望亭發(fā)電廠反滲透系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)及管理

楊少華,張清

(望亭發(fā)電廠,江蘇蘇州 215155)

0 引言

反滲透水處理是當(dāng)代先進(jìn)的水處理脫鹽技術(shù),廣泛應(yīng)用于電力、化工、石油、飲料、制藥、電子等行業(yè),既用于生產(chǎn)除鹽水、飲用水,也用于廢水處理、物質(zhì)回收與濃縮等領(lǐng)域。反滲透設(shè)備不僅可作為預(yù)脫鹽裝置,而且與其他預(yù)脫鹽裝置(如蒸發(fā)器、電滲析等)相比有明顯優(yōu)勢(shì)。

1 反滲透工作原理

半透膜是廣泛存在于自然界動(dòng)植物體器官上的一種選擇透過性膜,嚴(yán)格地說,是只能透過溶劑(通常指水)而不能透過溶質(zhì)的膜。工業(yè)使用的半透膜多是高分子合成的聚合物產(chǎn)品。當(dāng)把溶劑和溶液(或把2種不同濃度的溶液)分別置于此膜的兩側(cè)時(shí),溶劑將自發(fā)地穿過半透膜向溶液(或從低濃度溶液向高濃度溶液)側(cè)流動(dòng),這種現(xiàn)象叫滲透。如果上述過程中溶劑是純水,溶質(zhì)是鹽分,當(dāng)用理想半透膜將他們分隔開時(shí),純水側(cè)會(huì)自發(fā)地通過半透膜流入鹽水側(cè)。純水側(cè)的水流入鹽水側(cè),鹽水側(cè)的液位上升,上升到一定程度后,水通過膜的凈流量等于零,此時(shí)該過程達(dá)到平衡,與該液位高度差對(duì)應(yīng)的壓力稱為滲透壓。當(dāng)在膜的鹽水側(cè)施加一個(gè)大于滲透壓的壓力時(shí),水的流動(dòng)向就會(huì)逆轉(zhuǎn),此時(shí)鹽水中的水將流入純水側(cè),這種現(xiàn)象叫做反滲透。

2 運(yùn)行中遇到的問題及對(duì)策

2.1 多介質(zhì)過濾器出水濁度偏高

望亭發(fā)電廠反滲透系統(tǒng)在調(diào)試期間曾遇到多介質(zhì)過濾器運(yùn)行出水濁度偏高(一般為0.15～0.2 NTU),反洗后出水需經(jīng)長時(shí)間沖洗才能達(dá)到出水要求且運(yùn)行周期較短的問題。

2.1.1 可能存在的原因

(1)前期混凝過濾處理效果不理想,使進(jìn)入多介質(zhì)過濾器的進(jìn)水水質(zhì)較差,影響了多介質(zhì)過濾器的運(yùn)行。

(2)混凝劑及助凝劑加藥量不合理或藥品質(zhì)量存在問題。

(3)多介質(zhì)過濾器濾料存在問題。

(4)多介質(zhì)過濾器反洗工藝存在問題。(5)在線表計(jì)存在問題。

2.1.2 整改措施

(1)檢查機(jī)械攪拌澄清池和重力濾池出水,除澄清池斜管微生物繁殖較嚴(yán)重外,出水均符合要求。針對(duì)這個(gè)問題將殺菌劑的加藥點(diǎn)前移至機(jī)械攪拌澄清池第1反應(yīng)室,這樣既能防止微生物在斜管的繁殖還會(huì)對(duì)澄清池因有機(jī)物含量過高影響混凝效果有一定的改善。

