中水回用对反渗透运行的影响分析

(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)处于永夏矿区，所在地的地下水资源由于煤矿的开采而显得相对匮乏，煤矿开采所产生的约50 000m3/d矿井废水全被回收利用，但龙宇煤化工用水在60 000m3/d以上，如何解决水源成为制约工厂运行的关键问题。为节约生产工艺用水，同时减少废水排放量，龙宇煤化工对所属的污水厂外排废水进行了深度处理并应用于化工生产用水，不仅缓解了工厂用水紧张的问题，同时也避免了废水外排对环境造成的影响，但反渗透系统经过一段时间的运行后，出现了一段膜压差明显上涨的现象。

1 工艺流程

污水处理流程见图1，矿井涌水和城市污水处理厂满足Ⅰ级B排放标准的中水作为原水，经收集后进入调节池，再经调节水量及初步沉淀后，由提升泵提升至高密度沉淀池，通过投加高效絮凝剂和熟石灰，可降低水中悬浮物和暂时硬度，防止后续反渗透系统出现结垢，高密度沉淀池出水进入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悬浮物，确保预处理出水悬浮物达到后系统进水要求。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。

图1 污水处理流程

2 膜装置概况

反渗透又称逆渗透，以压力差为推动力，加压的原水进入滤筒，流经第一个复合卷式膜单元的通道，一部分原水透过膜并经通道进入单元中部的产品水集水管中，然后进水遇到滤筒的下一根滤膜，重复上述过程，每个单元的产品水从滤筒共用管中流出，原水经过每个膜单元后变得更浓，从滤筒中作为废水排出。

此装置包括4套独立的反渗透系统、冲洗系统、清洗系统和相关的加药系统等。每套产水量为200m3/h，膜运行通量为20LMH，回收率为70%，清洗间隔约180～360 d。系统正常运行时，每列反渗透装置、保安过滤器、高压泵一对一设置。每套反渗透装置采用宽通道、BW30-365FR抗污染型203.2mm，膜元件315根，分别安装在45根7m长玻璃钢容器内，呈30∶15排列。

3 反渗透系统运行状况

反渗透系统自2012年投运以来，现场基本运行稳定，仅需每年进行维护性清洗。2017年初，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 反渗透装置压差变化趋势

针对近期反渗透装置运行情况，收集整理了4套反渗透装置自2017年初清洗前后到4月底清洗前后系统的运行数据。4套反渗透装置的压差变化趋势见图2。

图2 4套反渗透装置的压差变化趋势

压差变化趋势分析如下：①在2月初，1号装置一段压差略有增加，之后基本稳定；②在2月初，3号装置一段压差出现增加趋势，呈现持续上涨的态势，经过化学清洗后，一段压差未恢复之前状态；③在此运行周期内，2号、4号装置一段压差未出现明显变化；④4套装置二段压差稳定。

3.2 反渗透装置运行周期内处理情况

4套反渗透装置处理情况见表1。

表1 4套反渗透装置处理情况

通过分析反渗透装置的数据，可知3号装置运行时间与产水量稍高一些。

3.3 运行周期内来水水质波动情况

运行周期内来水水质波动情况见表2。

表2 4套反渗透装置处理情况

通过分析水质波动情况可知：①从矿来水到高密出水期间，浊度、硬度等波动都比较大；②经过前处理后，PCF、超滤出水浊度比较稳定；③在此4个月内，各工艺段出水情况没有明显异常；④预脱盐出水电导波动比较大。

3.4 PAM每月投加量核算

PAM每月投加量核算见表3。

表3 PAM每月投加量核算

3.5 反渗透3号装置膜元件检查情况

5月7日，将3号反渗透装置一段压力容器进水端、二段压力容器浓水端分别拆开，并抽取一段进水端第一支膜元件进行检查，情况如下：①一段进水侧端板内壁：表面存在生物薄膜，刮取得污染样品(见图3(a))；②二段最后一只浓水侧：端面洁净，无污染(见图3(b))。

图3 反渗透3号装置膜元件检查情况

膜元件检查情况总结：①进水端板内侧存在生物黏膜；②第一只膜元件进水端除一些杂质外，未发现明显生物、有机类污染，这与刚刚清洗有一定关系；③第一只膜元件浓水侧，在浓水格网处，发现较多疑似微生物的有机污染物，并且出现腥臭味；④取出第一只膜元件后，在压力容器内可以闻到明显腥臭味。

通过对比第一只膜元件进水端与浓水端污染情况可以看出，浓水端污染物为膜内累积的污染物，通过化学清洗出现一定程度疏松，被带出膜元件，但是由于膜内污染物沉积时间长，且历次清洗配方比较单一，污染物不易清洗出系统，导致一段浓水通道发生堵塞，一段压差增高，而且清洗后压差无明显恢复。

根据压力容器内腥臭味情况，判断反渗透膜存在有机物及微生物污染，采用连续冲击性投加非氧化杀菌剂，反渗透系统运行基本稳定，一段压差维持在0.2MPa左右。

4 结语

综上所述，反渗透进水、预处理效果以及药剂的使用无明显不足，引起反渗透装置一段压差增加的主要原因如下。

(1)历次采用盐酸、氢氧化钠进行清洗，膜内污染物无法保证较彻底清除，通过历次累积，导致目前系统压差增加。

(2)常规化学清洗不能彻底清除膜表面有机物，需配合采用非氧化杀菌剂，大流量对反渗透系统进行冲洗、浸泡。