某電廠(chang)廢水(shui)處理(li)回收工程(cheng)采用(yong)循環水(shui)排污(wu)水(shui)與生活區污(wu)水(shui)經過機械加速澄清池(chi)和無閥濾池(chi)預(yu)處理(li),再經超濾和反滲透處理(li)后作(zuo)為供水(shui)水(shui)源,水(shui)處理(li)的工藝(yi)流程(cheng)如圖 1所示。
1 運行現狀
水處理系統共配有(you)4套反滲透裝置,使用DOW BW30-365-FR抗(kang)污染型反滲透膜元件,采用一級兩(liang)段式,單(dan)套裝置產(chan)水量(liang)為120 t/h,回收率50%~60%,脫(tuo)鹽率98%以上,運行總壓差正(zheng)常值為0.42 MPa以下,極限為0.60 MPa。
該廢(fei)水預(yu)處理系統自2012年(nian)(nian)9月15日正式投產以來(lai)已(yi)運(yun)行(xing)(xing)9個(ge)月。反(fan)(fan)(fan)滲(shen)(shen)(shen)(shen)透(tou)(tou)(tou)(tou)裝(zhuang)置在2012年(nian)(nian)9月~2013年(nian)(nian)6月運(yun)行(xing)(xing)期間脫鹽率等各項指標都能達(da)到(dao)設計值。但隨著運(yun)行(xing)(xing)時(shi)間的(de)延長,反(fan)(fan)(fan)滲(shen)(shen)(shen)(shen)透(tou)(tou)(tou)(tou)一(yi)(yi)、二段壓(ya)差(cha)逐漸呈(cheng)升高勢態(tai)。以4#反(fan)(fan)(fan)滲(shen)(shen)(shen)(shen)透(tou)(tou)(tou)(tou)裝(zhuang)置為例,反(fan)(fan)(fan)滲(shen)(shen)(shen)(shen)透(tou)(tou)(tou)(tou)總壓(ya)差(cha)由運(yun)行(xing)(xing)初期的(de)0.10 MPa升高到(dao)0.51 MPa,反(fan)(fan)(fan)滲(shen)(shen)(shen)(shen)透(tou)(tou)(tou)(tou)膜的(de)一(yi)(yi)段壓(ya)差(cha)達(da)到(dao)0.33 MPa,反(fan)(fan)(fan)滲(shen)(shen)(shen)(shen)透(tou)(tou)(tou)(tou)膜的(de)二段壓(ya)差(cha)達(da)到(dao)0.18 MPa。反(fan)(fan)(fan)滲(shen)(shen)(shen)(shen)透(tou)(tou)(tou)(tou)運(yun)行(xing)(xing)壓(ya)差(cha)接近極限值,同時(shi)反(fan)(fan)(fan)滲(shen)(shen)(shen)(shen)透(tou)(tou)(tou)(tou)產水量大(da)幅度降(jiang)低(di),這(zhe)些問題嚴重影響(xiang)了反(fan)(fan)(fan)滲(shen)(shen)(shen)(shen)透(tou)(tou)(tou)(tou)裝(zhuang)置的(de)安全有(you)效運(yun)行(xing)(xing)。
2 反滲透膜污堵原因分析
停(ting)運(yun)4#反滲(shen)透裝置進行拆(chai)解檢查(cha),結果發現一段(duan)反滲(shen)透膜(mo)表面有明顯的微生物(wu)(wu)生長跡象(xiang)及黏(nian)滑狀物(wu)(wu)質(zhi)附(fu)著,二段(duan)膜(mo)殼端(duan)面上有明顯的白(bai)色物(wu)(wu)質(zhi)沉淀。
將(jiang)所取(qu)(qu)的反滲透垢樣(yang)置(zhi)于80 ℃烘箱中干(gan)(gan)燥(zao)72 h,稱取(qu)(qu)0.088 0 g置(zhi)于馬福爐中600 ℃灼燒2 h,取(qu)(qu)出冷卻(que)后稱重(zhong),測得灼燒減(jian)量為(wei)91.8%。由此可以(yi)判(pan)斷出垢樣(yang)主(zhu)要為(wei)有(you)機物。將(jiang)反滲透膜(mo)殼端(duan)面上的白色垢樣(yang)置(zhi)于80 ℃烘箱中干(gan)(gan)燥(zao)72 h,稱取(qu)(qu)0.084 8g樣(yang)品,加入(ru)10 mL(1+9)鹽酸,溶解時有(you)大(da)量氣(qi)泡產生,溶解后將(jiang)溶液定容至100 mL,測得鈣(以(yi)碳(tan)酸鈣計(ji))為(wei)38.8%,鎂(mei)(以(yi)碳(tan)酸鎂(mei)計(ji))為(wei)60.0%,由此可以(yi)判(pan)斷垢樣(yang)主(zhu)要為(wei)鈣、鎂(mei)的碳(tan)酸鹽垢。
