陜(shan)西(xi)某熱電廠(chang)(chang)(chang)廢水(shui)(shui)主要來源于(yu)工業(ye)循(xun)(xun)環冷卻水(shui)(shui)和鍋爐排(pai)(pai)水(shui)(shui)，廢水(shui)(shui)中(zhong)離子含量較高。為使排(pai)(pai)污(wu)(wu)水(shui)(shui)得到循(xun)(xun)環利用(yong)，該廠(chang)(chang)(chang)建成1 套(tao)反滲透（RO）系(xi)(xi)統(tong)用(yong)于(yu)排(pai)(pai)放(fang)污(wu)(wu)水(shui)(shui)的(de)(de)處理，以期實(shi)現節約(yue)資(zi)源、降低成本的(de)(de)目的(de)(de)，然而新建成的(de)(de)RO 系(xi)(xi)統(tong)在(zai)正常(chang)運轉了(le)一段時(shi)間后，出現了(le)嚴重的(de)(de)污(wu)(wu)堵(du)，甚至無法完成72 h 連續運行(xing)(xing)(xing)，系(xi)(xi)統(tong)幾近全線癱瘓。受該廠(chang)(chang)(chang)委托，中(zhong)海油天津(jin)化工研究設計院針對該廠(chang)(chang)(chang)RO 系(xi)(xi)統(tong)中(zhong)出現的(de)(de)污(wu)(wu)堵(du)問(wen)題及(ji)其(qi)廢水(shui)(shui)處理工藝特點，對其(qi)RO 系(xi)(xi)統(tong)進行(xing)(xing)(xing)了(le)改造和調整，在(zai)RO 前增加(jia)了(le)1 套(tao)前處理裝(zhuang)置，起(qi)到保護后續RO 工藝穩定(ding)運行(xing)(xing)(xing)的(de)(de)作用(yong)，并最(zui)終解決了(le)RO系(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)污(wu)(wu)堵(du)問(wen)題，實(shi)際運行(xing)(xing)(xing)時(shi)處理后的(de)(de)污(wu)(wu)水(shui)(shui)作為補充(chong)水(shui)(shui)回用(yong)于(yu)冷卻塔循(xun)(xun)環水(shui)(shui)系(xi)(xi)統(tong)，效果很好。

1 系統概述

1.1 廢水來源及(ji)回用目標

原(yuan)RO 系統處理生(sheng)產廢水(shui)80~250 m3/h，其(qi)廢水(shui)來源包括：冷(leng)卻(que)(que)(que)塔(ta)排(pai)(pai)(pai)污和溢流，轉機冷(leng)卻(que)(que)(que)水(shui)，取樣架冷(leng)卻(que)(que)(que)水(shui)，空冷(leng)器、冷(leng)油器冷(leng)卻(que)(que)(que)水(shui)，鍋爐定連排(pai)(pai)(pai)水(shui)，射水(shui)箱排(pai)(pai)(pai)水(shui)，輸煤棧(zhan)橋沖洗水(shui)，渣斗(dou)排(pai)(pai)(pai)水(shui)等。生(sheng)活污水(shui)排(pai)(pai)(pai)放量僅為5~6 m3/h，經生(sheng)物處理后排(pai)(pai)(pai)入工業污水(shui)集水(shui)井(jing)，與(yu)工業污水(shui)相(xiang)混(hun)合(he)。回用水(shui)主要作為循(xun)環冷(leng)卻(que)(que)(que)水(shui)，直接補進電廠冷(leng)卻(que)(que)(que)塔(ta)。

1.2 原廢水處理工(gong)藝(yi)流程和(he)進出水水質(zhi)

