双膜系统在国投罗布泊钾盐有限责任公司中的应用

马 达

（国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司动力厂,新疆 哈密 839000）

1 前言

随着水处理技术的不断进步，水处理工艺的日益更新，反渗透装置自上世纪八十年代进入中国市场后经过近三十年的应用，一直以其产水水质稳定、占地面积小、无环境污染、维护量小等优异特点作为成熟的预脱盐工艺在各个行业的水处理系统中广泛使用。

在目前的膜法水处理工艺中，反渗透装置的运行稳定是关系到整个系统的重要因素，而决定反渗透装置运行是否稳定主要取决于进水条件及运行维护。

2 膜法水处理技术概述

全膜法(Integrated Membrane Technology)水处理工艺是围绕先进的膜科技而提出的全新的水处理工艺设计理念。它将不同的膜工艺有机地组合在一起，采用“超滤→反渗透→EDI”的组合工艺，达到高效去除污染物以及深度脱盐的目的，满足各种用途的水质要求。

上述工艺中，超滤、反渗透、EDI 三种膜分离的技术分别作为预处理、预脱盐和精脱盐，把原水制备成满足各种锅炉补给水要求的高纯水。

超滤是利用物理截留的方式去除水中一定颗粒大小的杂质，超滤的产水水质要好于传统的多介质过滤，即使原水是水质很差的废水，超滤产水的 SDI 也可以稳定在 3 以下，这样就大大延长了下游反渗透膜的寿命。

反渗透是在压力驱动下，选择性地去除 98%以上的无机离子，但产水还不能满足中、高压锅炉的用水要求。

EDI（Electrodeionization）技术则是依靠电场作用，去除水中的无机离子，是近年来出现的一项革新的高/超纯水制备技术。它把传统的电渗析技术和离子交换技术有机地结合起来，既克服了电渗析不能深度脱盐的缺点，又弥补了离子交换不能连续工作、需消耗酸碱再生的不足。其产水水质满足锅炉用水对电阻率、硬度和硅等要求。

一般目前的水处理系统均采用超滤装置作为预处理，反渗透装置作为预脱盐系统，EDI或离子交换作为深度除盐系统，因此在深度除盐系统前面的超滤反渗透系统称为双膜系统。

3 双膜系统在国投罗布泊钾盐有限责任公司的应用

3.1 系统介绍

3.1.1 水源及水质

（1）水源：补给水主要水源取自距电站320公里的新疆若羌县境内米西镇（36团）西南部地下水，经输水管线引至钾肥基地，在基地内建设大型蓄水池，满足钾肥生产和电站等生产生活用水需要。

（2）水质（见表1）

3.1.2 系统流程

生水→原水箱→原水泵→换热器→多介质过滤器→超滤装置→超滤产水箱→反渗透给水泵→保安过滤器→高压泵→反渗透装置→淡水箱→淡水泵→阳离子交换器→二氧化除碳器→中间水箱→中间水泵→阴离子交换器→混床除盐水箱→除盐水泵→主厂房

3.1.3 系统主要设备参数

（1）超滤膜型号及参数

膜型号：SFP-2860

膜厂家：DOW（陶氏）

单套出力：160m3/h，共 4套

（2）反渗透膜型号及参数

膜型号：BW30-400 FR抗污染膜

膜厂家：DOW（陶氏）

单套出力： 100m3/h，共4套；

3.2 系统的运行及维护

3.2.1 超滤系统

进水水质及水温控制。虽然超滤膜对pH、浊度、COD等水质指标适应范围较宽且原水一般都符合要求，但长期的运行对超滤也将形成一定的污染。为降低超滤的污堵速率，对超滤进水水质的监控是非常重要的，因此在日常的运行过程中每天对进水浊度、PH、COD进行监控，防止进水水质的突变而造成超滤装置的超负荷运行，另外超滤进水保证一定的余氯可以防止微生物滋生，一般控制在0.1-0.3mg/L。

超滤膜的清水透过率与进水温度有关。在给定的压力下，透过膜的清水通量随温度的增高而增高。通过预加热，提高进水温度，既可增加超滤效率，也为除盐工艺作准备，但温度的提高对于细菌的繁殖又起到了催化的作用，细菌的繁殖又将引起出水浊度的增加，因此合适的水温对超滤装置来讲是至关重要的，在日常的运行过程中基本控制在20-25℃。

3.2.2 运行指标控制

出水浊度与SDI值是监测超滤过滤效果的主要指标，确保超滤出水的SDI值均≤3，浊度≤1NTU，超滤装置的压差一般控制＜0.08MPa以下。

超滤每个膜元件都由很多中空纤维管组成，其中任何一根断裂都会影响出水水质，如出现出水指标超标时，及时进行断丝检测。为了保证出水质量，系统在每年都定期对超滤膜元件进行断丝检测，发现断丝及时封堵。

3.2.3 超滤系统的反洗及加强（加药）反洗

由于水中杂质在超滤膜表面的截留，膜的过滤阻力逐渐增加，过滤水量会随时间下降，反洗可以恢复超滤膜的膜通量。在多个反洗周期后进行一次加强（加药）反洗将大大延长化学清洗的周期。

