中水回用脱盐水站反渗透系统的运行管理

中水回用脱盐水站反渗透系统的运行管理

段小冰 1 净晓星 2 顾博超 3 刘明远 4 林俞 5 王保霞 6

1 身份证： 61210219790505**** 2 身份证： 1302261971091****

³身份证：21078219950113**** ⁴身份证：1302831985092****

⁵身份证：33082119870403**** ⁶身份证：1302831984091****

摘 要：本文以反渗透膜在钢铁行业中水回用中的应用为例，介绍了反渗透的日常运行管理，通过精细管理，精心操作，在确保反渗透装置长周期安全稳定运行的情况下，延长反渗透膜的使用寿命。

关键词：反渗透；中水回用；压力；化学清洗

反渗透膜是二十世纪后期发展起来的一种先进的膜法水处理技术，因其分离效率高，操作简单、维护量小，可靠性高等特点，迅速在水处理领域发展起来，替代了传统的离子交换

设备，在钢铁、石油、化工等行业被广泛应用。

1 反渗透膜概述

反渗透膜是一种用特殊材料和加工方法制成的、具有半透性能的薄膜。它能够在外加压力的作用下使水溶液中的某些成分选择性透过，反渗透膜的膜孔径非常小，能够有效去除水体中的盐类、有机物、微生物等，淡化水体，净化水质。

反渗透膜具有以下特点：

• 依靠水的压力作为动力，其能耗在众多处理方法中最低。

• 化学药剂量使用少。

• 无化学废液及废酸、碱排放，无酸碱中和处理过程，无环境污染。

• 系统简单、操作方便，产水水质稳定。

• 应用范围广。

• 设备占地面积少，需要的空间也小。

• 运行维护和设备维修工作量少。

2 工艺流程

某钢铁公司中水回用脱盐水站项目采用了水处理领域最为先进的双膜法水处理技术，即超滤+反渗透装置对中水进行脱盐处理，反渗透装置为该系统的核心组件，工艺流程图如下：

中水

增压泵 保安过滤器 高压泵

多介质过滤器 超滤产水池

反渗透装置

超滤装置

图1 脱盐水站工艺流程图

该系统的水源为钢铁厂的综合废水经污水处理厂处理后的中水，通过中水管网输送至脱盐水站，经多介质过滤器和超滤装置进行预处理，超滤产水通过反渗透供水泵、保安过滤器、高压泵进入反渗透装置进行脱盐处理，净化后的除盐水通过除盐水泵输送到公司除盐水管网供各用户使用。

3反渗透装置

该系统共设有5套反渗透装置。单套反渗透装置由336根膜元件组成，分为一级两段，设计进水量为307m³/h，产水量200m³/h，浓水量为107m³/h，系统回收率65%。

反渗透系统为中水脱盐的核心部分，通过中试，确定了膜通量、回收率等重要参数。反渗透系统采用了恒流变压的运行模式，即反渗透系统进水量、产水量和浓水量保持恒定不变，压力随着运行工况的不同不断变化。反渗透高压泵泵为变频控制，当反渗透系统进水量、产水量和浓水量其中任何一个水量发生变化时，岗位人员通过调整反渗透高压泵的变频器频率和浓水手动阀的开度，使进水量、产水量和浓水量始终保持恒定不变。

4 运行管理

中水回用反渗透系统运行好坏，除了要有合理的设计，日常运行管理也是极其重要的。良好的运行管理，不仅可以使反渗透装置达到设计目标，而且可以提高反渗透系统运行的安全稳定性，延长膜元件的使用寿命。

4.1污泥密度指数（SDI）控制

在反渗透系统中，污泥密度指数（SDI）是用来衡量反渗透进水水质的一个重要指标，也成为污染指数FI，它是水中胶体和微粒浓度的一种量度，与普通的浊度仪相比，它是从不同的角度反映进水水质的情况^。因此，反渗透系统的日常运行管理，SDI检测是一项非常重要的工作，每天要对反渗透系统进水进行检测。一般来讲，膜元件厂商要求反渗透膜系统的进水SDI小于5，而在实际运行当中，SDI一般控制在3以下，这样有利于于反渗透系统的长周期运行。如果SDI值大于5，说明反渗透系统的预处理不正常，应对预处理系统进行全面排查，排除故障，调整预处理系统运行状态，使反渗透系统进水水质达标。

