延長反滲透保安過濾器濾芯運(yùn)行時(shí)間的研究

曹 政，李 軍

（內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)動(dòng)供總廠，內(nèi)蒙古 包頭 014010）

前言

保安過濾器是安裝在反滲透高壓泵之前的一種過濾器。過濾器內(nèi)部安裝有過濾精度為5 μm的濾芯，水通過濾芯時(shí)，大于5 μm的顆粒物被有效截留，從而對高壓泵及反滲透膜起到保護(hù)作用。當(dāng)濾芯表面截留的物質(zhì)達(dá)到一定程度后就會(huì)將微孔堵塞，過水量降低，保安過濾器進(jìn)出水壓差增加。

為了保證高壓泵的正常運(yùn)行，設(shè)置當(dāng)保安過濾器出水壓力小于0.1 MPa時(shí)，高壓泵及反滲透系統(tǒng)自動(dòng)跳車。在實(shí)際運(yùn)行中，規(guī)定保安過濾器的進(jìn)出口壓差大于0.15 MPa時(shí)，需更換濾芯。頻繁更換濾芯不僅增加了運(yùn)行成本，而且增加了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，所以延長保安過濾器濾芯使用壽命是亟待解決的問題。

1 保安過濾器運(yùn)行現(xiàn)狀

2017年年初，運(yùn)行4套反滲透，保安過濾器運(yùn)行不穩(wěn)定，更換周期在300～700 h，打開保安過濾器，發(fā)現(xiàn)濾芯上附著一層紅褐色的污染物，有黏滑物質(zhì)感，并且有腥味。污染物附著在保安過濾器的表面將孔眼堵塞，造成壓差上升。將濾芯表層剝離，濾芯內(nèi)部顏色如同的新濾芯，沒有完全穿透，說明濾芯的壽命還可以延長。表1為保安過濾器濾芯更換情況。

表1 保安過濾器濾芯更換情況

2 濾芯污染原因分析

更換的濾芯表面的污染層取樣，放入燒杯觀察，部分污染物可以被酸溶解，部分可以被堿溶解，還有部分酸堿均不容的顆粒物，再加上污染的濾芯表面的感官特征，說明主要污染物為：Fe的化合物、微生物、砂石等。

2.1 鐵的化合物

預(yù)處理中，絮凝劑為聚合硫酸鐵，投加過量會(huì)造成鐵離子對后續(xù)工藝的影響。2017年1月份來水與高密出水Fe3+濃度對比見表2。

表2 2017年1月份來水與高密出水Fe3+濃度對比 mg/L

1月份，高密度沉淀池出水Fe3+濃度高于進(jìn)水Fe3+濃度共有7次。

2017年2月份來水與高密出水Fe3+濃度對比見表3。

表3 2017年2月份來水與高密出水Fe3+濃度對比 mg/L

2月份，高密度沉淀池出水Fe3+濃度高于進(jìn)水Fe3+濃度共有12次。

2017年3月份來水與高密出水Fe3+濃度對比見表4。

表4 2017年3月份來水與高密出水Fe3+濃度對比 mg/L

3月份，高密度沉淀池出水Fe3+濃度高于進(jìn)水Fe3+濃度共有3次。

2017年前3月，存在高密度沉淀池出水Fe3+濃度高于進(jìn)水Fe3+濃度的情況，說明高密度沉淀池中絮凝劑投加過量。另外，在拆卸保安過濾器時(shí)發(fā)現(xiàn)，保安過濾器內(nèi)部固定螺栓腐蝕嚴(yán)重，并且靠近腐蝕螺栓附近的濾芯表面污染更嚴(yán)重。綜上所述，高密度沉淀池絮凝劑投加過量及保安過濾器內(nèi)部螺栓腐蝕是濾芯鐵污染的主要原因。

2.2 微生物

來水中COD、NH3-N含量較高，再加上合適的溫度，為微生物的生長提供了一定的條件。前端大量微生物的滋生，在保安過濾器濾芯表面被截留，造成濾芯表面微生物聚集并且迅速滋生，導(dǎo)致保安過濾器壓差快速上升。

還原劑投加量過大，會(huì)使反滲透系統(tǒng)中存有大量的硫酸鹽，而硫酸鹽還原菌在無氧或缺氧的狀態(tài)下，利用硫酸鹽中的氧進(jìn)行氧化反應(yīng)得到能量，從而大量繁殖，形成細(xì)菌群，初步判斷硫酸鹽還原菌具有造成保安過濾器及反滲透膜生物污堵的可能性[1]。

保安過濾器固定螺栓不合格，和還原劑量投加較大，給鐵細(xì)菌提供了溫床，大量鐵細(xì)菌在濾芯的下半部分表面生產(chǎn)大量紅褐色的粘稠物質(zhì)。

2.3 無機(jī)顆粒

超濾產(chǎn)水先進(jìn)入超濾產(chǎn)水池，再經(jīng)過增壓泵進(jìn)入保安過濾器。系統(tǒng)已運(yùn)行三年，風(fēng)沙吹過超濾產(chǎn)水池吸水井時(shí)難免回從人孔進(jìn)入產(chǎn)水，并且沉入池底；另外，產(chǎn)水池進(jìn)水門絲杠預(yù)留孔洞太大，造成縫隙太大，下雨時(shí)，雨水將砂石沖入產(chǎn)水池。進(jìn)入產(chǎn)水池的砂石經(jīng)增壓泵進(jìn)入保安過濾器，最終被濾芯截留。