原廢水處理工藝(yi)流程見(jian)圖1，進(jin)水水質(zhi)及回用(yong)標(biao)準見(jian)表1。

圖1 原工藝流程

表1 進水(shui)水(shui)質及(ji)回(hui)用標準

2 反滲透系統中存在的問題

2.1 調節池

調節池池容(rong)比較小，水(shui)的(de)(de)(de)(de)pH 容(rong)易受到沖擊，來(lai)水(shui)主要為循環水(shui)，同時(shi)(shi)接納了(le)一定量的(de)(de)(de)(de)鍋爐排水(shui)。其(qi)中鍋爐水(shui)pH 接近(jin)11，循環水(shui)的(de)(de)(de)(de)pH 則在(zai)(zai)8.5～9.0，兩種水(shui)源的(de)(de)(de)(de)pH 差(cha)異較大(da)。而且鍋爐水(shui)的(de)(de)(de)(de)水(shui)溫(wen)較高，又造成(cheng)了(le)其(qi)與(yu)循環冷卻水(shui)在(zai)(zai)溫(wen)度上的(de)(de)(de)(de)差(cha)異。在(zai)(zai)不(bu)(bu)同pH和水(shui)溫(wen)下絮凝劑(ji)的(de)(de)(de)(de)絮凝效果是(shi)截然不(bu)(bu)同的(de)(de)(de)(de)，其(qi)處理的(de)(de)(de)(de)水(shui)源必須(xu)是(shi)混合均(jun)(jun)勻的(de)(de)(de)(de)、性(xing)質(zhi)穩定的(de)(de)(de)(de)，而水(shui)系統從不(bu)(bu)均(jun)(jun)勻趨(qu)向于均(jun)(jun)勻的(de)(de)(de)(de)過程需(xu)要一定的(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)間，然而現(xian)有調節池的(de)(de)(de)(de)池容(rong)小，這必然造成(cheng)來(lai)水(shui)在(zai)(zai)其(qi)中的(de)(de)(de)(de)停留時(shi)(shi)間過短，無(wu)法(fa)使其(qi)完全混合均(jun)(jun)勻，給(gei)后續的(de)(de)(de)(de)絮凝沉(chen)淀工藝帶來(lai)很大(da)的(de)(de)(de)(de)影響。

2.2 絮凝沉淀池

《城市污水(shui)回用設(she)計規范》（GB/T 19923—2005）中(zhong)指出，平(ping)流沉(chen)(chen)(chen)淀(dian)池沉(chen)(chen)(chen)淀(dian)時(shi)間(jian)宜為2~4 h，所以一般情(qing)況(kuang)下，污水(shui)絮(xu)凝沉(chen)(chen)(chen)淀(dian)池設(she)計的有效停留(liu)時(shi)間(jian)都超過2 h，但由于(yu)現場設(she)計中(zhong)采(cai)用了高(gao)效絮(xu)凝池新(xin)技術，使絮(xu)凝停留(liu)時(shi)間(jian)縮短到了30 min，而通過現場調試(shi)運行(xing)情(qing)況(kuang)來看，絮(xu)凝沉(chen)(chen)(chen)淀(dian)的效果(guo)很(hen)不(bu)好，只有在減少(shao)流量的情(qing)況(kuang)下，才能出現有效絮(xu)凝沉(chen)(chen)(chen)降(jiang)的“清亮層”。由于(yu)出水(shui)夾帶的絮(xu)凝團(tuan)非常豐富，卻沒有足夠的反應停留(liu)時(shi)間(jian)進(jin)行(xing)完全沉(chen)(chen)(chen)降(jiang)，而在后面(mian)流速(su)變急時(shi)又會(hui)被重新(xin)打碎(sui)，隨(sui)水(shui)流繼續進(jin)入(ru)后段工藝設(she)備，所以造成出水(shui)濁度、SDI 都非常高(gao)。

2.3 絮凝劑

原工(gong)藝以(yi)聚(ju)合氯(lv)化(hua)鋁作為絮凝(ning)劑使用(yong)，然而聚(ju)合氯(lv)化(hua)鋁有效絮凝(ning)的pH 范(fan)圍為5~8，根據前面的分析，來(lai)水的pH 已超過這個(ge)范(fan)圍，聚(ju)合氯(lv)化(hua)鋁在水中難以(yi)達(da)到較好(hao)的絮凝(ning)沉降(jiang)效果，以(yi)至非(fei)但不能完全(quan)發揮絮凝(ning)劑的效用(yong)，反而會引起(qi)或加劇污(wu)堵。

2.4 UF（MF）的缺失

在污(wu)水(shui)處(chu)(chu)理中，RO 一般都以UF 作為預(yu)處(chu)(chu)理的(de)手段，特別是對濁度、SDI 較(jiao)高(gao)的(de)來水(shui)。當預(yu)處(chu)(chu)理系統(tong)設(she)計不合理或不能發揮(hui)作用時，污(wu)染物(wu)就(jiu)會進(jin)入RO 系統(tong)，并(bing)在膜表面堆積，若給水(shui)中含有微生物(wu)，它的(de)繁殖會導致(zhi)更嚴重的(de)后果(guo)。

