軟水器（樹(shù)脂軟化）和阻垢劑加藥工藝對(duì)比

1?引言

隨著膜法水處理的研究更加深入，技術(shù)更加成熟，應(yīng)用更加廣泛，使得垃圾滲瀝液的處理更加深度化，更加徹底化，更加可回收化，膜法處理的優(yōu)勢(shì)逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，已成為垃圾滲瀝液深度處理的最常見(jiàn)處理工藝。筆者在實(shí)際生產(chǎn)中遇到了垃圾滲瀝液深度處理中不常見(jiàn)的納濾產(chǎn)水側(cè)結(jié)垢、反滲透產(chǎn)水側(cè)結(jié)垢的問(wèn)題，本文就上述問(wèn)題歸類(lèi)了垢樣的特征，分析了結(jié)垢出現(xiàn)的原因，以及了總結(jié)如何預(yù)防此類(lèi)結(jié)垢情況的發(fā)生。

2?項(xiàng)目情況

該垃圾焚燒電廠以生活垃圾為主

。2.1?工藝流程滲濾液→調(diào)節(jié)池→混凝沉淀池→加溫池→厭氧反應(yīng)器→反硝化池→硝化池→管式超濾→超濾產(chǎn)水池→納濾系統(tǒng)→納濾產(chǎn)水池→反滲透系統(tǒng)→清水池。納濾濃水/反滲透濃水→軟化池→TUF超濾→DTRO系統(tǒng)→清水池。其中，DTRO濃水用于噴灰加濕；反滲透產(chǎn)水、DTRO產(chǎn)水混合后進(jìn)入清水池作為生產(chǎn)用冷卻塔的補(bǔ)水。其中系統(tǒng)加藥為：管式超濾前投加次氯酸鈉，超濾產(chǎn)水池內(nèi)投加亞硫酸氫鈉，超濾產(chǎn)水池出水母管投加鹽酸，納濾袋式過(guò)濾器前投加阻垢劑，反滲透濾袋過(guò)濾器前投加阻垢劑。

2.2?膜系統(tǒng)概況管式超濾：4套，4×400 t/d；納濾：處理量3×400 t/d，進(jìn)水量20 t/h，回收率80～85%，濾袋更換周期為1d/次；反滲透：處理量3×350 t/d，進(jìn)水量15 t/h，回收率70～75%，濾袋更換周期為5d/次；DTRO：處理量2×220 t/d，進(jìn)水量10 t/h，回收率50～60%，濾袋更換周期為1d/次。

3?結(jié)垢的發(fā)現(xiàn)

3.1?系統(tǒng)運(yùn)行問(wèn)題納濾系統(tǒng)濾袋內(nèi)發(fā)現(xiàn)大量白色/淡黃色狀結(jié)垢，有細(xì)膩的手感，無(wú)顆粒感，有淡淡的亞硫酸氫鈉刺激性氣味。納濾系統(tǒng)產(chǎn)水流量計(jì)內(nèi)壁出現(xiàn)有薄薄一層白色/淡黃色狀結(jié)垢，通過(guò)酸洗能夠清除。反滲透系統(tǒng)產(chǎn)水流量計(jì)內(nèi)壁出現(xiàn)少量灰色/淡黃色狀軟垢，取少許垢樣，能燃燒，并伴有刺激性硫磺氣味。

3.2?酸堿浸泡試驗(yàn)自納濾濾袋垢樣中取樣綠豆大小顆粒，作酸堿浸泡試驗(yàn)。取500 mL濃度0.5 mol/L的鹽酸和500 mL濃度2 mol/L的氫氧化鈉。酸浸泡有氣泡產(chǎn)生，但并不劇烈，最終有部分不溶物。堿液浸泡沒(méi)有溶解的現(xiàn)象。自納濾產(chǎn)水流量計(jì)污染物取刮取物，作酸堿浸泡試驗(yàn)。取500 mL濃度0.5 mol/L的鹽酸和500 mL濃度2 mol/L的氫氧化鈉。酸浸泡有氣泡產(chǎn)生，并不劇烈，最終有部分不溶物。堿液浸泡沒(méi)有溶解的現(xiàn)象。自反滲透產(chǎn)水流量計(jì)污染物取刮取物，作酸堿浸泡試驗(yàn)。取500 mL濃度0.5 mol/L的鹽酸和500 mL濃度2 mol/L的氫氧化鈉。酸浸泡沒(méi)有溶解的現(xiàn)象，沒(méi)有氣泡產(chǎn)生。堿液浸泡沒(méi)有溶解的現(xiàn)象。

