膜技術在現代煤化工水處理實際應用的問題解析

李永峰

（國能包頭煤化工有限責任公司，內蒙古包頭 014010）

0.引言

隨著現代煤化工產業的發展，黃河沿線由于周邊地區煤炭資源豐富，已成為煤化工行業競相投資落戶的地區。相當一部分的煤化工項目，坐落于黃河兩岸附近。某公司作為世界首套煤基制烯烴能源公司，在為國家新能源戰略引領示范作用和煤炭清潔利用做出貢獻的同時，也存在著黃河水質較差，含沙量大、濁度、電導率等高的特點。而且黃河流域水質受到季節性影響，致使黃河在封、開河階段水質急劇惡化對水處理系統造成沖擊的共性問題。

1.存在的問題

某公司水處理系統由6超濾、反滲透加六臺的一級除鹽＋混床系統構成，其中超濾系統采用的是內壓式超濾膜，反滲透使用的是抗污染復合膜。在工藝中，使用黃河水作為原料水，黃河水經過凈水廠處理，去除濁度、懸浮物，處理后濁度小于3FTU，進入化學水裝置后，黃河水經過雙膜法+二級離子交換處理工藝，處理為二級脫鹽水，外送至用戶。經過運行一段時間后，因水質變化，尤其是處于黃河封河和開河的時候，水質急劇變化，系統經常出現污堵，制水量下降等許多問題，直接影響了水處理設備的安全經濟運行。黃河水濁度變化分析圖1所示。

圖1 黃河水濁度變化

從圖1可以看出，黃河水雖然經過前級凈水處理，但隨著季節性影響，3月隨著黃河開化期間，冬季冰面上的大量有機物、懸浮物等雜質由冰凌進入黃河，由于污染物含量很大，對凈水廠出水水質有一定沖擊，濁度有一定波動，濁度在11月左右黃河封河期達到一年中一個峰值。黃河水含鹽量變化分析圖2所示。

圖2 黃河水含鹽量變化

由圖2可以看出，黃河水含鹽量11月開始升高，11月至1月為全年含鹽量最高階段，電導在1050μs/cm～1350μs/cm，原因是冬季黃河封凍后，鹽分濃縮，數值穩定在一定范圍內而在黃河開河后一段時間，黃河水含鹽量逐漸降低，并且較為穩定，原因是雨季陸續到來，黃河補充水較充沛，黃河水含鹽量也隨之降低。

2.狀況發生經過

該超濾反滲透系統設備剛投運初期，運行正常。水源使用的是經過水廠處理過的黃河水，又經過沉淀池澄清后作為原水。在黃河開河后，出現自清洗過濾器污堵嚴重，超濾壓差高，保安過濾器濾芯更換頻繁，反滲透壓差高的現象，反滲透產水量下降。導致除鹽水量下降，外供除鹽水無法保障。對全公司的安全經濟運行產生了影響。

3.狀況發生原因分析

在情況發生后，公司立即召開專題會議，對導致超濾污堵，保安過濾器濾芯更換頻繁，反滲透壓差高等進行了原因分析，其中超濾系統產水水質下降是導致反滲透壓差高的直接原因；而導致超濾系統產水水質下降的原因主要有幾個方面：（1）原水水質急劇變化，水質惡化；（2）超濾膜存在斷絲問題，導致出水水質不合格，超濾出水濁度高；（3）超濾膜化學清洗效果不好，清洗工作安排不及時，反洗時間，反洗流量不夠；（4）超濾反洗程序設定存在問題；（5）系統加藥量控制不合理。

4.采取的措施

（1）通過與原水處理廠協調，加大對原水的凈化處理，保證來水濁度在3NTU以下。加大原水的沉淀時間及絮凝劑的投加量。針對目前的原水水質現狀，對超濾進行了包括原水加酸，加次氯酸鈉，原水水質燒杯試驗等多項摸索性試驗，對運行期間的加藥量，加藥效果進行檢查；結合反洗效果對超濾系統反洗頻次和反洗期間的加藥量和反洗時間進行檢查和調整，對運行控制參數進行修改和完善。通過調整超濾前自清洗過濾器自動反洗壓差和手動人工反洗，保證超濾進水水質合格[1]。（2）首先對超濾進行了氣密性檢測工作，通過對6套超濾膜的檢測，發現都有不同程度的斷絲情況，產水水質指標超標。立即對斷絲的膜進行了封堵。保證超濾產水合格。其次對超濾裝置及管道的支吊架進行了加固，減少震動等原因對超濾膜斷絲的影響，及時對超濾進行化學清洗，確保避免因壓差高引起的超濾膜斷絲現象。（3）化學清洗方案采用堿液＋氧化劑清洗，然后再用1%～2%檸檬酸循環清洗。為了達到好的清洗效果，在化學清洗前用除鹽水將清洗水箱沖洗干凈。控制水溫在25℃～30℃，清洗壓力在0.15MPa～0.20MPa，通過多次循環浸泡，使超濾得到徹底清洗。當清洗液pH發生變化時可以適當加藥調整。防止降低清洗液濃度，影響清洗效果。（4）對運行程序進行修改和改進，通過控制常規反洗頻次并根據污染物主要由有機物質構成的實際情況，調整自動酸堿洗的清洗頻次。適當提高酸堿洗時的加藥濃度，保證清洗效果。同時在保證設備安全的情況下，適當提高反洗流量，從而提高反洗效果。常規反洗間隔時間適當縮短，并延長反洗時間，進一步提高反洗效果。利用公司大檢修的間隙，對水箱進行污物處理。將積累在水箱里的泥沙，污物徹底清理干凈，以免污水箱染物對系統造成沖擊[2]。

5.檢修和生產方面采取的措施

超濾運行時加強對運行參數的監督。超濾停運時間超過一天時必須先對超濾進行自動化學清洗后投運。每班次必須巡檢加藥裝置的加藥情況并做好記錄，保證藥液能加到系統中。對超濾前面的自清洗過濾器要及時進行反洗，如不能自動反洗時要聯系檢修對濾網進行清理。每周將生水箱，清水箱進行一次排污；反滲透運行期間加強測定進水SDI值和原水、超濾進水、出水的濁度、鐵、COD進行常規分析，并根據數據及時調整清洗和運行參數。做好超濾，反滲透系統的備品備件準備工作，確保超濾，反滲透系統以及加藥設備，清洗設備等輔助設備的消缺及時性，積極配合運行做好超濾膜斷絲檢查和修復工作。

6.其他方面的措施

為了節約成本，保安過濾器濾芯盡量當保安過濾器壓差達到更換壓差時再進行更換，同時對污染不是很嚴重的濾芯采取用酸浸泡的方法，使其恢復部分功能后重新投入使用。從而減少了大量采購濾芯，降低采購和維修成本。

7.結論

經過上述措施，自清洗過濾器污堵情況基本沒有了。保證了超濾進水水質。超濾出水濁度大大降低，使反滲透保安過濾器濾芯的使用時間提高到20d以上，反滲透進水壓力，段間壓差明顯降低。而且實現了保安過濾器濾芯的重復使用，降低了運行維護成本。在運行和維護方面也積累了豐富的經驗，系統制水得到了保證。黃河水作為地表水，受到環境、季節影響，水質有較大波動，但只要摸清水質波動規律，提前制定措施，及時處理存在問題，完全可以合理作為工業水進行使用。