本(ben)項(xiang)目中恰恰因為前期設(she)計中缺失了UF（MF），以(yi)(yi)致(zhi)造成保安(an)過濾(lv)器(qi)堵(du)得非常(chang)快，甚(shen)至(zhi)幾個小時就無法(fa)出水；由于濾(lv)芯換的太頻(pin)繁，成本(ben)太高，所以(yi)(yi)現場不得不實行(xing)了一種穿透運行(xing)的方(fang)式，結果造成污染物(wu)后移(yi)，使(shi)RO 堵(du)塞(sai)速度加快。作(zuo)(zuo)為預(yu)處理(li)手(shou)段，UF 膜的使(shi)用(yong)具有不可忽視的作(zuo)(zuo)用(yong)，它可以(yi)(yi)完全去除不溶解的物(wu)質，降低顆粒物(wu)的污染風險，使(shi)得RO 的設(she)計水通量可以(yi)(yi)適當增加約10%~20%。

然而(er)，并非采用(yong)了超(chao)濾(lv)(lv)就可以去除一切對RO產生污染(ran)的(de)(de)(de)物質。這是(shi)由于一方(fang)面用(yong)于RO 預(yu)處理的(de)(de)(de)超(chao)濾(lv)(lv)膜都(dou)屬于篩分過濾(lv)(lv)，過濾(lv)(lv)孔徑大約在(zai)0.02~0.05 μm，雖然大部分不溶解的(de)(de)(de)物質都(dou)會(hui)被(bei)截留，但是(shi)很多溶解在(zai)水中(zhong)的(de)(de)(de)有(you)(you)機物同(tong)樣會(hui)對反滲透系(xi)統(tong)產生污染(ran)，而(er)這恰恰是(shi)超(chao)濾(lv)(lv)預(yu)處理不能解決的(de)(de)(de)。另(ling)一方(fang)面，微濾(lv)(lv)和(he)(he)超(chao)濾(lv)(lv)預(yu)處理系(xi)統(tong)經常要伴(ban)隨著藥劑的(de)(de)(de)加(jia)入，例如絮凝(ning)劑、阻凝(ning)劑、氧化(hua)劑、酸和(he)(he)堿等，這些化(hua)學(xue)物質有(you)(you)可能在(zai)超(chao)濾(lv)(lv)的(de)(de)(de)產水中(zhong)存留，進而(er)導致(zhi)反滲透污染(ran)和(he)(he)劣(lie)化(hua)，因此(ci)在(zai)實(shi)際(ji)運行(xing)時必(bi)須根據(ju)來水的(de)(de)(de)波動和(he)(he)前后處理工藝的(de)(de)(de)運行(xing)情況隨時調整超(chao)濾(lv)(lv)系(xi)統(tong)的(de)(de)(de)運行(xing)和(he)(he)清洗方(fang)式(shi)。

