膜技术在现代煤化工水处理实际应用的问题解析

李永峰

（国能包头煤化工有限责任公司，内蒙古包头 014010）

0.引言

随着现代煤化工产业的发展，黄河沿线由于周边地区煤炭资源丰富，已成为煤化工行业竞相投资落户的地区。相当一部分的煤化工项目，坐落于黄河两岸附近。某公司作为世界首套煤基制烯烃能源公司，在为国家新能源战略引领示范作用和煤炭清洁利用做出贡献的同时，也存在着黄河水质较差，含沙量大、浊度、电导率等高的特点。而且黄河流域水质受到季节性影响，致使黄河在封、开河阶段水质急剧恶化对水处理系统造成冲击的共性问题。

1.存在的问题

某公司水处理系统由6超滤、反渗透加六台的一级除盐＋混床系统构成，其中超滤系统采用的是内压式超滤膜，反渗透使用的是抗污染复合膜。在工艺中，使用黄河水作为原料水，黄河水经过净水厂处理，去除浊度、悬浮物，处理后浊度小于3FTU，进入化学水装置后，黄河水经过双膜法+二级离子交换处理工艺，处理为二级脱盐水，外送至用户。经过运行一段时间后，因水质变化，尤其是处于黄河封河和开河的时候，水质急剧变化，系统经常出现污堵，制水量下降等许多问题，直接影响了水处理设备的安全经济运行。黄河水浊度变化分析图1所示。

图1 黄河水浊度变化

从图1可以看出，黄河水虽然经过前级净水处理，但随着季节性影响，3月随着黄河开化期间，冬季冰面上的大量有机物、悬浮物等杂质由冰凌进入黄河，由于污染物含量很大，对净水厂出水水质有一定冲击，浊度有一定波动，浊度在11月左右黄河封河期达到一年中一个峰值。黄河水含盐量变化分析图2所示。

图2 黄河水含盐量变化

由图2可以看出，黄河水含盐量11月开始升高，11月至1月为全年含盐量最高阶段，电导在1050µs/cm～1350µs/cm，原因是冬季黄河封冻后，盐分浓缩，数值稳定在一定范围内而在黄河开河后一段时间，黄河水含盐量逐渐降低，并且较为稳定，原因是雨季陆续到来，黄河补充水较充沛，黄河水含盐量也随之降低。

2.状况发生经过

该超滤反渗透系统设备刚投运初期，运行正常。水源使用的是经过水厂处理过的黄河水，又经过沉淀池澄清后作为原水。在黄河开河后，出现自清洗过滤器污堵严重，超滤压差高，保安过滤器滤芯更换频繁，反渗透压差高的现象，反渗透产水量下降。导致除盐水量下降，外供除盐水无法保障。对全公司的安全经济运行产生了影响。

3.状况发生原因分析

在情况发生后，公司立即召开专题会议，对导致超滤污堵，保安过滤器滤芯更换频繁，反渗透压差高等进行了原因分析，其中超滤系统产水水质下降是导致反渗透压差高的直接原因；而导致超滤系统产水水质下降的原因主要有几个方面：（1）原水水质急剧变化，水质恶化；（2）超滤膜存在断丝问题，导致出水水质不合格，超滤出水浊度高；（3）超滤膜化学清洗效果不好，清洗工作安排不及时，反洗时间，反洗流量不够；（4）超滤反洗程序设定存在问题；（5）系统加药量控制不合理。

4.采取的措施

（1）通过与原水处理厂协调，加大对原水的净化处理，保证来水浊度在3NTU以下。加大原水的沉淀时间及絮凝剂的投加量。针对目前的原水水质现状，对超滤进行了包括原水加酸，加次氯酸钠，原水水质烧杯试验等多项摸索性试验，对运行期间的加药量，加药效果进行检查；结合反洗效果对超滤系统反洗频次和反洗期间的加药量和反洗时间进行检查和调整，对运行控制参数进行修改和完善。通过调整超滤前自清洗过滤器自动反洗压差和手动人工反洗，保证超滤进水水质合格[1]。（2）首先对超滤进行了气密性检测工作，通过对6套超滤膜的检测，发现都有不同程度的断丝情况，产水水质指标超标。立即对断丝的膜进行了封堵。保证超滤产水合格。其次对超滤装置及管道的支吊架进行了加固，减少震动等原因对超滤膜断丝的影响，及时对超滤进行化学清洗，确保避免因压差高引起的超滤膜断丝现象。（3）化学清洗方案采用碱液＋氧化剂清洗，然后再用1%～2%柠檬酸循环清洗。为了达到好的清洗效果，在化学清洗前用除盐水将清洗水箱冲洗干净。控制水温在25℃～30℃，清洗压力在0.15MPa～0.20MPa，通过多次循环浸泡，使超滤得到彻底清洗。当清洗液pH发生变化时可以适当加药调整。防止降低清洗液浓度，影响清洗效果。（4）对运行程序进行修改和改进，通过控制常规反洗频次并根据污染物主要由有机物质构成的实际情况，调整自动酸碱洗的清洗频次。适当提高酸碱洗时的加药浓度，保证清洗效果。同时在保证设备安全的情况下，适当提高反洗流量，从而提高反洗效果。常规反洗间隔时间适当缩短，并延长反洗时间，进一步提高反洗效果。利用公司大检修的间隙，对水箱进行污物处理。将积累在水箱里的泥沙，污物彻底清理干净，以免污水箱染物对系统造成冲击[2]。

5.检修和生产方面采取的措施

超滤运行时加强对运行参数的监督。超滤停运时间超过一天时必须先对超滤进行自动化学清洗后投运。每班次必须巡检加药装置的加药情况并做好记录，保证药液能加到系统中。对超滤前面的自清洗过滤器要及时进行反洗，如不能自动反洗时要联系检修对滤网进行清理。每周将生水箱，清水箱进行一次排污；反渗透运行期间加强测定进水SDI值和原水、超滤进水、出水的浊度、铁、COD进行常规分析，并根据数据及时调整清洗和运行参数。做好超滤，反渗透系统的备品备件准备工作，确保超滤，反渗透系统以及加药设备，清洗设备等辅助设备的消缺及时性，积极配合运行做好超滤膜断丝检查和修复工作。

6.其他方面的措施

为了节约成本，保安过滤器滤芯尽量当保安过滤器压差达到更换压差时再进行更换，同时对污染不是很严重的滤芯采取用酸浸泡的方法，使其恢复部分功能后重新投入使用。从而减少了大量采购滤芯，降低采购和维修成本。

7.结论

经过上述措施，自清洗过滤器污堵情况基本没有了。保证了超滤进水水质。超滤出水浊度大大降低，使反渗透保安过滤器滤芯的使用时间提高到20d以上，反渗透进水压力，段间压差明显降低。而且实现了保安过滤器滤芯的重复使用，降低了运行维护成本。在运行和维护方面也积累了丰富的经验，系统制水得到了保证。黄河水作为地表水，受到环境、季节影响，水质有较大波动，但只要摸清水质波动规律，提前制定措施，及时处理存在问题，完全可以合理作为工业水进行使用。