(2)混凝劑和助凝劑質(zhì)量不存在問題,因?yàn)橥ぐl(fā)電廠其他系統(tǒng)也使用這2種藥品。

(3)多介質(zhì)過濾器內(nèi)部檢查未發(fā)現(xiàn)濾料有問題,也未發(fā)現(xiàn)因反洗工藝問題造成的濾料亂層現(xiàn)象,但在濾層中有助凝劑的殘液。分析認(rèn)為,助凝劑聚丙烯酰胺本身是一種高分子有機(jī)物,黏度較大,在配置藥品時(shí)考慮到失效期的問題相對(duì)濃度較高,導(dǎo)致藥品在濾層中黏附,這是多介質(zhì)過濾器運(yùn)行周期較短的主要原因。針對(duì)這個(gè)問題,望亭發(fā)電廠考慮到前期水質(zhì)較好而停止了助凝劑的使用,過濾器運(yùn)行周期可延長至12h。

(4)經(jīng)校驗(yàn),在線表計(jì)不存在問題。

排除以上幾點(diǎn)后,望亭發(fā)電廠針對(duì)多介質(zhì)過濾器出水濁度較高的問題進(jìn)行了專項(xiàng)分析。考慮到望亭發(fā)電廠原水前期處理出水水質(zhì)較好,水中懸浮物含量已降至很低,二次混凝形成的絮凝體主要為混凝劑本身,其結(jié)構(gòu)較松散且受外力易斷裂形成小顆粒的絮凝體,不能完全被多介質(zhì)過濾器截留。針對(duì)該點(diǎn),將原先設(shè)在進(jìn)水泵進(jìn)口的加藥點(diǎn)(原先考慮是通過水泵進(jìn)行藥品的混合)改在水泵出口,以避免絮凝體被水泵打散。加藥點(diǎn)移位后多介質(zhì)過濾器出水濁度降至0.08NTU以下。

2.2 反滲透進(jìn)水與濃水端壓差較高

2.2.1 可能存在的原因

(1)反滲透進(jìn)水受懸浮物污染,進(jìn)水網(wǎng)格通道堵塞。

(2)反滲透進(jìn)水網(wǎng)格通道受微生物繁殖污染。

2.2.2 整改措施

針對(duì)該問題,首先檢查保安過濾器的運(yùn)行情況,對(duì)其濾元檢查未見異常。對(duì)SDI測定膜片檢查發(fā)現(xiàn)有少量活性炭粉末,后經(jīng)拆膜檢查發(fā)現(xiàn)進(jìn)水端有活性炭粉末。分析認(rèn)為,活性炭機(jī)械強(qiáng)度不夠,在反復(fù)反洗、空氣擦洗后部分活性炭碎裂成粉末進(jìn)入反滲透系統(tǒng)。后經(jīng)更換活性炭后恢復(fù)正常。

2.3 脫鹽率降低

2.3.1 可能存在的原因

(1)膜表面結(jié)垢或發(fā)生污染。(2)膜發(fā)生不可逆的降解。(3)膜設(shè)備發(fā)生機(jī)械損壞。

2.3.2 整改措施

(1)膜的降解主要是因?yàn)檫M(jìn)水中含有氧化劑,導(dǎo)致膜發(fā)生不可逆的降解?？紤]到望亭發(fā)電廠反滲透系統(tǒng)設(shè)置活性炭過濾器并添加還原劑,因此,進(jìn)水中含有氧化劑的可能性不大。但從系統(tǒng)表計(jì)上分析,望亭發(fā)電廠碳床出水添加還原劑后的ORP(Oxidation-ReductionPotential)值為-200MV左右,整個(gè)水體呈還原性,有利于厭氧菌的生長和繁殖。這部分厭氧菌進(jìn)入反滲透膜后會(huì)在膜面孳生,其分泌物會(huì)對(duì)膜系統(tǒng)產(chǎn)生一定的破壞。針對(duì)這個(gè)問題,望亭發(fā)電廠將ORP值調(diào)整控制到100～50MV,主要以反滲透進(jìn)口余氯小于0.1mg/L即可。

