摘要：ESPAI超低壓復合膜應用在包鋼薄板坯連鑄連軋新水處理站，生產脫鹽水和除鹽水。經過近一年的生產運行證明，反滲透技術應用于黃河原水是可行的，具有較高的經濟效益和社會效益。運行參數的積累為以黃河為水源的水廠應用反滲透技術制備脫鹽水的設計和生產提供了寶貴的經驗。

關鍵詞：反滲透,ESPAI膜,脫鹽水,除鹽水

 包鋼薄板坯連鑄連軋廠和二煉鋼是包鋼(集團) 公司2001年投資新建的生產線。該生產線主體設備采用了德國SMS公司的先進技術，與之配套的工業循環水系統，對水質要求非常高，即滿足cl1為5～ 15mg／L，電導率<150 μs／cm的脫鹽水水質要求，二煉鋼煙氣冷卻水要求達到中壓鍋爐的除鹽水水質標準。

 近年來，由于黃河水源受到污染，采用常規的水處理工藝已不能滿足生產工藝對水質的要求，促使薄板坯連鑄連軋水處理站采用了美國海得能公司生產的ESPAI型超低壓復合膜的反滲透技術。該技術在內蒙古地區首家使用，經一年多的現場調試研究和生產運行，水處理站各項出水指標均滿足生產工藝運行要求，生產設備運行良好。該系統的成功運行將為其它以黃河為水源的單位在水處理上采用反滲透裝置提供寶貴經驗。

1 水處理工藝流程

新水處理站水處理系統分為預處理和反滲透兩部分，工藝流程如圖1所示。

預處理的目的是為滿足反滲透裝置的進水水質要求， 以確保反滲透的出水水質和設備裝置的正常運行。

2 反滲透裝置的運行結果

2．1 膜對濁度的去除

 反滲透裝置進水經預處理后濁度一般為0．1～ 0．3NTU。圖2表明，經膜過濾后，出水濁度為 0．1NTU。

2．2 膜透過水量

反滲透裝置透水量變化見圖3和圖4。

 該水廠反滲透采用的是多段式，第一段的濃縮液作為第二段的供給液，使二級反滲透水量遠遠小于一級反滲透的透水量。隨著過濾時間的延長，反滲透膜上的污染物越積越多，膜孔被堵塞，透水量就越來越小。二級反滲透總體上是下降趨勢，但一級反滲透因生產中的一些不足，而沒有達到過濾后的效果。這就需要隨時注意進水SDI值和膜的污染。

 此外，壓力和溫度對膜的透水量也有影響。當提高操作壓力時，膜的透水量也就增加。但壓力過大就會引起膜的壓密化，使膜的常數隨時間而變化，透水量逐漸降低。實踐證明，壓力越高、熱處理溫度低的膜，透水量越大，其膜的透水量減少率就越高。

2．3 脫鹽率

 反滲透系統的脫鹽率變化見圖5。一級反滲透的脫鹽率大約在94％~98％，二級反滲透的脫鹽率在80％~90％。

2．4 回收率

 回收率越高越好，但是在提高回收率時，防止濃度極化和膜污染。所以，回收率控制在一定的范圍內是最好的。反滲透裝置運行的回收率效果見圖 6。

2．5 電導率

 電導率同樣受壓力和溫度的影響。壓力提高，電導率就提高，操作溫度與電導率成正比關系。系統運行中電導率結果見圖7和圖8。

 設計中要求電導率<150 s／cm，從圖7和圖8 中可見，一級反滲透的電導率<30 s／cm，二級反滲透的電導率<3 5 u s／cm，均在設計范圍內，達到設計要求。

3 一級反滲透膜的清洗

3．1 反滲透膜的污染現象及污染物分析

 反滲透裝置運行數月后，裝置的一段壓差由初投運行時的0．21MPa上升到0．35，二段壓差由初運行的0．2i上升到0．25。系統脫鹽率、產水率均有所下降。打開 、二段容器端板，發現有黑褐色物質粘于膜元件表面，并帶有 一股魚腥味。