經過以上分析可以得知,反滲透污堵的(de)主(zhu)要(yao)原因(yin)為反滲透膜(mo)的(de)微生(sheng)物污染(ran)和化學結垢。導致反滲透膜發生微生物污染的原因可能有兩種：一是原水中加入殺菌劑藥量不足,造成微生物滋生,污染反滲透膜；二是反滲透裝置入水中加入的還原劑藥量過多,使得反滲透入水中滋生厭氧菌,造成膜污染。經檢查確認,隨著氣溫和水溫升高,該廠反滲透裝置前預處理系統殺菌劑投加劑量不足,從而導致廢水中微生物大量生長,進入反滲透裝置而形成生物膜,膜元件的生物污染致一段壓差迅速升高。導(dao)致(zhi)反滲透段膜元件發(fa)生化學結垢的(de)(de)現(xian)象(xiang)有兩(liang)方面的(de)(de)原因(yin)：一是反滲透系統回收率過高,使得濃水中的(de)(de)溶解鹽沉淀而結垢；二是阻垢劑(ji)加藥量不(bu)足或選型不(bu)合適,造成結垢。當阻垢劑添加(jia)系統出(chu)現故障時(shi),或是加(jia)酸pH調節系統出(chu)故障而引起(qi)給水pH增高時(shi),碳酸鈣垢有可能沉積出(chu)來。
3 清洗對策
3.1 清洗藥品配方(fang)
(1)酸(suan)性清洗(xi)液。采用(yong)0.2% HCl。該(gai)清洗(xi)方案適用(yong)于(yu)進水中鈣(gai)、鎂等金(jin)屬離(li)子的(de)含量高,鈣(gai)、鎂沉(chen)淀(dian)造(zao)成(cheng)系統脫鹽(yan)率明顯下降,進出口(kou)(kou)壓(ya)(ya)差(cha)出現中等程(cheng)度(du)的(de)增加,進出口(kou)(kou)壓(ya)(ya)差(cha)迅速增加,產水量短期內逐漸減小,導致(zhi)RO膜濃水側的(de)非有(you)機物污(wu)染。
(2)堿性清洗液。(a)0.1%NaOH；(b)0.1%NaOH＋0.025%十二烷(wan)基苯璜(huang)酸(suan)鈉；(c)0.1% NaOH＋1.0% EDTA四鈉鹽(yan)。該清洗方案適用于膠(jiao)體化(hua)合(he)物(wu)(有(you)(you)機物(wu)、鐵和硅(gui)酸(suan)鹽(yan))污染造成脫鹽(yan)率略有(you)(you)降低、進出口壓差(cha)迅(xun)速增加、產水量略有(you)(you)下(xia)降,并且當條件有(you)(you)利于生物(wu)生存(cun)時,RO膜組件中產生的細(xi)菌和藻(zao)類引起的生物(wu)污染。
(3)非氧化性(xing)殺菌劑。2,2-二(er)溴(xiu)-3-次(ci)(ci)氮(dan)基丙酰胺(an)(DBNPA)(質量濃度300~400 mg/L)。反滲透系(xi)統(tong)在(zai)高(gao)微生物(wu)活(huo)動進水的(de)(de)條件下運行時(shi),在(zai)接觸各種微生物(wu)之后(hou)的(de)(de)3～5天(tian)就會出生物(wu)膜(mo)。因此(ci),在(zai)生物(wu)活(huo)動旺(wang)盛期(夏(xia)季(ji)),最(zui)常規的(de)(de)消毒頻(pin)率(lv)為每3～5天(tian)一(yi)次(ci)(ci),在(zai)生物(wu)活(huo)動非旺(wang)盛期(冬(dong)季(ji)),大約每7天(tian)一(yi)次(ci)(ci),最(zui)佳的(de)(de)消毒頻(pin)率(lv)應根(gen)據每個系(xi)統(tong)的(de)(de)實(shi)際情況而定,有3種消毒方法可供選(xuan)擇：短(duan)暫加(jia)藥(yao)、連續(xu)加(jia)藥(yao)和循環(huan)清洗。
3.2 清洗工藝流程
反滲透系統的清洗步驟為：低壓沖洗→第一段堿洗(堿液a,可以多遍)→低壓沖洗→整套堿洗(堿液b)→低壓沖洗→整套酸洗→低壓沖洗→非氧化性殺菌劑整套清洗→整套堿洗(堿液c)→低壓沖洗→運行。反滲透清洗系統工藝流程如圖2所示。
3.3 清洗(xi)注意事項
(1)每(mei)次(ci)化學清洗前確認(ren)所有管(guan)道(dao)連接牢固、正確,以免化學藥品(pin)噴濺對設備及人員造(zao)成傷(shang)害。
(2)每次清洗藥劑配制前必須進行清水試壓,以免(mian)化學品噴(pen)濺或進入下(xia)一級工(gong)藝(yi)流程。
(3)化學(xue)清洗(xi)包括低流(liu)量循環(huan)(沖洗(xi))—浸泡—大流(liu)量循環(huan)三個過程,缺少其(qi)中任(ren)何一個過程均達不(bu)到反滲(shen)透膜的最佳(jia)清洗(xi)效果。
(4)根據現(xian)場情況進行(xing)化學清洗,重(zhong)點(dian)對反滲(shen)透(tou)一(yi)段進行(xing)低流量(liang)循環(壓(ya)力(li)0.25~0.3 MPa)和高流量(liang)循環(壓(ya)力(li)0.3~0.35 MPa),循環后進行(xing)浸(jin)泡(pao)過夜(ye)、高流量(liang)循環。當發(fa)現(xian)清洗藥液變顏色或(huo)有臭(chou)味時需要更換藥液。
(5)化學(xue)清洗時(shi),確保反滲透濃水出口略有(you)壓(ya)力0.05 MPa。
(6)每次(ci)化學清(qing)洗完(wan)畢必須用反滲透產水將反滲透膜沖(chong)洗干凈,以免化學品進入下一(yi)級工(gong)藝裝置,而造(zao)成不(bu)可恢(hui)復的損壞。