3 延長濾芯使用壽命的措施

經(jīng)過以上分析，對加藥系統(tǒng)、殺菌系統(tǒng)、保安過濾器內(nèi)部零件和產(chǎn)水池進(jìn)行了優(yōu)化或更換。

3.1 絮凝劑投加的優(yōu)化

原絮凝劑在高密度沉淀池投加，投加量為100 mg/L，在保證高密度沉淀池出水濁度小于10 NTU的前提下，將絮凝劑的投加量將至70 mg/L，并且反滲透進(jìn)水DSI小于3。

3.2 ClO2投加的優(yōu)化

原來ClO2投加點(diǎn)為V型濾池進(jìn)水，雖然抑制了微生物在V型濾池濾料中滋生，但是，V型濾池為敞開式，ClO2不可避免的大量揮發(fā)，不僅造成預(yù)處理鋼結(jié)構(gòu)腐蝕，而且，ClO2有效性降低，造成浪費(fèi)。

經(jīng)過研究，將ClO2的投加點(diǎn)改在了超濾供水泵吸水井，并將加藥管伸入水下，使ClO2充分溶解到水中，減少了藥劑的浪費(fèi)，并且，能保證超濾進(jìn)水余氯在0.5 mg/L以上。

3.3 還原劑的投加

反滲透設(shè)備運(yùn)行中加入適量的還原劑，不僅能除去預(yù)處理過程殘余的余氯，防止反滲透膜被氧化；還能把系統(tǒng)中的高價(jià)鐵還原成亞鐵。目前，藥劑投加以反滲透進(jìn)水ORP為準(zhǔn)，要求ORP低于300。當(dāng)ORP大于300時(shí)，反滲透有被氧化的可能。反滲透膜的進(jìn)水余氯要求小于0.1 mg/L，即反滲透進(jìn)水余氯小于0.1 mg/L，就不會(huì)造成反滲透膜的氧化。經(jīng)測定含有0.1 mg/L余氯的反滲透進(jìn)水 ORP值是413，為了膜的運(yùn)行安全，將跳車ORP值設(shè)置為400。 跳車ORP值提高后，還原劑投加量降低。

3.4 非氧化殺菌劑的投加

為了保護(hù)反滲透膜不受微生物的侵害，需定期對系統(tǒng)進(jìn)行殺菌處理。原非氧化殺菌劑連續(xù)投加，加藥濃度為5 mg/L，配藥濃度為2%（即一罐水2桶藥）一套機(jī)架頻率為8 Hz，二套頻率為16 Hz，三套頻率為24 Hz，四套頻率為32 Hz。投加后，濾芯表面有明顯的粘稠感，說明殺菌效果不明顯。

將投加方式改為，每6 h投加一次，每次投加30 min，投加濃度為10 mg/L。更換濾芯時(shí)，發(fā)現(xiàn)濾芯表面粘稠物質(zhì)明顯減少，但是還存在。

最后將投加方式改為，內(nèi)每5 h投加一次，每次投加40 min，投加濃度為10 mg/L。更換濾芯時(shí)，濾芯表面已沒有粘稠物質(zhì)，說明殺菌效果良好。

3.5 保安過濾器內(nèi)部改造

對1#和4#保安過濾器進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)4#保安過濾器中有固定螺栓生銹，并且靠近螺栓的濾芯表面紅褐色明顯，這可能是影響濾芯使用壽命的原因之一，于是對所有保安過濾器固定螺栓更換為不銹鋼螺栓。

3.6 超濾產(chǎn)水池清淤

從化驗(yàn)水質(zhì)報(bào)表上看，超濾產(chǎn)水池的濁度明顯高于每套超濾的產(chǎn)水濁度，見表5，說明超濾產(chǎn)水池底部有多年沉積的污泥。

表5 超濾及超濾產(chǎn)水池濁度 NTU

7月份開始,對超濾產(chǎn)水池進(jìn)行了逐個(gè)清淤，清淤后每個(gè)池池底用拖布擦干凈，確定池內(nèi)沒有泥沙后恢復(fù)運(yùn)行。

從表5中看出，清淤前后各套超濾產(chǎn)水濁度沒有變化，而超濾產(chǎn)水池的出水濁度明顯降低。8月份更換濾芯時(shí)，濾芯表面無機(jī)顆粒明顯減少。

4 取得的效果

經(jīng)過以上的措施，8#保安過濾器的濾芯運(yùn)行時(shí)間達(dá)標(biāo)1100 h(見表6)，但是在更換濾芯時(shí)發(fā)現(xiàn)，濾芯已經(jīng)完全被穿透，最內(nèi)層濾芯已經(jīng)被污染，說明保安過濾器濾芯已經(jīng)失效。 為了保證反滲透膜的安全運(yùn)行，及考慮人員的分配，保安過濾器運(yùn)行時(shí)間達(dá)到800 h即可安排更換，運(yùn)行時(shí)間不應(yīng)超過900 h。保安過濾器濾芯由平均運(yùn)行時(shí)間650 h延長至850 h，使用運(yùn)行時(shí)間延長200 h，按運(yùn)行5套反滲透計(jì)算，每年節(jié)約費(fèi)用15.36萬元。

表6 保安過濾器濾芯更換統(tǒng)計(jì)表