2.5 RO 進水pH 的控制

RO 膜(mo)進水(shui)的(de)(de)(de)pH 在(zai)各(ge)種膜(mo)的(de)(de)(de)使用手冊中(zhong)都沒有(you)作明確(que)規(gui)(gui)定(ding)，只規(gui)(gui)定(ding)了RO 膜(mo)在(zai)較短的(de)(de)(de)時間里可允許(xu)的(de)(de)(de)pH 范圍；一(yi)(yi)般清洗過程的(de)(de)(de)pH 范圍為3～10或2～11 等。主要是(shi)因為設(she)(she)計(ji)人員并不一(yi)(yi)定(ding)了解膜(mo)化學的(de)(de)(de)各(ge)個側面(mian)，而(er)將早期(qi)針對(dui)某一(yi)(yi)種特定(ding)污水(shui)處理的(de)(de)(de)設(she)(she)計(ji)“克(ke)隆(long)(long)”至(zhi)其他(ta)項目。例如(ru)：原本設(she)(she)計(ji)地下水(shui)的(de)(de)(de)流程被“局部(bu)”放(fang)入(ru)污水(shui)處理項目中(zhong)，而(er)有(you)些適用于污水(shui)處理的(de)(de)(de)裝置又被“克(ke)隆(long)(long)”至(zhi)地下水(shui)、地表水(shui)中(zhong)等等，這(zhe)一(yi)(yi)做法就(jiu)引起了許(xu)多設(she)(she)計(ji)的(de)(de)(de)不合理性。在(zai)設(she)(she)計(ji)中(zhong)，一(yi)(yi)些內容是(shi)“摘(zhai)取(qu)”一(yi)(yi)個成(cheng)(cheng)功系統的(de)(de)(de)一(yi)(yi)部(bu)分(fen)或一(yi)(yi)個流程段，這(zhe)就(jiu)造(zao)成(cheng)(cheng)了一(yi)(yi)些新項目里的(de)(de)(de)“夾生飯”。由于pH 規(gui)(gui)定(ding)的(de)(de)(de)模糊性，造(zao)成(cheng)(cheng)設(she)(she)計(ji)人員對(dui)RO 膜(mo)進水(shui)的(de)(de)(de)pH 不作明確(que)要求，這(zhe)也為RO 膜(mo)的(de)(de)(de)結垢埋下了隱(yin)患。

自然(ran)界中的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)含有鈣、鎂和(he)堿(jian)(jian)度(du)，包括易(yi)結(jie)垢(gou)(gou)(gou)的(de)(de)(de)(de)Ba、Sr 和(he)硫(liu)酸(suan)根、硅酸(suan)鹽等，本身就有一定pH 的(de)(de)(de)(de)緩沖能(neng)力，在沒有人為(wei)干預的(de)(de)(de)(de)情(qing)況下(xia)，天然(ran)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)pH 一般(ban)(ban)(ban)都(dou)在7 左(zuo)右，這(zhe)時的(de)(de)(de)(de)pH 反映(ying)的(de)(de)(de)(de)是一個CO32-和(he)HCO3-的(de)(de)(de)(de)比值。在循環(huan)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)排(pai)污中，由于冷(leng)卻塔的(de)(de)(de)(de)曝(pu)氣(qi)停用，pH 一般(ban)(ban)(ban)可升高(gao)可至9 左(zuo)右，此時水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)中堿(jian)(jian)度(du)主要以(yi)(yi)CO32-形式體現。另外，循環(huan)冷(leng)卻水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)中各種(zhong)結(jie)垢(gou)(gou)(gou)性(xing)離(li)(li)子，一般(ban)(ban)(ban)都(dou)濃縮至接(jie)近各種(zhong)離(li)(li)子結(jie)垢(gou)(gou)(gou)的(de)(de)(de)(de)濃度(du)，因(yin)(yin)為(wei)循環(huan)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)實行最小排(pai)污，所(suo)以(yi)(yi)不管濃縮幾倍(bei)（一般(ban)(ban)(ban)為(wei)3 倍(bei)左(zuo)右），排(pai)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)中的(de)(de)(de)(de)結(jie)垢(gou)(gou)(gou)性(xing)離(li)(li)子都(dou)是超飽和(he)的(de)(de)(de)(de)，達(da)到循環(huan)冷(leng)卻水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)阻垢(gou)(gou)(gou)緩蝕(shi)劑所(suo)允許的(de)(de)(de)(de)最大(da)限度(du)，屬強結(jie)垢(gou)(gou)(gou)性(xing)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)。而RO 回收(shou)時還要對(dui)這(zhe)種(zhong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)體進一步濃縮，回收(shou)率(lv)一般(ban)(ban)(ban)為(wei)60%~80%，無疑(yi)放大(da)了結(jie)垢(gou)(gou)(gou)的(de)(de)(de)(de)可能(neng)性(xing)，因(yin)(yin)此若(ruo)不對(dui)進水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)pH 進行調節，結(jie)垢(gou)(gou)(gou)性(xing)離(li)(li)子將迅(xun)速結(jie)垢(gou)(gou)(gou)，直接(jie)導致RO 癱瘓(huan)。所(suo)以(yi)(yi)對(dui)高(gao)pH 水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)（pH＞8）不能(neng)直接(jie)進入RO 系統，特別是循環(huan)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)排(pai)污水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)（或(huo)其他(ta)硬度(du)偏大(da)的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)）必須進行pH 調節。