 經綜合分析，認為該套反滲透裝置已受到微牛物、細菌及藻類物質的污染，也伴有無機鹽垢、有機物污堵的現象。

3．2 清洗方法

 該次清洗采用酸洗、堿洗及殺菌三個步驟。首先用PH為i．5～2的鹽酸溶液對膜進行清洗，以去除水垢一類的物質：再用pH為ii～ii．5的EDTA鈉鹽和三聚磷酸鈉混合溶液進行清洗，以清除生物和有機雜質；最后用pH為ii～ii．5Na0H溶液清洗，以徹底清除膜表面及管路中的活性細菌。

3．3 清洗效果

 清洗之后，重新投入運行的?級反滲透裝置，各運行參數無明顯變化。從壓力容器內取出清洗后的膜元件，肉眼可見膜元件表面十分清潔，與新膜相似。但清洗后系統壓差并沒有下降。分析可能是由于膜表面存在的生物膜，普通的藥劑無法將之打破并清洗下來。從而清洗后系統壓差不降。

4 控制措施

一次過濾工藝采用了具有活性的瓷砂濾料代替傳統石英砂濾料。提高了過濾效能。除濁能力也大大加強。

 根據黃河原水水質污染嚴重，有機物含量高的特點，在二次過濾器采用新型藥劑進行強化預處理。利用藥劑的組合功能，采用無機高分子混凝劑聚合氯化鋁，用高分子絮凝劑做助凝劑，強化接觸過濾過程。新型藥劑不僅具有以絮凝體吸附水中非溶性大分子有機污染物的物理吸附作用；又能對水中溶解性低分子有機物產生很強的晶體析出、化學吸附和強氧化的多種凈化效果。這些新形成的有機鹽的溶解度較低，容易從水中以晶體的形式析出。有機高分子助凝劑投加后，起到吸附架橋作用，提高了水中有機物的凈化效果。從而使預處理出水滿足反滲透系統運行要求，膜的清洗周期達到理想值。

 在反滲透膜系統調試及運行期間，為減輕濃差極化現象對膜元件的污堵，采用PTP一2000阻垢劑，確定合理的投藥量。為了科學合理地運行，對反滲透膜系統運行進行標準化，繪制出標準化曲線，用以指導生產運行，掌握運行中膜污染的特點，以及污染物組成，以便加強預處理。

 由于目前國內所采用的反滲透裝置均對溫度要求在25~C，而黃河水冬季溫度在0~C。新水處理站系統采用蒸汽加熱，提高進水溫度，從而保證了反滲透裝置在低溫狀態下運行性能。同時還應用高壓泵電機變頻調速的調節功能提高反滲透膜的進水壓力，保證系統產水量和脫鹽率。

 反滲透裝置運行超過7個月后，由于膜受到污染，運行壓差增人，產水量降低，進行了反滲透膜化學清洗。根據污染物特點，選擇合適的膜清洗藥劑，使膜在清洗后達到其應有的產水率和脫鹽率。

5 小結

 反滲透膜脫鹽工藝與離子交換除鹽工藝相比，當生產規模達到滿負荷時，反滲透膜經濟效益非常顯著，水處理規模越大，經濟效益越高。由于反滲透膜脫鹽工藝在生產過程中沒有產生酸、堿液問題，所以還有非常顯著的環境效益和社會效益。

 ESPAI超低壓復合膜具有較高的透水量和較低的運行壓力，從而有效降低了操作壓力，節約了運行成本。

 通過工程實踐證明，只要預處理工藝設計合理，運行管理得當，ESPAI超低壓復合膜既可以應用于地下水為水源的反滲透系統，也可以應用于高濁度地表水為水源的反滲透系統。

 反滲透裝置停止運行時，每次停機均需用一級反滲透出水對反滲透膜進行沖洗；反滲透裝置短期停機時，也應每間隔24h用其產品水對膜進行沖洗，避免反滲透裝置內因細菌、藻類生長產生二次污染。系統投加的藥劑必須按規定劑量準確投加，且運行過程中不允許斷藥。

 反滲透系統殺菌處理還應加強。有必要定期向反滲透進水投加反滲透膜專用殺菌劑。以防止細菌及微生物對膜的污染。

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