刘向东

(河南龙宇煤化工有限公司，河南 永城 476600)

河南龙宇煤化工有限公司(以下简称龙宇煤化工)40万t/a醋酸配套建设原水净化及预脱盐水站工程，原水水源取自矿井采煤排放涌水和部分生活污水。由于二期装置实现长周期、高负荷、稳定运行，除盐水用量显著增大，原设计的800m3/h反渗透处于满负荷运行状态，但反渗透系统经过一段时间的运行，出现一段压差明显上涨、产水量急剧下降的情况，除盐水供应紧张，无法满足后续装置用水需求。

1 工艺流程

矿井涌水和部分生活污水经收集后进入调节池，经高密度沉淀池处理后进入V型滤池，V型滤池产水提升至PCF过滤器，通过两道过滤，进一步去除有机物和SS，确保预处理出水达到膜系统进水要求，减轻后续膜处理负担。超滤作为反渗透的预处理，进一步去除悬浮物、胶体、大分子有机物等，保护反渗透系统安全稳定运行。超滤出水提升至保安过滤器，经高压泵加压后进入反渗透系统。反渗透装置在高压的条件下，通过膜去除大部分溶解性固体、离子、有机物等，使出水满足用户要求。水处理工艺总流程见图1。

图1 水处理工艺总流程

2 膜装置概况

2.1 超滤

超滤的主要作用是基本去除水中的悬浮物、颗粒、细菌、病毒以及部分胶体、大分子有机物，其出水SDI15小于3的指标，为下游反渗透工艺提供最佳的水质保证。此装置超滤系统并联设置4套超滤，每套净出力为286m3/h，系统运行通量为55L/(m2·h)。

采用恒流运行和反洗的工艺设计，即每套超滤设置1台进水自动调节阀，根据出水流量信号自动调节阀门开度，保证超滤产水量恒定，而超滤反洗则根据反洗流量信号、通过变频器控制反洗泵频率，从而达到超滤反洗流量恒定，可保证膜丝的过滤性能和可恢复性能，保证超滤装置长期、稳定运行，延长超滤膜的寿命，降低系统运行成本。

2.2 反渗透

反渗透布置有单程式、循环式和多段式等多种。龙宇煤化工为充分节约水源，提高水回收率，结合单位除盐水用量大、原水水质盐分高、原水要求回用率高(70%)的实际情况，设计过程选用了多段式系统，引进(DOW)陶氏化学公司生产的反渗透膜，型号为抗污染性的BW30-365FR。装置由4套独立的反渗透系统、冲洗系统、清洗系统和配套加药系统构成，每套反渗透装置、保安过滤器、高压泵一对一设置，高压泵采用美国PENTAIR品牌原装进口离心泵。每套反渗透系统采用一级二段排列，单支膜面积34m2，系统脱盐率>97%，每组反渗透膜315支，产水量为200m3/h，膜运行通量20L/(m2·h)，回收率为70%。

3 反渗透装置运行状况

反渗透系统自2012年开始投运以来，反渗透运行负荷低，反渗透基本运行稳定，仅需每年进行一次维护性清洗。但2020年底，反渗透系统一段压差出现上涨情况，为确保反渗透系统长周期、稳定运行，对可能影响到反渗透压差上涨的因素进行了全面排查。

3.1 污染物检查

反渗透投加异噻和DBNPA类非氧化杀菌剂，保安过滤器内部、滤芯及一段反渗透进水端出现不同颜色污染物(亮黄色和粉色污染物)。

3.2 污染物分析

对取出的黄色污染物进行 X 射线能谱荧光分析和有机物失重分析。污染物分析数据见表1。

表1 污染物分析数据

(1)从分析数据可知，污染物有机物水分 95.5%，干基有机物含量 86.1%，干基有机碳12.2%。

(2)污染物放置一周后有少许臭味，没有变色，判断微生物不多，且从上述分析数据可知，污染物主要为有机物，无机物占少数。

3.3 污染物判断

(1)通过SDI膜过滤超滤产水和反渗透高压泵出口水，均能截留出大量白色污染物(见图2)，经成分分析为碳酸钙。由此可推断，超滤进行碱洗时，部分碱洗清洗液泄漏进入超滤产水池中。

图2 SDI膜在超滤产水中过滤出的白色碳酸钙粉末

(2)保安过滤器内部、滤芯及一段反渗透进水端出现黄色和粉色污染物(见图3)，通过投加碱液和不同种类非氧化杀菌剂反应，生成黄色和粉色物质(见图4)。

图3 原非氧化杀菌剂(无色透明液体)

图4 投加碱液后，生成黄红色絮体

4 反渗透污堵解决方案

通过上述实验看到，反渗透污堵主要原因为非氧化杀菌剂和还原剂、液碱反应生成絮状物，污堵保安过滤器和反渗透膜，现通过加药方案调整和超滤化洗调整，避免了絮状污染物的产生，确保了反渗透稳定运行。

4.1 反渗透加药方案调整

(1)次氯酸钠投加泵运行频率在30%左右时，确保超滤产水余氯在0.3～0.5mg/L。

(2)调整还原剂投加泵频率，确保反渗透进水余氯为0。

(3)非氧化杀菌剂每天上午9点～上午11点投加，每天夜班6点停次氯酸钠投加泵，8点停还原剂投加泵，待非氧化杀菌剂投加完成后，恢复次氯酸钠和还原剂投加(通过时间间隔调整，避免非氧化杀菌剂、还原剂和次氯酸钠相互之间的反应)。

(4)阻垢剂和盐酸实现连续投加。

4.2 超滤化学清洗调整

(1)反渗透投加非氧化杀菌剂时，不对超滤进行碱洗。

(2)在超滤化学清洗管道上增加手动阀门，避免因气动蝶阀关不到位而造成内漏。

5 结语

综上所述，反渗透进水投加非氧化杀菌剂与液碱和还原剂均能反应生成絮状物质，这是引起反渗透装置一段压差增加的主要原因。

(1)通过反渗透加药方案的调整，反渗透在投加非氧化杀菌剂时，避免与还原剂和液碱接触。

(2)通过超滤化学清洗管道增加手动阀，可有效避免因超滤碱洗液漏入超滤产水池而对超滤产水造成污染。