陜西北元化工集團(tuán)股份有限公司80萬t/a離子膜法燒堿裝置配套I、II期鹽水生產(chǎn)線，采用全鹵制堿工藝。該工藝?yán)玫叵蔓}礦資平井采集并輸送至鹽水工序精制后，供電解槽使用。鹽水精制的核心設(shè)備是凱膜過濾器及其配套濾膜組件。1鹽水精制工藝介紹從地下鹽層開采出的原始鹵水精制工藝流程如圖1所示。首先與電解工序返回的淡鹽水進(jìn)行換熱預(yù)熱，隨后投加次氯酸鈉溶液進(jìn)行初級處理，有效殺滅菌藻類生物并降解有機(jī)污染物，處理后的鹵水進(jìn)入化鹽水罐暫存。通過化鹽水泵將鹵水輸送至化鹽水池，在此與精制劑充分混合形成粗鹽水。粗鹽水經(jīng)加壓泵提升至汽水混合器，與壓縮空氣進(jìn)行氣液混合后進(jìn)入加壓溶氣罐，形成溶氣水體系。膠體顆粒脫穩(wěn)。預(yù)處理單元采用九層斜板沉降技術(shù)，通過重力分離實(shí)現(xiàn)高效固液分離：浮渣通過頂部排泥口排出，沉降污泥通過底部排泥口排放，二者均匯入鹽泥槽集中處理；澄清液則從預(yù)處理器上部溢流堰自流進(jìn)入反應(yīng)槽。在反應(yīng)槽中，通過精確計(jì)量投加的Na?CO?溶液與緩沖罐采用分流設(shè)計(jì)：部分鹽水通過上部溢流口進(jìn)入中間槽，經(jīng)中間槽回流泵循環(huán)回緩沖罐以維持系統(tǒng)穩(wěn)定性；主體鹽水流則從緩沖罐器化鹽水罐化鹽池預(yù)處理器反應(yīng)槽圖1鹽水精制工藝流程圖2核心工序凱膜過濾器的工作原理凱膜過濾器結(jié)構(gòu)如圖2。純水純水出液口純水溢流口叫不合格出口中排氣口酸溢流口進(jìn)液口中反沖液壓縮空氣進(jìn)口生產(chǎn)水放凈口下酸口排渣口上酸口出口圖2凱膜過濾器結(jié)構(gòu)圖3凱膜過濾器運(yùn)行情況分析3.1膜組件濾膜(膜管)介紹膜管長度≥1500mm,單組過濾面積0.72m2,過濾精度SS≤10-6,式：膜管上端采用0形圈與端蓋機(jī)械連接密封，膜管底部密封采用融3.2膜組件濾膜(膜管)存在的問題分析度比內(nèi)支撐管長2cm,使用6個(gè)月后被逐漸拉長至5cm;B廠膜濾芯(2)使用后的膜濾芯如圖3所示。圖3膜濾芯使用后褶皺變形示意圖皺變形。0形圈密封，依靠螺栓緊固力將上端蓋與下端蓋固定。均為3個(gè)M8螺栓+10個(gè)M6內(nèi)六角螺栓，檢修維護(hù)發(fā)現(xiàn)有斷裂及端蓋內(nèi)螺紋絲扣損壞圖4檢修維護(hù)時(shí)發(fā)現(xiàn)端蓋損壞情況(4)膜組件密封墊在65℃的鹽水工作環(huán)境中使用一段時(shí)間后，出現(xiàn)腐蝕、散架、脆化斷裂等現(xiàn)象，具體如圖5所示。墊片脆化斷裂后不合格鹽水泄漏至清液腔，導(dǎo)致過濾液不合格，不能保障安全平穩(wěn)運(yùn)圖5脆化斷裂的膜組件密封墊(5)膜組件再運(yùn)行1個(gè)周期后，膜組表面截留了一部分雜質(zhì)，主要質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%~20%的鹽酸浸泡+壓縮空氣鼓動(dòng)酸洗，酸洗后過濾鹽水中產(chǎn)生了大量黑色物質(zhì)，置換1~3h后正常。置換導(dǎo)致大量水資源浪費(fèi)。膜組件酸洗7天后，反沖洗操作時(shí)出現(xiàn)返黑現(xiàn)象(見圖6)。