(2)膜表面結(jié)垢或發(fā)生物污染。針對(duì)這個(gè)問題,望亭發(fā)電廠對(duì)反滲透膜進(jìn)行了化學(xué)清洗。同時(shí),望亭發(fā)電廠技術(shù)人員分析認(rèn)為,在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)還存在低流量運(yùn)行時(shí)濃水排放流量不足的問題,在較低流量運(yùn)行時(shí),膜表面濃差極化現(xiàn)象較嚴(yán)重。針對(duì)這個(gè)問題,在運(yùn)行時(shí),規(guī)定了在不大于最大淡水回收率的前提下,必須保證二段濃水排放流量不小于最小濃水排放量。

(3)膜的機(jī)械損傷。通過對(duì)每段膜的淡水進(jìn)行測定,發(fā)現(xiàn)一段和二段各有幾根膜的出水電導(dǎo)較大,不排除發(fā)生機(jī)械損傷的可能性。

1)啟停階段膜系統(tǒng)受到很大的機(jī)械推力,每個(gè)膜殼的最末一層膜承受很大的機(jī)械應(yīng)力,導(dǎo)致膜發(fā)生止推環(huán)損壞或膜損壞現(xiàn)象。但望亭發(fā)電廠使用變頻泵和電動(dòng)慢開閥來避免啟停階段壓力突變,所以該問題不會(huì)很突出。

2)停運(yùn)后的反滲透膜濃水側(cè)或淡水側(cè)因產(chǎn)生超過0.03MPa的“背壓”,導(dǎo)致膜損傷。望亭發(fā)電廠濃水側(cè)產(chǎn)生“背壓”的可能性不大,首先濃水是低位排放,其次是濃水為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥,停運(yùn)時(shí)可關(guān)閉。淡水側(cè)產(chǎn)生“背壓”的可能性是存在的,因?yàn)榈鏊话悴辉O(shè)置電動(dòng)或氣動(dòng)關(guān)斷閥,僅設(shè)置手動(dòng)閥和逆止閥,停運(yùn)時(shí)手動(dòng)閥不會(huì)關(guān)閉,出水的嚴(yán)密性僅靠逆止閥保證。在1套運(yùn)行1套停運(yùn)的狀態(tài)下,如逆止閥不嚴(yán)密極有可能發(fā)生淡水側(cè)“背壓”,長期的淡水側(cè)“背壓”會(huì)使卷式膜的膜袋損壞。針對(duì)這個(gè)問題,檢查了逆止閥的嚴(yán)密性。

3)停運(yùn)后發(fā)生膜的滲透現(xiàn)象,使膜面發(fā)生剝離。望亭發(fā)電廠因設(shè)計(jì)問題,低壓水沖洗系統(tǒng)采用塑管,機(jī)械強(qiáng)度較差且低壓沖洗水泵不設(shè)變頻裝置,啟動(dòng)時(shí)壓力較大,多次發(fā)生管道斷裂,致使低壓水沖洗系統(tǒng)長期投運(yùn)不上。因此,在系統(tǒng)停運(yùn)后可能存在淡水向濃水側(cè)的滲透現(xiàn)象和因濃差極化產(chǎn)生膜表面的結(jié)垢。針對(duì)該點(diǎn),望亭發(fā)電廠改造了低壓水沖洗系統(tǒng),采用不銹鋼管道,使停運(yùn)后的低壓水沖洗恢復(fù)正常。

3 結(jié)束語

對(duì)望亭發(fā)電廠反滲透系統(tǒng)進(jìn)行以上有針對(duì)性的整改后,目前該系統(tǒng)運(yùn)行較正常。多介質(zhì)過濾器出水濁度從0.15～0.2NTU下降到0.06～0.08NTU,反滲透系統(tǒng)各段進(jìn)水與濃水段間壓差從0.3MPa下降到0.15～0.2MPa,各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

[1]馮逸仙,楊世純.反滲透水處理工程[M].北京:中國電力出版社,2000.

[2]安樹林.膜科學(xué)技術(shù)實(shí)用教程[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.