延长反渗透保安过滤器滤芯运行时间的研究

曹 政，李 军

（内蒙古包钢钢联动供总厂，内蒙古 包头 014010）

前言

保安过滤器是安装在反渗透高压泵之前的一种过滤器。过滤器内部安装有过滤精度为5 μm的滤芯，水通过滤芯时，大于5 μm的颗粒物被有效截留，从而对高压泵及反渗透膜起到保护作用。当滤芯表面截留的物质达到一定程度后就会将微孔堵塞，过水量降低，保安过滤器进出水压差增加。

为了保证高压泵的正常运行，设置当保安过滤器出水压力小于0.1 MPa时，高压泵及反渗透系统自动跳车。在实际运行中，规定保安过滤器的进出口压差大于0.15 MPa时，需更换滤芯。频繁更换滤芯不仅增加了运行成本，而且增加了职工的劳动强度，所以延长保安过滤器滤芯使用寿命是亟待解决的问题。

1 保安过滤器运行现状

2017年年初，运行4套反渗透，保安过滤器运行不稳定，更换周期在300～700 h，打开保安过滤器，发现滤芯上附着一层红褐色的污染物，有黏滑物质感，并且有腥味。污染物附着在保安过滤器的表面将孔眼堵塞，造成压差上升。将滤芯表层剥离，滤芯内部颜色如同的新滤芯，没有完全穿透，说明滤芯的寿命还可以延长。表1为保安过滤器滤芯更换情况。

表1 保安过滤器滤芯更换情况

2 滤芯污染原因分析

更换的滤芯表面的污染层取样，放入烧杯观察，部分污染物可以被酸溶解，部分可以被碱溶解，还有部分酸碱均不容的颗粒物，再加上污染的滤芯表面的感官特征，说明主要污染物为：Fe的化合物、微生物、砂石等。

2.1 铁的化合物

预处理中，絮凝剂为聚合硫酸铁，投加过量会造成铁离子对后续工艺的影响。2017年1月份来水与高密出水Fe3+浓度对比见表2。

表2 2017年1月份来水与高密出水Fe3+浓度对比 mg/L

1月份，高密度沉淀池出水Fe3+浓度高于进水Fe3+浓度共有7次。

2017年2月份来水与高密出水Fe3+浓度对比见表3。

表3 2017年2月份来水与高密出水Fe3+浓度对比 mg/L

2月份，高密度沉淀池出水Fe3+浓度高于进水Fe3+浓度共有12次。

2017年3月份来水与高密出水Fe3+浓度对比见表4。

表4 2017年3月份来水与高密出水Fe3+浓度对比 mg/L

3月份，高密度沉淀池出水Fe3+浓度高于进水Fe3+浓度共有3次。

2017年前3月，存在高密度沉淀池出水Fe3+浓度高于进水Fe3+浓度的情况，说明高密度沉淀池中絮凝剂投加过量。另外，在拆卸保安过滤器时发现，保安过滤器内部固定螺栓腐蚀严重，并且靠近腐蚀螺栓附近的滤芯表面污染更严重。综上所述，高密度沉淀池絮凝剂投加过量及保安过滤器内部螺栓腐蚀是滤芯铁污染的主要原因。

2.2 微生物

来水中COD、NH3-N含量较高，再加上合适的温度，为微生物的生长提供了一定的条件。前端大量微生物的滋生，在保安过滤器滤芯表面被截留，造成滤芯表面微生物聚集并且迅速滋生，导致保安过滤器压差快速上升。

还原剂投加量过大，会使反渗透系统中存有大量的硫酸盐，而硫酸盐还原菌在无氧或缺氧的状态下，利用硫酸盐中的氧进行氧化反应得到能量，从而大量繁殖，形成细菌群，初步判断硫酸盐还原菌具有造成保安过滤器及反渗透膜生物污堵的可能性[1]。

保安过滤器固定螺栓不合格，和还原剂量投加较大，给铁细菌提供了温床，大量铁细菌在滤芯的下半部分表面生产大量红褐色的粘稠物质。

2.3 无机颗粒

超滤产水先进入超滤产水池，再经过增压泵进入保安过滤器。系统已运行三年，风沙吹过超滤产水池吸水井时难免回从人孔进入产水，并且沉入池底；另外，产水池进水门丝杠预留孔洞太大，造成缝隙太大，下雨时，雨水将砂石冲入产水池。进入产水池的砂石经增压泵进入保安过滤器，最终被滤芯截留。

