延长反渗透系统化学清洗周期的研究

刘亚兵（神华新疆化工有限公司，新疆 乌鲁木齐831400）

1 概况

神华新疆化工有限公司热电生产中心化学水装置配置的6套反渗透和2套浓水反渗透是化学水装置核心部分，功能是利用半透膜透水不透盐的特性，去除水中的各种盐分，保障后续混床平稳运行。自2018年开始，该公司在保证反渗透系统运行出力和回收率的前提下，反渗透段间运行压差上涨过快，化学清洗周期逐步缩短。通过化水设备的反渗透系统运行现状分析、制定对策、对策实施，使得反渗透系统化学清洗周期得到显著延长，大大减轻了运行人员的工作量，减少了酸碱废水的排放，经济效益、社会效益相当可观。

2 反渗透现阶段运行中存在的问题

（1）现运行工况保证运行出力和回收率的前提下，运行压差上涨过快，2017年反渗透化学清洗周期为45天，2018年为47天,2019年为30天；化学清洗周期缩短明显。

（2）反渗透膜频繁清洗使膜性能下降快，反渗透产水电导升高，从而造成后续混床周期制水量减少，再生次数频繁，酸、碱消耗量增加，再生排水量增加。2018～2019年对反渗透化学清洗周期为50天和30天时，每月混床再生次数由34次增加至58次。

（3）装置运行班组人员短缺，清洗1 台反渗透耗时36h，月洗6台，共用时10天，耗时久，耗人力多。

（4）2019 年1～8 月，我公司6 套反渗透系统化学清洗周期均在30天左右，与神华煤制油各兄弟公司反渗透系统化学清洗周期对比，清洗周期处于中下游水平，较宁煤公司（53 天）还有较大提升空间。

3 确认造成反渗透化学清洗周期降低的主要原因

（1）对2017～2019 年月优质再生水水质指标进行统计，发现优质再生水二氧化硅含量波动较大，偶尔有二氧化硅超标现象。水中凝胶态硅酸盐化合物的含量超标时，凝胶态的硅粒径较大，无法透过反渗透膜，没有透过反渗透膜的硅酸盐化合物大部分随浓水排出，但仍有一部分附着于反渗透膜层与层的间隙之间，造成反渗透膜空隙的堵塞，反渗透压差变大。故优质再生水水质SiO2含量超标是要因。

（2）根据分析检测中心提供的反渗透进水水质全分析报告及每套反渗透系统额定进水水量287m3/h，计算反渗透阻垢剂的加药剂量在目前规定的4PPM时，有可能会使部分碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶、氢氧化铁、氢氧化铝及硅的结垢。现状调查期内反渗透进水压力稳定，选择一套反渗透系统，选择容易结垢的膜端侧进行查看，发现膜组件端侧有结垢存在。故阻垢剂加药量不足是主要原因。

（3）原水中携带的微生物以反渗透膜为载体借助反渗透浓水段的营养盐而繁殖生长，反渗透进水温度27～29℃的条件下，微生物的生长更是迅速，几天之内便可在反渗透膜表面形成生物膜层，导致反渗透系统进出水间压差迅速增大，产水量与脱盐率快速下降。利用2019 年8 月份大修期间对反渗透膜组件进行逐一查看，表面均有“青苔”现象的微生物污染的情况微生物滋生情况。故杀菌剂投加量不足是要因。

（4）反渗透保安过滤器设置在反渗透膜组件的前端，利用5um孔隙率的折叠大流量滤芯进行机械过滤水中残留的微量悬浮物颗粒、胶体、微生物等。经排查近一年保安过滤器滤芯多次出现质量问题，如滤芯破损，使得反渗透进水水质变差。故保安过滤器滤芯强度不够的质量问题是要因。

（5）经调查2019年09月12日对#1--#6反渗透1～9月份累计运行时间，得知每套反渗透运行时间大致相同，且每套反渗透均按照要求定期切换。故反渗透系统长时间停运非要因。

