矿井水反渗透升级改造提高反渗透膜元件寿命

康克有 张晓燕

石槽村矿井水处理站负责煤矿井下水的处理工作，担负着煤矿生产生活用水。水处理站分为一车间、二车间，两个车间拥有独立的水处理设施，分别包括井下水的预处理及深度处理。预处理采取混凝、沉淀、过滤的工艺。深度处理采取反渗透脱盐处理。2013年10月份的水质报告显示，反渗透产品水氯化物、电导率超标，不能满足井下设备中乳化液对其的要求。因此提高反渗透膜元件的产水水质成为势在必行的主要任务。

一、改造原因

1、由于井下水含盐量高、硬度大，其中原水中含有的二价铁离子、锰离子超过反渗透膜元件进水要求。设计中未考虑除铁、锰工艺，因此反渗透在运行过程中随着时间的积累导致膜元件发生不可逆的衰减及膜表面产水金属氧化物污堵。导致脱盐率下降，产水量降低等影响膜元件使用寿命的现象。

2、反渗透膜出现硫酸盐结垢、自身性能衰减的现象后是无法通过化学清洗来改变，唯一的方法只有对其进行更换，更换费用为一支膜元件6000元。一车间120支膜，二车间255支膜，换膜费用375支*6000元/支=225万元

反渗透装置换膜费用昂贵，而且本身设计中无除铁、锰的工艺，因此无法避免膜元件的衰减及污堵，即使更换完毕后也无法延长膜元件的使用寿命，因此研究决定将一级反渗透改造为二级反渗透提高膜元件使用寿命，以解决目前存在的问题。

二、现状调查初步分析

三、原因分析（要因确定表）

现场对一车间、二车间1#反渗透装置进行开端盖检查，发现一车间、二车间1#反渗透有污堵现象，但无结垢现象。产水量降低与污堵有关，脱盐率降低与膜性能衰减有关，原水中含有的二价铁、锰离子及金属管道中存在的二价铁离子都会导致以上现象的发生。

五、要因确认

现有现象为低产水量高透盐率，产生可能性如下：

1、胶体污染；2、金属氧化物污堵；3、结垢；4、设计使用寿命到期

通过打开设备检查，只发现存在污堵现象，无胶体污染、结垢现象，原水报告中体现铁锰含量超标，现场使用的输送管道、容器以金属为主，它们腐蚀的产物沉淀有极大可能造成二度污染，因此确定金属氧化物污堵为产生此现象的主要原因。

六、制定对策

通过反渗透膜元件的开端盖抽膜检查，对进水浊度及SDI的检测，膜表面污染物的判断，基本上可以肯定反渗透膜元件除了自身性能衰减以外还存在金属氧化物的污堵，反渗透膜元件的脱盐率我们无法改变，但是我们可以改变它的进水水质，反渗透进水含盐量12000mg/L左右，如果将进水含盐量降低，那么按照膜的脱盐率即可产生的优质的产品水。

六、对策实施

石槽村矿井水处理站拥有两套独立的水处理设施，一车间深度处理水进入2#清水池，二车间深度处理水进入2#清水池，供井下生产使用。

1、将一车间反渗透产水至2#清水池出水管盲死，阻止产品水直接进入产品水池。

2、将一车间反渗透产水出水管另一端经改造后，通过法兰连接使一车间产品水进入二车间转输水池，供二车间反渗透进行再次脱盐处理，得到优质产水，供矿井生产使用。

七、效果评价

一车间反渗透脱盐率为94.5 %，产水含盐量为664mg/L，二车间脱盐率96.3%，产水含盐量441mg/L，按照脱盐率计算改为二级反渗透产水含盐量为90-140mg/L。（新安装反渗透膜产水含盐量为120-140mg/L）

八、经济效益

1、可见效益：全部反渗透膜元件更换费用375支*6000元/支=225万元。更换周期3年。一車间每年分摊费用24万元。二车间每年分摊费用51万，现只需要改造管路25米（DN200，PVC材质），费用2000元。使用周期为二车间反渗透膜脱盐率降至90 %以下，保守估计延长膜元件使用寿命1年半。成本每吨水增加成本2.3元，现吨水成本6.4元，一车间每天生产800m?可保证成本不增加，延长二车间膜元件一年半节省资金76.5万元。

2、不可见效益：反渗透膜元件透盐率增加后只能进行更换，面对高额更换费用，我们采取一级反渗透改为二级反渗透的方式延长膜的使用寿命，今后使用新旧膜搭配使用的方法将膜元件利用率最大化，即降低了费用，又保证了供水水质。