4.2流量控制

对于反渗透系统来讲，合理的流量控制也是决定反渗透系统能否正常运行的一个重要控制参数。反渗透膜元件的透水量是有限的，进水流量过高，反渗透系统的进水压力就会升高，压力升高，膜元件容易压实，导致膜元件性能降低；进水流量过低，膜元件表面流速降低，水体中物质易沉积在膜表面；浓水流量过大，造成水资源浪费；浓水流量过低，膜元件表面流速低，冲刷力不够，易发生浓差极化现象，膜元件产生结垢或污堵。同时，不同的水源，因水体中物质成分不同，反渗透系统的流量控制也是不同的，因此，反渗透系统要根据水质实际情况选择合理的流量。该系统采用恒流变压模式，每套反渗透装置产水流量为200m³/h，浓水流量为107m

³/h。在日常运行管理中，要严格按照设定流量进行调控，当流量发生变化时，通过调整泵的频率达到设定参数值。

4.3 ORP（氧化还原电位）控制

ORP氧化还原电位^ 就是用来反映水溶液中所有物质表现出来的宏观氧化还原性。氧化还原电位越高，氧化性越强，反之还原性越强。ORP是反渗透系统中最为重要的指标之一，它的高低关系着反渗透膜元件是否会被氧化。目前，大多数除盐水站ORP值控制在-220～220之间，大于0，说明水体呈氧化性，小于0，说明水体呈还原性。在日常运行管理中，根据ORP数值及时调整还原剂的投加量，数值过低，说明还原剂投加量大，易产生厌氧菌，也会造成反渗透系统的污堵，数值过高，反渗透膜元件存在被氧化的风险。因此，对于中水回用系统，我们一般将ORP值在180左右。同时，日常每个月对ORP仪进行一次标定，防止仪器显示误差对系统造成影响。

4.4反渗透压力控制

反渗透系统的压力是日常运行管理重要的监控参数之一，一般厂商要求反渗透系统的最高进水压力不超过1.5Mpa。对于新的膜元件，给水通道顺畅，阻力小，渗透性好，压力低。随着反渗透系统的运行时间的延长，污染物的不断累积，膜元件透水阻力加大，产水量降低，要保证一定的产水量，需不断提高进水压力。在反渗透系统运行初期，我们一般将进水压力控制在1.0Mpa以下，段间压差控制在0.25Mpa以下，根据运行压力及时组织反渗透系统化学清洗，恢复膜元件性能。

4.5反渗透系统数据的日常管理

为了最大限度地提高反渗透膜的性能，保持长期稳定运行，延长膜元件的使用寿命，关键是要保持适当的运行条件，及时记录日常运行数据，对记录的数据进行整理分析，及时发现异常数据，判断出膜性能的变化趋势，及时调整运行参数或采取相应的措施防止反渗透系统的恶化。每天记录的运行数据包括：进水pH值、进水温度、进水电导率、进水压力、段间压力、ORP值、产水量、浓水量、产水电导率、进水SDI值。

4.6停机保护

反渗透装置停机保护可分为短期停机保护和长期停机保护。

短期停机保护是指停运5-30天的系统。系统停运后，利用给水或反渗透产水对系统进行冲洗，将系统中气体全部排出，充满水，关闭进出口所有阀门，每隔5天重复一次该操作。

长期停机保护是指停运30天以上的系统。系统停运后，首先进行化学清洗，清洗后，利用反渗透产水配制1%的亚硫酸氢钠保护液，充满反渗透装置膜元件，关闭进出口阀门，防止膜元件氧化及污染。每隔30天重复操作一次。

5 结论

反渗透系统的运行管理，重点是做好日常重点参数管控，加强日常正确的维护运行管理，减少反渗透系统的污堵，延长反渗透膜元件的使用寿命。该系统自投产以来，运行稳定，指标良好。反渗透装置在钢铁行业中水回用的成功应用，为进一步提高水资源循环利用和节能减排工作提供了有利依据。

参考文献

周正立. 反渗透水处理应用技术及膜水处理剂[M].北京：化学工业出版社，2005.54

^《环境科学大辞典》编委会. 环境科学大辞典(修订版)[M]. 中国环境科学出版社, 2008.32