（6）经过对2019年07月13日对反渗透酸性、碱性清洗药剂进行质量分析，所有指标均在合格范围内。故清洗药剂问题非要因。

（7）通过对近两年运行班组在化学清洗反渗透时，浸泡时间进行统计，各班组均按照工艺操作要求浸泡6h以上，且都按照操作规程进行化学清洗，故化学清洗不彻底非要因。

经过逐项进行分析得出结论，造成反渗透化学清洗周期时间降低的主要原因：阻垢剂加药量不足；杀菌剂投加量不足；保安过滤器滤芯强度不够；优质再生水二氧化硅含量超标。

4 制定对策及实施

（1）为保证足量的阻垢剂进水反渗透膜时，阻垢剂溶于水后发生电离，生成带负电性的分子链，它与Ca2+形成可溶于水的络合物或螯合物，采用阻垢剂的络和增溶作用，使无机盐溶解度增加，按照每套反渗透额定出力287m3/h计算，调整阻垢剂加药量由4PPM 增加至5.7PPM，完全满足额定流量的阻垢作用。调整后额外增加成本：2.4 万元/年。大修时对反渗透膜组件进行查看，未发现结垢现象。增加阻垢剂加药浓度后，该反渗透装置化学清洗周期用30天增加至47天。

（2）因保安过滤器滤芯强度问题出现破损情况，在2019 年06 月份将PP5N 更换为PP5Y 型号滤芯，暂无发现滤芯有破裂、端盖掉落现象，更换反渗透性能优良的保安过滤器滤芯后延长了反渗透的清洗周期，目前已检测PP5Y 型号滤芯能够连续使用50天，能够达到PP5N型号的1.5倍。且公司通过招投标，采购PP5Y型号滤芯与原PP5N型号滤芯价格相同。

（3）因反渗透进水温度控制在27～29℃，在此温度下，微生物最容易滋生，经讨论决定在2019 年08 月份选择一套反渗透增加非氧化杀菌频次。根据膜元件微生物滋生情况，将反渗透系统每月非氧化杀菌一次变更至每月非氧化杀菌三次，投运非氧化杀菌系统；每两台原水反渗透进行非氧化杀菌，加药量100PPM。并利用每年大修契机对水箱及管线进行系统杀菌，目前未发现反渗透膜元件存在微生物滋生。并利用每年大修对水箱及管线进行系统杀菌，额外增加药剂成本5.34万元/年，目前未发现反渗透膜元件存在微生物滋生。

（4）反渗透进水中凝胶态硅酸盐化合物的含量超标时，由于凝胶态的硅粒径较大，无法透过反渗透膜，没有透过反渗透膜的硅酸盐化合物大部分随浓水排出，但仍有一部分附着于反渗透膜层与层的间隙之间，造成反渗透膜空隙的堵塞，反渗透压差变大。经过与公司生产管理部沟通，要求分析检测中心每天对污水处理装置供应到化学水装置的优质再生水水质进行化验分析；当优质再生水水质超标时，立即切断优质再生水供应。措施实施以来，化学水装置使用的优质再生水水质指标均在合格范围内。

5 目标达成情况

根据统计，对策实施后，反渗透化学清洗周期能够达到50天以上。

6 论证效果

6.1 有形得益

延长反渗透化学清洗周期经济费用统计（表1）

节省项目与费用调整前(t)调整后(t)节约(t)单价（万元）节约费用（万元）累计节约（万元）全年用酸量611.8 366.8 245 0.1 24.5全年用碱量1287.8 754.8 533 0.15 80全年排水量153120 90263 62857 0.0007 44全年清洗剂21.4 14.4 7 0.2 1.4阻垢剂用量32.63 33.75- 1.12 2.14- 2.4非氧化杀菌剂用量1.78 7.12- 5.34 1.0- 5.34 142.16

从表1可得知，实施延长反渗透化学清洗周期研究成果后，每年减少一级混床再生288 次，可节省酸245t，节约用碱533t，减少排水6.29 万吨；6 套反渗透每年可节约酸、碱性清洗剂共7t；阻垢剂、非氧化杀菌剂加药量调整后额外增加成本2.4万元/年、5.34万元/年；经计算每年可节约费用为142.16万元。

6.2 无形得益

（1）提升团队凝聚力；

（2）优化专业管理；

（3）大大解决了目前化学水装置班组人员紧缺而影响工作进度的问题。