3 改進后工藝流程和措施

改進后工藝流程見圖2。

3.1 增加UF 裝置

就本工程的(de)(de)(de)進出水水質(zhi)的(de)(de)(de)特點(dian)和要求，建議在(zai)RO 前面增添UF 系統，以緩解RO 的(de)(de)(de)污染趨勢。

圖2 改進后(hou)廢水處理工藝流程

3.2 RO 前加酸控(kong)制pH

由于來水中主要為循環水，其(qi)離子含量較高，pH 也很高，極易產生結(jie)垢(gou)，在進(jin)入RO 之前對其(qi)進(jin)行(xing)加酸(suan)處理，控制進(jin)水pH，并適(shi)當(dang)投加合(he)適(shi)的膜(mo)阻垢(gou)劑，以(yi)減少水中結(jie)垢(gou)離子對反(fan)滲透膜(mo)元(yuan)件的污染。

3.3 增(zeng)大調節池的容量

由于來水(shui)水(shui)質差異較大(da)，且溫度、流(liu)量等均存(cun)在很大(da)不(bu)同，因此如果(guo)不(bu)能(neng)在絮凝(ning)沉(chen)淀(dian)過程前達到充分混勻(yun)的話(hua)，很容(rong)易影響絮凝(ning)效果(guo)，不(bu)能(neng)有效地將污染物沉(chen)淀(dian)，因此本項目(mu)的改進措施之一就(jiu)是增大(da)調節池(chi)的容(rong)量，從(cong)而延長了來水(shui)的混合時間，保證了進水(shui)在絮凝(ning)池(chi)的沉(chen)淀(dian)效果(guo)。

3.4 徹底的在線清洗

由于系(xi)(xi)統一直(zhi)在調試(shi)階(jie)段(duan)，反復開停機不間(jian)斷運(yun)(yun)行(xing)(xing)，且由于水質(zhi)及預處理(li)的(de)不穩(wen)定(ding)性，造(zao)成了膜污染的(de)日趨加(jia)重，系(xi)(xi)統改(gai)造(zao)完成后，為(wei)了保證產水的(de)穩(wen)定(ding)順利進行(xing)(xing)，首(shou)先對(dui)RO 系(xi)(xi)統進行(xing)(xing)了有針對(dui)性的(de)化學(xue)清(qing)洗，徹底清(qing)理(li)了反滲透系(xi)(xi)統中的(de)污染物，為(wei)后面的(de)72 h 連續平穩(wen)運(yun)(yun)行(xing)(xing)打下了良好的(de)基礎。

在線清洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)過程中發現，清洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)液(ye)呈黃棕色，且酸(suan)洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)堿洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)均有明(ming)顯效果，明(ming)顯為(wei)前期(qi)絮(xu)凝(ning)劑(ji)過量的污(wu)染產物，由于系統(tong)太(tai)臟(zang)，必須循環清洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數次直至清洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)液(ye)比較清透，才可轉入正(zheng)常運行(xing)。

4 運行效果

由于采取了(le)(le)有(you)針對性的措(cuo)施，經過一段時(shi)間運行(xing)后，RO 系(xi)統恢復(fu)了(le)(le)正常(chang)，RO 進膜壓力、滲透(tou)液流(liu)量基本(ben)穩(wen)(wen)定(ding)，產水(shui)(shui)水(shui)(shui)質(zhi)也(ye)達到了(le)(le)穩(wen)(wen)定(ding)狀態(tai)。同時(shi)也(ye)應該注意在(zai)實(shi)際運行(xing)中(zhong)(zhong)在(zai)保證(zheng)進水(shui)(shui)水(shui)(shui)質(zhi)穩(wen)(wen)定(ding)的基礎(chu)上，應做好反(fan)滲透(tou)進水(shui)(shui)的預處(chu)理(li)，并在(zai)實(shi)踐中(zhong)(zhong)逐(zhu)漸(jian)摸索出(chu)最佳(jia)工藝及操作條件，以(yi)保證(zheng)污(wu)水(shui)(shui)深度處(chu)理(li)工程的穩(wen)(wen)定(ding)運行(xing)。

［作者簡介(jie)］聶(nie)明(ming)（1978—），2000 年(nian)畢業于天津大學化工(gong)學院，工(gong)程師。

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