圖6酸洗后反沖洗出現(xiàn)返黑現(xiàn)象(6)正常運(yùn)行時(shí)過濾器出現(xiàn)白色或黑色漂浮物。對全裝置工藝排可能釋放游離氯對膜濾芯內(nèi)支撐造成腐蝕；排查3#折流槽的氯酸鹽質(zhì)量濃度是0.37g/L,氯酸鹽指標(biāo)正常。分析過濾器出現(xiàn)白色或黑色漂但離子膜老化穿孔后會(huì)有少量NaOH通過針孔進(jìn)入陽極側(cè)，并發(fā)生副反應(yīng)生成氯酸鹽，氯酸鹽隨淡鹽水進(jìn)入化鹽系統(tǒng)形成飽和粗鹽水。不斷富集后粗鹽水的氯酸鹽濃度上升。酸洗時(shí)，雖然放空過濾器的粗鹽水，但會(huì)有部分粗鹽水殘留在膜濾芯和內(nèi)支撐管中，當(dāng)酸洗液進(jìn)入過濾器下筒體后，鹽酸與膜濾芯表面的鹽泥發(fā)生反應(yīng)使雜質(zhì)脫落。氯酸鹽超標(biāo)時(shí)將釋放大量游離氯，這些游離氯全部聚集在內(nèi)支撐管與膜濾4凱膜過濾器存在問題及優(yōu)化改進(jìn)4.1優(yōu)化改進(jìn)后的膜濾芯介紹2024年11月更換了C廠膜組件。單個(gè)膜組件含54根膜管，膜管長度1.5m,過濾面積1.55m2/套，過濾精度SS≤10-6。外開孔率烯(PTFE),但通過整體拉伸成型技術(shù)使表面光滑且無縫隙，硬度得到抗氧化、無開裂等性能。③末端封裝采用機(jī)械方式(見圖7)。④端蓋處增加花盤鑲嵌方式連結(jié)(見圖8)。運(yùn)行6個(gè)月未出現(xiàn)拆螺栓檢查端廠商膜組件破損率降低80%,膜組件酸洗周期延長2倍以上，膜組件端圖7升級后的膜濾芯示意圖圖8膜濾芯整體裝配效果示意圖4.2C廠商膜組件運(yùn)行數(shù)據(jù)分析C廠商膜組件投用后進(jìn)行了近1個(gè)月的運(yùn)行監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)變化趨勢如表1、圖9所示。由+2價(jià)離子Ca2+、Mg2+質(zhì)量濃度變化可知，膜組件對高價(jià)離子截留率通常較高，若質(zhì)量濃度上升可能預(yù)示膜性能下降。由Cl質(zhì)量濃度變化可知：質(zhì)量濃度穩(wěn)定表明鹽水平衡性良好；波動(dòng)大可能提示預(yù)處理失效。由Na質(zhì)量濃度變化可知：與電導(dǎo)率相關(guān)性有效有關(guān)，6#~14#緩慢上升建議加強(qiáng)防垢清洗。Cl質(zhì)量濃度全程穩(wěn)定，在指標(biāo)范圍內(nèi)。如果運(yùn)行指標(biāo)如表1且持續(xù)穩(wěn)定，可以調(diào)整NaOH和Na?CO?的過堿量，間接地進(jìn)行生產(chǎn)創(chuàng)效，同時(shí)比和優(yōu)越性。表1C廠商膜組件過濾器投用后分析監(jiān)測數(shù)據(jù)日期p(懸浮物)12中班345中班6705結(jié)語成型+新型內(nèi)支撐+機(jī)械封裝+花盤鑲嵌連接),有效解決了膜破損率高、端蓋滲漏、酸洗周期短等問題，膜組件破損率降低80%、酸洗周期延長2倍以上，并徹底消除端蓋滲漏問題。C廠商膜組件投用后的運(yùn)行小，膜完整性良好，反沖洗時(shí)間由32s優(yōu)化至25s,進(jìn)一步提升了過濾效