3.3?取樣外送第三方檢測(cè)取納濾濾袋白色垢樣、納濾濾袋進(jìn)水、納濾產(chǎn)水送外檢作第三方檢測(cè)分析，部分結(jié)果如表所示下：

3.4?垢樣成分分析納濾濾袋垢樣中硫元素含量遠(yuǎn)高于其他元素含量，鈉元素含量遠(yuǎn)高于其他金屬陽(yáng)離子含量，且垢樣有膩?zhàn)臃凼指?。酸浸泡時(shí)，有氣泡產(chǎn)生，并不劇烈，最終有部分不溶物。堿液浸泡沒(méi)有溶解的現(xiàn)象。因此，判斷納濾濾袋中的污染物為亞硫酸氫鈉或是亞硫酸氫鈉與硫的共生物。納濾產(chǎn)水流量計(jì)中，鈉元素含量遠(yuǎn)高于其他元素含量，硫元素含量?jī)H次于鈉元素遠(yuǎn)高于其他元素含量。且垢樣酸浸泡時(shí)，有氣泡產(chǎn)生，并不劇烈。堿液浸泡沒(méi)有溶解的現(xiàn)象。因此，判斷其污染物為亞硫酸氫鈉。反滲透產(chǎn)水流量計(jì)中，刮取物酸、堿液浸泡均沒(méi)有溶解的現(xiàn)象。能燃燒，并伴有刺激性硫磺氣味。因此判斷反滲透產(chǎn)水側(cè)的污染物為硫單質(zhì)。

4?硫結(jié)垢形成原因分析

垃圾滲瀝液經(jīng)過(guò)生化處理會(huì)產(chǎn)生大量硫化氫、多硫化物等多種含硫化合物。

4.1?多硫化物酸化時(shí)釋放出硫化氫和硫。由于在超濾產(chǎn)水側(cè)投加了鹽酸，改變了環(huán)境pH，所以在超濾產(chǎn)水側(cè)，多硫化物會(huì)被酸化形成硫單質(zhì)和氫硫酸。反應(yīng)方程為：Sn2-+2H+→H2S+（n-1）S

4.2?S2-與HSO3-在中、堿性條件下不反應(yīng)。在酸性條件下，可以反應(yīng)生成硫單質(zhì)和水。杜邦FT30膜對(duì)于HSO3-、HS-的脫除率在70%～80%之間，該數(shù)值的脫除率并不高，所以的HSO3-、HS-可以到達(dá)納濾產(chǎn)水、反滲透產(chǎn)水側(cè)。當(dāng)納濾進(jìn)水中存在大量Sn2-，在進(jìn)水pH 7.8時(shí)，Sn2-與亞硫酸氫鈉能夠共存于進(jìn)水中。當(dāng)透過(guò)納濾膜時(shí)，pH變化為7.16，依舊可以共存。在設(shè)備停機(jī)期間，納濾產(chǎn)水側(cè)發(fā)生亞硫酸氫鈉過(guò)飽和析出結(jié)垢的情況。當(dāng)透過(guò)反滲透膜時(shí)，pH發(fā)生變化，pH＜7.0，在酸性條件下，H2S會(huì)與HSO3-發(fā)生反應(yīng)生成硫單質(zhì)。反應(yīng)方程：HSO3- + 5H+ + 2S2-→3S↓ + 3H2O；另外硫化氫會(huì)和溶解在水中的氧氣起緩慢的反應(yīng)，產(chǎn)生單質(zhì)硫，從水中析出。所以會(huì)在反滲透產(chǎn)水流量計(jì)中發(fā)現(xiàn)黃色硫單質(zhì)結(jié)垢的情況。反應(yīng)方程：2H2S+O2→2S↓+2H2O。不同地區(qū)的居民生活習(xí)慣不同，生活垃圾可以成為硫的來(lái)源。值得注意的是，如果納濾產(chǎn)水側(cè)pH＜7.0或納濾產(chǎn)水池pH發(fā)生變化后pH小于7.0后，H2S與HSO3-同樣也可以在納濾產(chǎn)水側(cè)發(fā)生反應(yīng)生成硫單質(zhì)，因此可能會(huì)在反滲透進(jìn)水側(cè)、反滲透濃水側(cè)發(fā)現(xiàn)硫結(jié)垢的情況。

