RO 保安过滤器滤芯污堵分析及解决方案

张建辉

（凌源钢铁集团有限责任公司，辽宁 朝阳122500）

1 引言

水是经济发展的命脉，钢铁企业在生产过程中要耗费大量的水资源，随着经济的发展，特别是钢铁企业产能的进一步扩大，对水资源的需求大幅度增长。为了满足生产需要，凌钢先后投资1.2 亿元分两期建设了污水深度处理中心，总处理能力1600m3/h，其主要工艺如图1 所示。

图1

2 过滤器污堵现状

污水处理自投产以来，运行情况一直良好，但从2017 年9月份开始，反渗透保安过滤器的压差上升较快，并影响了反渗透的一段压差、产水量和脱盐率。

检查过滤器滤芯，发现上面布满了淡黄色粘滑物。并且新滤芯在更换之后7～15d 会再次污堵，反渗透一段运行压差上升，而且反渗透的产水量和回收率均呈下降趋势，脱盐率同时下降约1%。

可以判断，不仅保安过滤器滤芯发生了污堵，而且污染物也已经穿透滤芯进入反渗透一段端口，影响了反渗透运行压差、产水量和脱盐率。

3 过滤器污堵的原因分析

①系统采用磷系阻垢剂，一些小分子物质可能会和阻垢剂反应生成络合物沉积在滤芯和反渗透膜表面，经过水分蒸发烘干，污染物会变硬，初步判断为可能存在有机污染物。②由于厌氧微生物大量繁殖，在滤芯表面形成一层生物膜，从而影响滤芯的通量，并且代谢的产物在反渗透膜表面沉积。判断可能存在微生物污染。③反渗透二段压差没有增长，系统回收率一直控制在70%范围内，阻垢剂加药量也符合设计要求，因此排除了系统结垢的可能。④预处理出水投加次氯酸钠，余氯控制在0.3～0.5mg/L，通过对比分析保安过滤器进口未加还原剂前和出口前后细菌含量，化验数据显示细菌含量基本维持在200 个/mL 左右，可以基本排除由于预处理出水细菌问题造成反渗透生物污堵的可能。⑤反渗透设备已投入生产5 年以上的时间，可排除新系统投运时冲洗不彻底造成杂物污堵的可能。⑥SDI 值通过采用0.45um 孔径膜检测的，SDI＜3 是衡量超滤产水是否合格的标准，它代表了水中颗粒、胶体和其他能阻塞各种水净化设备的物体含量。通过实测超滤产水SDI 维持在0.8～1.5，基本排除了胶体和颗粒污堵的可能。⑦反渗透一段压差升高发生在保安过滤器污堵之后，说明污染物透过滤芯进入反渗透，可以判断反渗透污染物来自于保安过滤器[1]。⑧通过对污染物进行FT-IR 光谱分析，检测出来自微生物的吸收。分析结果显示污染物主要是微生物，造成污堵的原因是微生物污染，同时污染物中P、Ca 成分被检出，所以不排除阻垢剂本身对系统的影响。

综合分析，可基本排除预处理水质问题对过滤器的影响，可以断定超滤产水之后在反渗透供水母管上存在二次污染。

4 污染物来源分析

4.1 SDI 数据分析

通过检测反渗透总进水母管和保安过滤器出口SDI 数值进行分析（见表1）。

表1

表1 显示，超滤产水在经过保安过滤器时SDI 值升高，发生二次污染，其中新换滤芯可以截留一部分污染物，而其他套的出水则不满足反渗透的进水SDI＜3 的要求。而两个检测点之间，只有投加了还原剂和阻垢剂，具体哪种因素引起的二次污染，需要进一步验证。

4.2 药剂投加点分析

原阻垢剂投加点在反渗透保安过滤器入口，为了验证污染物的来源，将B 套反渗透阻垢剂投加点改到保安过滤器的出口。如果B 套滤芯继续污堵，且周期不变，说明不是阻垢剂的原因，而是还原剂的原因引起的。

实验结果显示：B 套从2 月10 日更换新的滤芯，至3 月4日滤芯发生污堵，平均运行周期23 天，污堵趋势没有得到改善。从2 月29 日RO 供水母线和保安过滤器滤芯出口细菌含量分析来看（如表2）：3 套保安过滤器出口细菌含量差别不大。

表2

污染物可以确定是还原剂投加量过大引起的厌氧微生物污染。

4.3 原因分析

反渗透设备运行中需要投加还原剂，其主要成分为亚硫酸氢钠，主要是去除系统中残余余氯，防止反渗透膜被氧化。系统控制反渗透进水余氯＜0.06mg/L，ORP＜180mv，原系统投加二氧化氯（CLO2）杀菌，而CLO2杀菌效果好且持久，但CLO2进行消毒会产生副产物亚氯酸盐（CIO2-）和氯酸盐（CIO3-），而残留的CLO2和副产物在被还原剂还原成CL-时会消耗大量的还原剂，而且被还原剂还原时不够完全，所以反渗透进水余氯值经常高于限值，为了降低氧化性物质含量，需要将亚硫酸氢钠加药量调大约6～8ppm[2]。

还原剂本身可以把系统中的高价铁还原成亚铁。但是还原剂加多会使系统中产生大量的硫酸盐，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，进行氧化反应而得到了能量，形成了细菌群，能把水溶性的硫酸盐还原成硫化氢，其广泛存在于厌氧性有机物聚集的地方，而封闭的保安过滤器恰好为其提供了这样的生长环境。所以可以判断硫酸盐还原菌是引起保安过滤器及反渗透膜生物污堵的主要原因。

5 解决方案

为了减少硫酸盐还原菌的滋生，需要降低还原剂的投加量，采取以下措施：①调整杀菌剂。将杀菌剂CLO2更换为次氯酸钠（NaCLO），因为CLO-在被还原为CL-时，相对CLO2来说更加完全。②降低还原剂投加量。控制超滤产水池余氯为0.3～0.5ppm，保证水体中余氯的含量，防止后续工艺细菌滋生，根据理论计算，每1.34ppm 的还原剂可以脱除1ppm 的余氯，而又为了保护系统安全，还原剂的投加量调整为2～2.5ppm。③过滤器杀菌。为了防止保安过滤器内的细菌滋生，用50～100ppm的次氯酸钠对过滤器进行浸泡杀菌1～2h，再用还原剂消除残余余氯，防止反渗透膜被氧化[3]。④增加非氧杀菌。细菌繁殖旺季，在每套保安过滤器入口投加非氧化性杀菌剂（主要成分为异噻唑啉酮）杀菌，投加量为200ppm，平均每周一次来抑制细菌的生长。

6 结语

通过这一系列控制硫酸盐还原菌生长繁殖的措施，保安过滤器滤芯的使用周期由原来的7～15d 延长至120d，反渗透的污堵状况也得到了缓解，今后如何持续控制和减少厌氧菌的生长需要重点关注，以获得巨大的经济效益和环境效益。