反渗透装置故障解决对策

2016-08-01王晓香王国义

中国设备工程 2016年1期

关键词：产水量电导率

王晓香　王国义

（1.中国科学院寒区旱区环境与工程研究所，甘肃　兰州　730000；2.嘉峪关索通预焙阳极有限公司，甘肃　嘉峪关　735100）

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反渗透装置故障解决对策

王晓香1王国义2

（1.中国科学院寒区旱区环境与工程研究所，甘肃兰州730000；2.嘉峪关索通预焙阳极有限公司，甘肃嘉峪关735100）

摘要：嘉峪关索通化学水处理站反渗透装置产水量急剧下降，严重影响到汽轮机组的安全运行。针对此问题，进行全面调查分析，提出整改措施，在实施各项改造措施后，解决反渗透装置产水量低的问题，提高运行效率，保证了汽轮机组的安全运行。

关键词：反渗透装置；产水量；电导率；稳定运行

反渗透技术是一项新的膜分离技术，依靠反渗透膜在压力下使溶液中的溶剂与溶质进行分离的过程。利用反渗透膜对溶液的选择透过性以及外界推动力的作用而克服渗透压，以使溶剂通过渗透膜而分离。分离过程需满足两个条件：第一，操作压力必须大于溶液的渗透压；第二，反渗透膜需要较良好的选择性及脱水性。由于反渗透膜的膜孔径非常小（仅为1nm左右），因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等（去除率高达97%～98%）。但反渗透膜对原水的pH和温度较为敏感。原水进入反渗透系统前需进行预处理，待原水水质条件满足反渗透膜处理要求之后，利用加压泵将原水送入反渗透装置，使原水经过反渗透膜成为产水，原水中的无机盐、有机物等被截留在进水一侧而形成浓液，浓液可被回收或进行再处理。

反渗透技术在处理手段上属于物理法，具有很多优点：一是反渗透操作仅依靠压力作为推动力，相对于其它传统物理处理手段具有最低的能耗；二是反渗透在室温环境下即可进行，无需发生相变；三是无需使用化学处理试剂，无化学废液的排放，几乎没有环境污染；四是操作设备所需空间较小，设备占地面积小，操作简单，无需频繁维护。

一、工程背景

嘉峪关索通化学水处理站2012年8月投入运行，原水是酒钢集团所供的生产水，水质如下表1所示。

表1　进水水质

1.工艺流程

嘉峪关索通化学水处理站处理工艺如图1所示，其中反渗透装置设计产水量为15t/h。

图1　化学水处理工艺流程

2.设备配置

（1）原水箱：V=37.5m3。

（2）原水泵：Q=25m3/h。

（3）多介质过滤器：Q=22m3/h。

（4）活性碳过滤器：Q=22m3/h。

（5）保安过滤器：5μ m。

（6）反渗透装置：Q=15m3/h、高压泵：Q=20m3/h。

（7）中间水箱：V=37.5m3。

（8）中间水泵：Q=25m3/h。

（9）混合离子交换器：Q=15m3/h。

（10）除盐水箱：V=45m3。

（11）絮凝剂加药泵：Q=0~3.8L/h、H=1.0MPa。

（12）阻垢剂加药泵：Q=0~3.8L/h、H=1.0MPa。

二、反渗透装置故障

反渗透装置投运后3个月产水量下降到7～8t/h；经过药剂清洗后，产水量最高提升到12t/h；再运行3个月后产水量又降到4～5t/h，进水压力上升到2.3MPa左右，膜间压力上升到2.15MPa左右，浓排压力上升到2.1MPa左右，出水电导率上升到35～40μ S/cm。

为了确保出水水质和提高产水量，运行人员不得不每天对反渗透装置进行清洗，但反渗透装置运行4 ～8h后，产水量就开始下降；同时，由于产水电导率过高，加重了混合离子交换器的负担，造成混合离子交换器仅运行2天后失效。混合离子交换器失效后要用盐酸、火碱进行再生，造成盐酸、火碱用量成倍增长，导致化学水处理站运行费用居高不下；更为严重的是，因化学水处理站除盐水不能保证余热锅炉最低安全用水量，造成余热锅炉减负荷，牺牲发电量来维持余热发电系统运行的不利地步。

针对上述故障现象，首先从嘉峪关索通化学水处理站工艺流程及所配设备进行调查。

三、故障原因分析

通过对嘉峪关索通化学水处理站工艺流程深入调查了解，再结合反渗透膜本身的性质及运行过程中的工艺要求，还有同类废水反渗透处理工艺的配置及运行参数，得出造成嘉峪关索通化学水处理站反渗透装置产水量低的原因，有以下几方面。

1.主要原因

（1）没有水温加热装置，在冬季原水水温低于10℃，水分子活性减弱，黏滞性增大，造成反渗透膜效率降低。

（2）原水水质较好，在化学水处理工艺流程过程中不应加絮凝剂，絮凝剂是大分子有机物，很容易引起膜的污染和堵塞。

（3）保安过滤器过滤精度低。

（4）阻垢剂加药量过少，并且投加比例不合适，导致膜容易结垢堵塞。

2.次要原因

（1）反渗透装置停机后，没有及时用软水清洗。

（2）每天对多介质过滤器和活性碳过滤器进行清洗，破坏了过滤层。

四、改进对策

第一、用饱和蒸汽加热原水，将原水温度控制在15～30℃。

第二、停止添加絮凝剂，减少絮凝剂对反渗透膜的影响，尤其是大剂量絮凝剂对反渗透膜的影响。

第三、增加反渗透专用阻垢剂投加量。

第四、根据现场调整浓缩反渗透阻垢剂配比，找到最佳配比方案。

第五、更换滤孔为3μ m的保安过滤器芯。

第六、反渗透装置运行2h，就要冲洗2min，防止反渗透膜间积垢。

第七、多介质过滤器和活性炭过滤器进出水压差达到0.04MPa时，再进行反冲洗。

五、改进后的效果

按照改进对策，对化学水处理站工艺流程、加药量、操作程序等进行改进或整改后，反渗透装置运行正常，效果明显。

经过8个月的稳定运行，产水量14~15t/h，进水压力保持在1.1MPa左右，膜间压力保持在1.0MPa左右，浓排压力保持在0.9MPa左右，出水电导率在15~17μ S/cm，运行非常稳定。混合离子交换器再生周期延长，从改进前的1~2天延长到现在的12~15天，改进后的工艺流程见图2，节约运行费用，具体数额如表2所示。