4.3?氫硫酸的K2=7.1×10-15，所以硫元素絕大部分的存在形式是HS-、H2S。而且由于碳酸的K1=4.2×10-7＞氫硫酸的K1=1.3×10-7。所以在納濾產(chǎn)水池中甚至在反滲透產(chǎn)水池中，都有可能發(fā)生H2CO3與HS-生成氫硫酸的可能。

同時(shí)硫化氫的溶解度較大，是碳酸的三倍多。硫化氫的溶解度是1:2.6。納濾膜、反滲透膜對(duì)于氣體沒(méi)有脫除率，硫化氫可順利到達(dá)納濾、反滲透產(chǎn)水側(cè)，發(fā)生硫化氫與亞硫酸氫根生成硫單質(zhì)和硫化氫與氧氣生成硫單質(zhì)的反應(yīng)。

5?預(yù)防硫結(jié)垢的對(duì)策

5.1?在超濾膜系統(tǒng)前投加足量強(qiáng)氧化劑。如在進(jìn)超濾前投加足量次氯酸鈉。保證硫化氫、多硫化物氧化成硫單質(zhì)，從而在超濾處攔截。

5.2?在超濾產(chǎn)水池中投加合適劑量的亞硫酸氫鈉。目的是去除余氯的同時(shí)，促使H2S與HSO3-提前反應(yīng)生成硫單質(zhì)，使得硫單質(zhì)在保安過(guò)濾器處攔截去除。但亞硫酸氫鈉的投加量也不宜過(guò)大，否則其過(guò)量后析出后同樣會(huì)堵塞濾袋，并且同時(shí)也會(huì)透過(guò)納濾膜污堵納濾產(chǎn)水側(cè)。亞硫酸氫鈉投加量應(yīng)高于超濾產(chǎn)水余氯1～2 ppm為宜。

5.3?在滲瀝液中加酸調(diào)節(jié)pH。如在超濾產(chǎn)水池出水中加鹽酸，調(diào)節(jié)pH＜7.0?？梢哉{(diào)節(jié)至6.8。目的是改變?cè)畃H，促使多硫化物提前酸化釋放出硫化氫和硫單質(zhì)。避免和減少多硫化物滲透至納濾產(chǎn)水或反滲透產(chǎn)水側(cè)后再酸化釋放出硫單質(zhì)的可能。需注意，上述5.2與5.3需有充分的反應(yīng)時(shí)間，加酸點(diǎn)應(yīng)盡可能選擇在遠(yuǎn)離納濾濾袋的地方。

5.4?在納濾產(chǎn)水中加入氫氧化鈉，調(diào)節(jié)pH＞8.3，或進(jìn)一步調(diào)節(jié)至pH＞9.7。目的是將CO2全部轉(zhuǎn)化為CO32-防止其與HS-生成H2S，或進(jìn)一步將H2S全部轉(zhuǎn)化為S2-盡可能通過(guò)膜脫除，減少與HSO3-反應(yīng)生成硫單質(zhì)的可能。該項(xiàng)目由于亞硫酸氫鈉投加過(guò)量導(dǎo)致了納濾濾袋內(nèi)出現(xiàn)了亞硫酸氫鈉污堵，同時(shí)蔓延至納濾產(chǎn)水側(cè)。而且納濾進(jìn)水過(guò)高的pH使得硫醇、多硫化物穩(wěn)等定存在，導(dǎo)致在反滲透產(chǎn)水側(cè)再酸化出現(xiàn)了硫單質(zhì)結(jié)垢的情況。最終通過(guò)調(diào)節(jié)超濾產(chǎn)水池亞硫酸氫鈉的投加量；調(diào)節(jié)鹽酸投加量控制超濾產(chǎn)水pH為6.8，使得硫污染在納濾預(yù)處理前得到解決，實(shí)現(xiàn)了工藝設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。此類(lèi)污染情況雖不常見(jiàn)，但常因?qū)ふ也坏皆蚨鵁o(wú)法徹底解決問(wèn)題從而反復(fù)出現(xiàn)，污堵膜系統(tǒng)。特別是硫污染，需引起重視。出現(xiàn)后可能會(huì)在較短時(shí)間內(nèi)引起產(chǎn)水量迅速衰減，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)，并且難以通過(guò)化學(xué)清洗徹底恢復(fù)膜性能。