针对系统的进水水质及运行工况，在日常的运行中的反洗周期控制为30分钟，加强（加药）反洗控制为48个反洗周期。

3.2.4 超滤系统的化学清洗

虽然反洗及加强反洗可以迅速恢复膜通量，提高产水量，但并不能完全恢复膜通量，在运行一段时间后，需要进行化学清洗。

化学清洗时，根据膜元件污染的性质不同，需采用不同的清洗液。一般来说，用两种清洗剂联合连续清洗，以使两种清洗效果互补。超滤膜的污染可分为三种形式：

（1）杂质和有机物污染型；

（2）有机物污染兼有金属化合物污染或硅渍；

（3）主要由铁和锰，或水中所溶的金属引起的污染。

超滤装置常用的化学清洗剂有：酸、碱、螯合剂、氧化剂和专用清洗剂等。合理选用超滤装置清洗药剂对超滤系统的连续正常运行有较大的影响。在对超滤装置的化学清洗上选择了欧美材料的CLN711 CLN771专用膜清洗保护剂而放弃了传统的酸碱清洗。系统运行至今性能基本没有衰减，膜的整体使用寿命将大大高于工程建设单位提出的期限。

3.2.5 反渗透系统

（1）进水水质及水温控制。众所周知，反渗透装置的进水水质及水温控制对于反渗透装置的出水水质、水量、使用寿命等的重要。因此在运行过程中需严格控制，日常的控制指标如下：

表2 反渗透进水控制指标

（2）结垢及微生物控制。由于进水的硬度及碱度以及含盐量较高，反渗透装置在回收率75%的情况下浓水水质将是进水的4倍左右，因此反渗透装置极易结垢。在设备的运行中除控制好回收率、浓水流量外对于阻垢剂的选用也是非常重要的。经试验筛选使用了欧美材料的CP518阻垢剂，加药量为3.5mg/l，使用效果良好，反渗透膜结垢趋势较小，系统运行中没有因阻垢剂原因造成结垢而进行化学清洗。

反渗透装置的细菌微生物污染在目前的反渗透系统应用中日益受到了重视。一般目前系统都采用氧化剂处理系统中的细菌微生物，在反渗透进口再用还原剂还原，但这样的措施并不能保证反渗透装置的微生物污染，因此在还原剂后添加非氧化性杀菌剂将反渗透装置的细菌微生物污染风险降至最低。

系统在运行初期采用次氯酸钠+还原剂的传统方式进行杀菌，在一年后采用了欧美材料的TBC9527非氧化性杀菌剂添加在还原剂后，加药量为2-3mg/l，反渗透装置的清洗周期从3个月延长到了6个月。

（3）运行指标控制。脱盐率、产水量、系统压差、回收率是监测反渗透的主要指标，在日常的运行中对于其指标的控制为脱盐率≥98%，回收率75%，系统压差≤0.3MPa，产水量≥100m3/h。运行过程中发现指标的异常及时查找原因，及时恢复。

（4）反渗透系统化学清洗。虽然在工艺上对反渗透装置做了各种保护措施，但在运行一段时间后，反渗透膜不可避免地受到一些污染而需要进行化学清洗。

在膜表面沉积的污垢有很多种，他们会降低渗透水流量，使给水压力、压差或盐透过率上升，或者有时会同时产生这些不利因素。常见污染物有：

1）碳酸钙垢；

2）硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶垢；

3）水和金属氧化物垢（包括铁、锰、镍、铜等）；

4）硅垢；

5）胶体沉积物（无机）；胶体沉积物（无机、有机混合体）；

6）有机沉积物（自然产物）；有机沉积物（人为产物）；

7）生物滋长（细菌、真菌、霉菌等）。

通常我们要清洗的是上述多种污染物的混合物。反渗透装置常用的化学清洗剂有：酸、碱、螯合剂、表面活性剂和专用清洗剂等。合理选用反渗透装置清洗药剂对反渗透系统的连续正常运行有较大的影响。清洗液的温度对清洗效果的影响极大。在合理的温度范围中,尽可能地提高清洗液温度可更有效地恢复膜的原有性能。这是因为：较高的清洗温度可以使清洗液的溶解度和洗涤能力有所提高；另外高于正常工作温度的清洗液有助于膜微孔的扩张,促进微孔内污物的排出。

为了延长膜的使用寿命，在对反渗透装置的化学清洗上选择了欧美材料的CLN711CLN751专用膜清洗保护剂而放弃了传统的酸碱清洗。系统运行至今性能基本没有衰减，膜的整体使用寿命将大大高于工程建设单位提出的期限。

表4 反渗透的运行工况

3.2.6 系统的运行工况

以下为系统投运来2010年底 -2014年底的运行数据截录，证明了系统的良好运行。

4 结束语

双膜系统因具有特殊的优越性而在水处理系统中得到日益广泛的应用。但是双膜系统的运行维护问题有可能使许多技术力量不强的用户遭受损失，双膜工艺中进水水质、进水压力、膜压差、流量、电导率回收率等是影响其系统正常运行的重要因素，因此要做好日常管理，及时发现运行参数的变化并调整设备运行工况，应当根据实际情况确定各操作参数，并协调好它们之间的关系。

国投罗布泊钾盐有限责任公司双膜系统经过近五年时间的运行，通过严格的日常管理和定期维护，系统运行平稳良好，说明双膜系统只要运行控制恰当，维护及时合理，系统可以长期、安全、稳定地运行，使用寿命也将大大提高。

[1]周柏青.全膜法水处理技术[Z].北京：中国电力出版社,2008.

[2]叶婴齐.工业用水处理技术[Z].上海科学普及出版社,1995.