1.前言

據統計，2009年鋼協重點統計鋼鐵企業以5.2%的總能耗增長實現了11.3%的鋼產量增長。重點鋼鐵企業平均噸鋼耗新水平均4.43立方米，同 比下降12.8%。重點鋼鐵企業的噸鋼耗新水量指標平均水平已經達到《鋼鐵產業調整和振興規劃》中提出的重點大中型鋼鐵企業噸鋼耗新水量低于5噸的指標量 化要求。

唐山屬缺水地區，地下水位連年下降，對人民群眾的生活用水產生嚴重影響。河北省最大的民營鋼鐵企業——國豐鋼鐵把節水作為深化節能減排的重要手段， 先后投資1.1億元，建設兩座中水處理廠，日處理中水能力32000噸。日處理污水能力3．24萬噸。通過先進的工藝流程，該公司生產中產生的工業廢水全 部得到處理，并實現"分級處理、分質供應、分區域閉路"的水系統優化使用模式。2008年噸鋼耗水達到2.87噸，噸鋼耗新水1.08 噸，噸鋼耗新水指標在中鋼協統計重點企業中排第1位1，優于重點鋼鐵企業的平均水平。

反滲透膜是中水進行深度脫鹽處理的核心技術。PROC10是美國海德能公司于2006年推出的增強型低污染反滲透膜，其在標準測試條件下具有 99.75%的高脫鹽率，且采用了端板快速排氣專利技術和新型34mil（0.86mm）寬進水隔網，使其具有優越的抗污染和高脫鹽性能。

2. RO膜系統配置

中水深度處理采用UF與RO雙膜的簡單流程：原水采用市政污水處理廠達到一級A排放標準的污水，然后經過超濾系統，再進入到反滲透膜系統；反滲透產 水一部分作為各凈環系統及軟水密閉循環系統的補充水，另一部分經過混床處理后用于中壓鍋爐的補給水。超濾膜為西門子Memcor膜組件，反滲透膜采用 PROC10。

RO系統的配置如下：

反滲透設計出力：3×200 m3/h

單套排列方式：30:15（6芯膜殼）

設計回收率：75％

設計膜通量：19.9L/m2•h

3．PROC10技術特點

PROC10是通過多年對國內各種水源、各行業應用的系統故障處理的經驗總結而開發的膜元件，分別針對增強膜元件化學藥品耐受范圍、提高膜元件長期穩定性，防止膜元件的膠體顆粒物污染、改善清洗恢復性，降低系統啟動時對膜元件沖擊等方面進行了增強的設計。

3.1 化學清洗穩定性

反滲透膜在運行中主要會受到生物污染、膠體污染和無機鹽結垢，在污染達到一定程度時需進行化學清洗。反滲透膜的芳香族聚酰胺材料，在強堿反復清洗情 況下可能導致平膜皮層的高分子鍵的疏松甚至破壞，導致膜元件性能變差。PROC10通過平膜增強技術，耐堿清洗能力得到大幅度提高。圖1中表明，強堿清洗 50次，膜元件脫鹽率能恢復100%； 清洗90次，脫鹽率保持度還可以維持在99.8％以上2。如果按冶金中水回用項目的特點，每2個月進行一次清洗，膜運行5年需清洗30次左右，強堿液對 PROC10的性能不會有任何影響。

 

3.2 34mil進水隔網

PROC10采用比傳統膜元件寬20%的特殊形狀34mil進水隔網，降低進水在膜元件內部流動的阻力，減少污堵，提高清洗恢復性。在某個項目中同 時采用了進水隔網為28mil的傳統膜元件和PROC10平行運行，由于預處理效果不理想，在進水SDI>5（超出反滲透膜進水條件極限）情況下運 行過一段時間，導致一段膜元件污染迅速。但是，在同樣預處理和進水條件下，PROC10與傳統膜相比：壓差上升幅度小、清洗后壓差能降到初始狀態，見圖 2。運行結果表明，PROC10更耐污染。

 

3.3 快速排氣端板

PROC10采用美國海德能公司的快速排氣端板專利技術，即通過在膜元件端板上加設的排氣槽，使系統在啟動時氣體能很快排出膜外，防止膜元件受機械 損傷。我們采用無排氣端板和快速排氣端板各兩支膜元件進行模擬測試，在系統啟動時的Pin（啟動時膜內部壓力、P1（第一支膜元件外部壓力）、P2（第二 支膜元件外部壓力）壓力上升分布曲線見圖3。左圖是顯示無排氣端板在系統啟動初期，高壓泵升壓、大量原水流入系統中，2支膜元件內部壓力（Pin）迅速升 高，而膜元件與膜殼之間的空氣很難瞬間排出，使膜元件內部的壓力遠遠地高于膜元件與膜殼之間的壓力(P1,P2)，形成壓力差 （Pin>>P1≒P2），此壓力差容易造成膜元件外殼破裂。右圖是快速排氣端板的膜系統，系統啟動時膜元件內部壓力和外部壓力幾乎以同樣速 度上升，沒有壓力差，可以有效防止膜元件系統啟動時的破損。

 

4．運行數據

RO系統自07年底投運以來，已穩定運行近三年。進水電導255-995цs/cm，溫度為15.9-37.9 ℃，波動較大。表1有典型的系統中水和RO產水水質分析，以及對RO產水的水質要求。為排除溫度對運行參數的影響，我們采用換算到25℃標準化 數據來進行分析運行狀況。圖4、圖5分別為進水壓力、標準化產水量、標準化透鹽率的數據。從中可以看出，在將近三年的運行中，各項運行參數都變化不大，且 目前的系統脫鹽率還保持在97%以上，說明膜元件性能長期穩定。

表1 現場典型水質



 

5．結論

RO膜元件在鋼鐵行業中應用，將中水處理成生產工藝用水，可降低冶金企業噸鋼新水耗量。PROC10低污染膜元件在國豐鋼鐵的中水回用項目中運行近三年，產水水質一直符合該廠要求，運行穩定，節水節能效果顯著。