3 延长滤芯使用寿命的措施

经过以上分析，对加药系统、杀菌系统、保安过滤器内部零件和产水池进行了优化或更换。

3.1 絮凝剂投加的优化

原絮凝剂在高密度沉淀池投加，投加量为100 mg/L，在保证高密度沉淀池出水浊度小于10 NTU的前提下，将絮凝剂的投加量将至70 mg/L，并且反渗透进水DSI小于3。

3.2 ClO2投加的优化

原来ClO2投加点为V型滤池进水，虽然抑制了微生物在V型滤池滤料中滋生，但是，V型滤池为敞开式，ClO2不可避免的大量挥发，不仅造成预处理钢结构腐蚀，而且，ClO2有效性降低，造成浪费。

经过研究，将ClO2的投加点改在了超滤供水泵吸水井，并将加药管伸入水下，使ClO2充分溶解到水中，减少了药剂的浪费，并且，能保证超滤进水余氯在0.5 mg/L以上。

3.3 还原剂的投加

反渗透设备运行中加入适量的还原剂，不仅能除去预处理过程残余的余氯，防止反渗透膜被氧化；还能把系统中的高价铁还原成亚铁。目前，药剂投加以反渗透进水ORP为准，要求ORP低于300。当ORP大于300时，反渗透有被氧化的可能。反渗透膜的进水余氯要求小于0.1 mg/L，即反渗透进水余氯小于0.1 mg/L，就不会造成反渗透膜的氧化。经测定含有0.1 mg/L余氯的反渗透进水 ORP值是413，为了膜的运行安全，将跳车ORP值设置为400。 跳车ORP值提高后，还原剂投加量降低。

3.4 非氧化杀菌剂的投加

为了保护反渗透膜不受微生物的侵害，需定期对系统进行杀菌处理。原非氧化杀菌剂连续投加，加药浓度为5 mg/L，配药浓度为2%（即一罐水2桶药）一套机架频率为8 Hz，二套频率为16 Hz，三套频率为24 Hz，四套频率为32 Hz。投加后，滤芯表面有明显的粘稠感，说明杀菌效果不明显。

将投加方式改为，每6 h投加一次，每次投加30 min，投加浓度为10 mg/L。更换滤芯时，发现滤芯表面粘稠物质明显减少，但是还存在。

最后将投加方式改为，内每5 h投加一次，每次投加40 min，投加浓度为10 mg/L。更换滤芯时，滤芯表面已没有粘稠物质，说明杀菌效果良好。

3.5 保安过滤器内部改造

对1#和4#保安过滤器进行了检查，发现4#保安过滤器中有固定螺栓生锈，并且靠近螺栓的滤芯表面红褐色明显，这可能是影响滤芯使用寿命的原因之一，于是对所有保安过滤器固定螺栓更换为不锈钢螺栓。

3.6 超滤产水池清淤

从化验水质报表上看，超滤产水池的浊度明显高于每套超滤的产水浊度，见表5，说明超滤产水池底部有多年沉积的污泥。

表5 超滤及超滤产水池浊度 NTU

7月份开始,对超滤产水池进行了逐个清淤，清淤后每个池池底用拖布擦干净，确定池内没有泥沙后恢复运行。

从表5中看出，清淤前后各套超滤产水浊度没有变化，而超滤产水池的出水浊度明显降低。8月份更换滤芯时，滤芯表面无机颗粒明显减少。

4 取得的效果

经过以上的措施，8#保安过滤器的滤芯运行时间达标1100 h(见表6)，但是在更换滤芯时发现，滤芯已经完全被穿透，最内层滤芯已经被污染，说明保安过滤器滤芯已经失效。 为了保证反渗透膜的安全运行，及考虑人员的分配，保安过滤器运行时间达到800 h即可安排更换，运行时间不应超过900 h。保安过滤器滤芯由平均运行时间650 h延长至850 h，使用运行时间延长200 h，按运行5套反渗透计算，每年节约费用15.36万元。

表6 保安过滤器滤芯更换统计表