藥裝置主要由加藥箱、加藥泵及管路閥門組成，加藥點設置在保安過濾器新增進水閥門之后。在線殺菌時，開啟關閉保安過濾器前后新增閥門，開啟加藥泵，向保安過濾器投加氧化性殺菌劑，浸泡20 min 后，開啟保安過濾器進水閥門，打開保安過濾器排放閥，對保安過濾器進行沖洗，直至殺菌劑沖洗干凈為止，在線殺菌結束。根據不同季節以及保安過濾器壓差大小，制定了在線殺菌周期。該裝置操作方便快捷，解決了現有技術中由于微生物的污染問題嚴重，會造成保安過濾器及反滲透膜污染，影響反滲透膜的制水效果和使用壽命的技術問題。該措施實施后，保安過濾器使用周期由原來的20多天延長至75～90天，同時也減少了反滲透系統污堵，反滲透系統的運行周期由原來的30 多天延長至75 天左右。

保安過濾器增加在線殺菌裝置雖然解決了微生物污染問題，但由于投加氧化性殺菌劑同時也給反滲透系統帶來了膜元件被氧化的風險，因此，我們必須采取一定的措施，防止反滲透膜氧化問題的發生。首先，每次進行保安過濾器在線殺菌后，對保安過濾器進行全面沖洗，對沖洗水進行余氯檢測，保證保安過濾器出水余氯含量為零。其次，在反滲透進水管路中安裝在線ORP（氧化還原電位）儀表，投加還原劑（亞硫酸氫鈉），實時監測進水中氧化性物質，在線ORP（氧化還原電位）儀表顯示值不超過220 mV，確保反滲透系統進水中沒有氧化性物質。如果ORP 值超過220 mV，應加大還原劑投加劑量，必要時停止反滲透系統運行進行全面檢查，待數據正常后再重新投入運行。

3.5 完善反滲透化學清洗系統[1]，

在反滲透系統一段、二段管路中增加隔離閥，使反滲透系統進行化學清洗時將一段、二段獨立分開，同時，一段、二段完全獨立后，可以針對一段、二段污堵情況的不同，靈活掌握一段、二段的清洗時間及藥劑配方，降低清洗難度，減少清洗工作量。

4 結論

通過以上改進，反滲透系統的進水壓力、段間壓差明顯降低，反滲透系統的運行周期也明顯延長，說明脫鹽水站系統存在的問題已基本得到解決。但要想保持脫鹽水站長期安全穩定運行，還需加強脫鹽水站日常的精細化管理，由于該系統的主要污染物為有機微生物，加強氧化性殺菌劑的使用的同時，應重點監測反滲透系統的氧化還原電位，防止因使用氧化性殺菌劑造成膜元件的氧化。