脱盐水系统一级反渗透膜延长更换周期方法的实践

夏圆圆

（上海梅山钢铁股份有限公司，江苏南京210039）

1 概述

梅钢有2个脱盐水站都是使用的膜技术，冷轧脱盐水站和二炼钢脱盐水站。工艺流程图分别见图1、图 2。

图1 冷轧脱盐水站工艺流程图

图2 二炼钢脱盐水站工艺流程图

梅钢冷轧脱盐水站从2008年开始投入使用，分A、B、C 三套，A、B、C 套分别在 2014 年、2012 年、2011年进行更换。根据二用一备的运行模式和一级反渗透膜更换时间来看，C套膜组运行时间为2年，B套膜组运行时间为3年，A套膜组运行4年。而正常情况下，有二级反渗透作为保障，且出水不会对二级反渗透膜产生污染的前提下，一级反渗透膜组件运行时间为5年，本系统相对于设计和膜的使用效率而言是比较低的。

梅钢二炼钢脱盐水站自2012年开始投运，当初因建设费用限制，只建设了一级反渗透系统，因此，该站一级反渗透系统的好坏直接影响出水水质。所以，如何更好地运行和维护一级反渗透系统，对于梅钢两座脱盐水站都是比较重要的。

为了提高一级反渗透膜使用寿命，宝钢股份能环部与梅钢能环部结成技术推广小组。互相传递反渗透膜的生产运行及维护经验，现场诊断，找出改善措施。

2 系统预处理工艺

梅钢取得长江原水浊度一般在70 NTU左右，经过加药混凝沉降达到工业水水质标准。冷轧脱盐水站和二炼钢脱盐水站利用工业水经多介质过滤器、自清洗过滤器、超滤等预处理工艺制备脱盐水。 预处理工艺流程见图3。工业水水质状况见表1。

图3 反渗透系统预处理工艺流程图

表1 梅钢工业水水质状况

多介质过滤器填充石英砂和锰砂。石英砂的装填高度为0.7 m，粒径范围为0.6～1.2 mm，锰砂的装填高度为0.7 m，粒径范围为0.6～1.2 mm。采用石英砂和锰砂主要目的是将水中的胶体和悬浮物在混凝剂以及杀菌剂的作用下除去，还可将二价铁在多介质过滤器中锰砂的催化作用下迅速氧化成三价铁，从而形成沉淀并在多介质过滤器中滤除。

通过对多介质过滤器工艺的现场了解，在实际运行过程中，多介质过滤器之前没有投加混凝剂对源水中的悬浮物进行微絮凝反应，这对系统悬浮物去除效率有一定影响。对于杀菌剂投加量需要定时进行核定，保证系统的杀菌效果（可以定时进行超滤出水余氯的检测）。锰砂滤料对除铁作用需要水体含有一定量的溶解氧，不然起不到除铁作用。

超滤系统的目的是进一步去除处理水中的悬浮物、胶体、细菌及病毒等物质，为后续反渗透系统的长期、稳定运行提供全面的保证。本超滤系统膜为内压式操作，该方式从超滤膜内表面进水，滤出液从超滤膜丝外部流出，浓缩液从中空纤维膜内皮层流过，沿膜丝长度方向浓度逐渐增加。

对超滤系统调查后，主要有：1）冷轧脱盐水站和二炼钢脱盐水站膜孔径为0.1 μm。相对于宝钢制水目前用的浸没式超滤（膜孔径0.04 μm)，膜孔径偏大。2）冷轧脱盐水站超滤膜运行至今已经有近7年时间了，超滤膜的运行状况需要进行评估。

3 反渗透系统

梅钢冷轧反渗透系统三个系列总设计能力为7920 m3/天，但经过对2015年1～9月反渗透系统水量和药剂使用情况进行调查可知实际每天需求量约为3700 m3/天，系统产能只发挥了一半。 保安过滤器目前运行正常，2～3个月更换一次滤芯，更换下来的滤芯发黄，一级反渗透进水主要投加还原剂（亚硫酸氢钠），在线控制ORP在250 mv以下，正常在170～180 mv之间。2015年6月两脱盐水站一级反渗透膜产水电导率及脱盐率见表2。

