膜法水处理设备的应用与改进

安增琴,贾佑东,贺中爱,王 站,王卫东,辛 霞

（山钢莱芜分公司能源动力厂，山东莱芜271104）

1 引言

膜法水处理工艺于2004年引入莱钢，随着技术的不断成熟，膜法水处理装置以其产水水质稳定、占地面积小等优点在工业生产中被广泛应用，莱钢膜法水处理工序总产水能力已达1000 t/h以上。但由于膜成本较高，设备投资较大，特别是在钢铁行业持续低迷的大背景下，如何才能使系统长期经济稳定运行，降低生产成本，已成为各生产单位最关心的问题。

2 影响膜使用寿命的原因分析

2.1 膜污染

膜污染大致分为胶体污染和微生物污染。在RO膜表面常会形成一层凝胶层，粘附在膜表面上，就是胶体污染物，胶体的存在一方面增加了溶质的传质阻力，另一方面又有可能形成硅酸盐垢，是不利因素，应及时通过膜清洗去除。

2.2 膜结垢

产生结垢的主要原因是浓差极化现象造成的，当成垢盐的浓度超过其饱和浓度时就会发生结垢，浓差极化程度越严重，要达到相同流量，所消耗的能量就越多，对膜的损害就越大。

2.3 不当的化学清洗方法

RO系统清洗维护工作具有重要的意义，它与设备的运转寿命、使用质量有着直接的关系，对膜组件如何选择清洗药剂的剂型、频率、时间等参数对膜元件寿命有着重要影响，其清洗方案应该根据膜污染或结垢的具体情况而定。

3 技术改进措施

3.1 提升系统预处理能力。

3.1.1 超滤断丝堵漏技术实施。

银前化水超滤设备已安全运行三年，达到厂家承诺使用寿命，出水污染指数明显偏高，2008年2月份达到 4.0～5.0，为延长其使用寿命，对超滤进行修复使用，根据超滤内部结构，对其进行检测堵漏，具体步骤如下：

检测：将氮气压力控制在0.1 MPa，空气进口阀门关闭，记录初始压力，若产水口的压力衰减低于预计压降，此超滤单元将被关闭，如果膜泄露，通过上端出水口管可见上端主管有气泡产生。

堵漏：将毛细管注满水，排尽空气，然后从产水口加入氮气，观超滤膜组件封胶端面，若有连续气泡冒出，可判定此根毛细管已发生破裂，然后用同样的方法找出此毛细管的另一端头，待端面干燥后用牙签和pvc胶堵住毛细管两端，使其与系统隔离，这样已经报废的超滤膜元件又可恢复使用。

3.1.2 纤维过滤器氮气辅助反洗技术改进。

实施了“氮气辅助反洗管路改造”，敷设管道将氮气引入纤维过滤器辅助反洗，“氮气”具有足够的压力，可以形成足够的冲力。首先将过滤器内的水放掉一部分通氮气反洗5 min，从排空口排空。然后将过滤器加反洗水二分之一，通氮气两分钟，从排空口排空，再重复一次即可。经改造，预处理水质得到改善，周期出水量大大提高。

3.2 探究先进的膜元件化学清洗方法。

3.2.1 膜元件分段清洗工艺改进。

膜法水处理膜元件的污染，通常污染时渐进式发展的，如不尽早控制，污染将会在较短时间内损坏膜元件，由于一段二段串连运行，导致两段产生不同的污染，一段作为第一道进水主要受到金属氧化物、胶体的污染；二段进水采用一段浓水，主要受到无机物结垢以及二氧化硅沉积物的污染。因此在化学清洗时应针对不同的污染采用不同的药剂进行分段清洗。本套系统设设计之初并未考虑分段清洗，造成了膜污染加剧，清洗效果不彻底，严重影响膜元件使用寿命。车间实施了分段清洗改造，实现了分段先清洗，大大提高了清洗效果，减少了清洗频次。

3.2.2 调整超滤化学清洗方案，提高化学清洗效果

以往的化学清洗，清洗液从进水口进，从产水和浓水侧循环回来，这个过程与超滤产水的水流方向一致，对于附着在丝管内壁的污物既有向前的冲刷作用，也有清洗液由浓水到产水的过滤作用，在这种情况下，丝管内壁的污物就不彻底易清洗。因此，对超滤清洗步骤作如下调整：

(1)增加低流量循环和浸泡的时间，每项不少于3 h。

(2)提高清洗液的温度在35～38℃。

(3)在高流量循环时将超滤产水回水阀关闭，使之在高流量循环时不再发生过滤现象，使附着物更容易冲刷掉。

(4)采用反洗泵水冲，经过5-6个小时的浸泡循环，附着在丝管内壁的污物已经松软，这时用反洗泵对超滤进行反向水流冲洗，方向是从超滤丝管的外壁向内流，从进水口和浓水口处流出，这样就能够对附着在丝管内壁的污物彻底冲刷干净，从而达到了最佳的化学清洗效果。

3.3 创新膜元件“复苏”修旧利废新方法。

在实际工作中，由于有一些一段生物污染严重的膜被替换下来，需做好保存保护措施。车间采用的将膜元件保存在密封的容器中，保存液是1%的亚硫酸氢钠。亚硫酸氢钠不仅能抑制微生物的产生，而且还能对已形成的生物污染具有清洗作用，因此系统中替换下来的旧膜均被放置于盛满亚硫酸氢溶液的容器内浸泡，下次检修时，可对系统中的损坏膜机型替换，可有效延长膜元件寿命。

经过车间人员的精心维护，车间膜法水处理系统以安全稳定运行5年，大大超过了厂家承诺的3年，为企业节约成本100余万元，在延长膜元件使用寿命方面积累了宝贵经验。

4 效果评价

以上措施实施后，预处理效果明显提高，保证了膜法水处理进水水质合格，统计2011年5个月以来的膜法水处理进水水质见表1。（以月平均为准）

表1 膜法水处理进水水质

对2011年9月份膜法水处理的压差情况进行统计，见表2所示。

表2 膜法水处理压差数据 MPa

由统计表可看出，经过化学清洗，压差最高0.26 MPa，最低 0.22 MPa，平均 0.25 MPa，取得了预期效果。化学清洗效果明显提高，压差降低，避免暴膜现象的发生，有效延长了膜元件使用寿命，目前水处理膜已经安全运行6年，超出厂家承诺寿命3年以上。