表2 2015年6月梅钢冷轧和二炼钢一级反渗透膜脱盐率

2015年10月冷轧脱盐水站在进行C系列化学清洗前打开反渗透膜管进水端和出水端进行检查，进口端发现一些机械焊渣和淡黄色胶体物，出水端较干净整洁，未有结垢现象。机械焊渣一般是管道或者构筑物剥离下来的，而黄色胶体物质则可判断为细菌微生物或者少量的药剂。无机盐类污染肉眼无法看出来，需要对清洗前后酸洗液进行分析得出。

4 改善方向

4.1 预处理系统：降低工业水悬浮物，降低预处理系统各工序负荷。

4.2 对冷轧超滤各系列膜使用情况进行评估，确保超滤出水SDI长期稳定在3以下 。在需要对超滤膜进行更换时重新选择膜孔径更低的膜。

4.3 加强对系统辅助设施和计量设施（如：加药系统、流量计、在线水质检测仪等）的维护力度；运行岗位配备便携式或者方便运行使用的余氯和浊度检测仪，并建立完善的水质跟踪控制体系。保证次氯酸钠投加量，确保超滤出水杀菌效果。

4.4 对一级反渗透系统实行定期切换，对于停机系列定时开启自清洗装置，将RO产水作为清洗水从系统两段之间进入而分别向两头快速低压清洗，清洗掉RO膜内污染物，更换干净新鲜的水，减少停机时间长造成的细菌滋生，延长反渗透膜的使用寿命。

5 制定优化改进措施

5.1 在多介质过滤器前重新投加混凝剂（聚合氯化铝），进一步降低源水中悬浮物。

5.2 对冷轧脱盐水站超滤膜进行现场测试评估，超滤设备单套膜组件的数量为48支，根据超滤膜丝透水不透气的特性，来检查超滤膜的断丝情况。测试检查结果见表3。

表3 冷轧脱盐水站超滤膜检查结果

以上数据可以看出，超滤A套、C套设备已经破损严重，出水指标已不能达到设计要求。已于2016年8月更换一组超滤膜。

5.3 岗位人员每天对超滤出水的余氯进行取样检测，保持超滤出水余氯在0.05～0.1 mg/L，确保超滤出水杀菌效果。

5.4 对一级反渗透膜化学清洗的清洗液前后进行化验检测，发现无机盐成分（钙、镁、铝）占比较大，优化一级反渗透膜清洗顺序，由原来的先碱洗再酸洗，改成先酸洗再碱洗。并且严格控制清洗水温30～35℃。清洗效果得到明显改善。

清洗效果对比见图4

图4 优化一级反渗透膜化学清洗过程前后对比

从上述三张图片对比可以看出，优化化学清洗过程后反渗透膜清洗效果较之前有了明显改善。

6 实施效果

从2015年12月开始在生产运行中应用，运行至今稳定可靠，反渗透膜的运行情况良好，各项控制指标在正常范围内，一级反渗透出水没有明显劣化的情况出现。2016年9月两脱盐水站一级反渗透产水及脱盐率见表4。

2016年，反渗透系统各系列运行稳定，没有出现明显劣化现象，二炼钢一级反渗透总体状况较冷轧一级反渗透好，主要是由于冷轧前处理超滤膜膜丝有断裂造成。因冷轧脱盐水站有二级反渗透系统，出水能够满足电导率小于10 μS/cm的要求，能够继续使用。二炼钢脱盐水站脱盐率均在96%以上，由于该站只有一级反渗透膜，受来水电导率影响，出水电导率会出现大于10 μS/cm的情况。

表4 2016年9月梅钢冷轧和二炼钢一级反渗透膜脱盐率

截止2017年12月底 运行近6年，二炼钢脱盐水站一级反渗透各套出水电导率超过10 μS/cm，已于2018年2月初进行了更换，更换后的出水电导率维持在3～4 μS/cm。

7 总结

一般而言，影响反渗透膜的使用寿命的因素有设计的合理性、停机后膜的保养、设备的操作不当以及膜清洗是否彻底等引起膜性能的损坏等几个方面。反渗透膜的损害一般是不可逆的，因此平时运行操作一定要精细，预处理系统也需保证完好且合理，一旦反渗透膜出现劣化趋势时，应从这几个方面展开调查，找出问题所在，及时采取措施减少对膜的损害，既可以保证出水水质，又能延长膜的寿命。当然，操作人员的日常操作习惯和经验对反渗透膜的影响也是比较大的，加强操作人员的理论和技能水平的培训，也是非常必要的。