微濾中空纖維膜污堵的原因分析與對策

張振東

(山西興能發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 古交 030206)

山西興能發(fā)電有限責(zé)任公司(下稱古交電廠)鍋爐補給水以汾河水庫地表水為水源，經(jīng)西山煤電集團給排水公司凝聚、澄清、過濾處理后供水。其水質(zhì)特點是低濁度、硅含量高、腐殖質(zhì)及膠體類大分子有機物占有較大比例。針對原水水質(zhì)特點，古交電廠鍋爐補給水處理工藝中采用“多介質(zhì)過濾器+超濾”進行預(yù)處理，以保證后續(xù)除鹽系統(tǒng)的正常運行。

1 古交電廠補給水處理流程

古交電廠補給水系統(tǒng)由一個完整的預(yù)處理系統(tǒng)(機械過濾+ 微濾)和一個完整的脫鹽系統(tǒng)(兩級RO+EDI)以及監(jiān)測控制系統(tǒng)所組成。工藝流程如下:

原水→混合式加熱器→絮凝劑加藥→雙濾料機械過濾器→微濾裝置→過濾水箱→過濾水泵→阻垢劑、還原劑加藥→保安過濾器→高壓泵→一級反滲透(RO)裝置→中間水箱→中間水泵→氫氧化鈉加藥→保安過濾器→高壓泵→二級反滲透(RO)裝置→二級反滲透水箱→EDI 升壓泵→電除鹽保安過濾器→EDI 裝置→緩沖水箱→升壓泵→除鹽水箱→除鹽水泵→熱力系統(tǒng)。

2 古交電廠超濾系統(tǒng)

古交電廠微濾系統(tǒng)由浙江歐美環(huán)境公司提供，膜組件為SFP－2660 中空纖維外壓膜，膜孔徑位0.1～0.2μm。預(yù)處理超濾裝置共有6套設(shè)備，每套設(shè)備裝有36支膜組件，最大產(chǎn)水量為52 m3/h，最大濃水排放量為12 m3/h，濃水側(cè)設(shè)有錯流排放，最小流量為0，水的回收率為80%～95%。微濾設(shè)備自動化程度高，采用運行—反洗—運行交替的全流過濾方式，設(shè)備每運行1 h，正洗1 次，每運行2 h，夾氣反洗1次，反洗時系統(tǒng)加入殺菌劑，并控制反洗排放水余氯為0.3～0.5 mg/L，反洗水取自微濾部分產(chǎn)水。

3 微濾系統(tǒng)運行中出現(xiàn)的問題

古交電廠微濾裝置于2005年3月投運制水，投運初期設(shè)備運行穩(wěn)定，系統(tǒng)出力為27～35 m3/h(進水壓力為0.10～0.15 MPa，出水壓力0.08 MPa 左右，進水溫度20℃～25℃)，2006年11月1日至10日，超濾系統(tǒng)出現(xiàn)污堵現(xiàn)象，進水壓力明顯增大，直線上升為0.38～0.42 MPa，出水壓力0.08 MPa 左右，系統(tǒng)出力為7～15 m3/h，。微濾裝置跨膜壓差增大，出力減小，嚴(yán)重影響了制水系統(tǒng)的正常運行并危及機組的正常供水。

4 微濾系統(tǒng)污堵的原因分析

2006年11月10日將古交電廠微濾裝置的中空纖維取出觀察發(fā)現(xiàn)，膜組件進口處有明顯的高分子聚合物，呈棕黃色、黏稠狀，取樣分析后判斷該污染物主要是微生物及菌類造成的有機物污染。打開微濾裝置膜組件出口發(fā)現(xiàn)有大量灰白色鹽類沉淀，手捏成松散小塊，上有小孔，積鹽厚度約為10 cm，并深入微濾出口中空纖維中。取樣置于鹽酸中有大量氣泡產(chǎn)生，且易溶于鹽酸，分析化驗其成分?jǐn)喽ㄔ撐廴疚镏饕煞譃樘妓猁}沉積物和次氯酸鈉結(jié)晶物。

通過對系統(tǒng)進行全面檢查，并結(jié)合古交電廠原水水質(zhì)特點對微濾設(shè)備污堵的原因進行分析，分析結(jié)果如下:

1)殺菌劑加藥量偏低，殺菌不徹底。

古交電廠微濾裝置采用運行—反洗—運行交替運行方式，設(shè)備每運行1 h，自動正洗、發(fā)洗1 次，反洗時間約40 s，每運行2 h，夾氣反洗1 次，反洗時間約45 s。設(shè)備只有在反洗時才在反洗水中加入NaClO殺菌劑，即設(shè)備每運行2 h，加藥約1.5 min，而古交電廠原水為汾河水庫地表水，有機物含量高，菌類等微生物占有較大比例，因此，殺菌劑加藥時間短，加藥量少，造成預(yù)處理殺菌效果差，導(dǎo)致微生物及菌類對膜組件的進水側(cè)產(chǎn)生嚴(yán)重的有機物污染。

2)部分雜質(zhì)隨加藥進入微濾系統(tǒng)，次氯酸鈉藥液結(jié)晶。

殺菌劑加藥箱為2 臺1 m3環(huán)氧樹脂材料罐體，隨著運行時間的延長，加藥箱內(nèi)壁防腐層出現(xiàn)破損，環(huán)氧樹脂加藥箱的內(nèi)塑材料(多為碳酸鈣成分)部分溶解在次氯酸鈉溶液中。在微濾設(shè)備反洗時，加藥泵將含有雜質(zhì)的殺菌劑加至微濾膜產(chǎn)水側(cè)，加之，設(shè)備長期運行后部分次氯酸鈉藥液在微濾膜產(chǎn)水側(cè)結(jié)晶。微濾設(shè)備反洗后投運設(shè)備制水時，因產(chǎn)水壓力低，不能將隨加藥進入設(shè)備的雜質(zhì)及長期運行而形成的次氯酸鈉結(jié)晶物帶出膜組件，從而導(dǎo)致沉積物逐漸增加，進而達到10 cm的厚度，并深入微濾出口中空纖維中，造成微濾膜組件產(chǎn)水側(cè)堵塞，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的出力。

3)反洗用氣減壓閥故障，加速了膜組件的污堵。

對微濾膜組件進行夾氣反洗的目的，就是利用壓縮空氣在組件內(nèi)纖維之間爆破形成的震蕩，使附著在膜纖維表面的污染物得以剝落，并被沖洗水帶走，從而達到強化沖洗效果和節(jié)約反洗耗水的目的。反洗進氣量的控制是通過對反洗進氣壓力的控制來完成的，反洗用氣通過減壓閥使進氣壓力控制在0.1 MPa左右。微濾裝置出現(xiàn)污堵現(xiàn)象后，對系統(tǒng)進行全面檢查，發(fā)現(xiàn)反洗用氣減壓閥故障，出口壓力幾乎為零，不能使附著在膜纖維表面的污染物得以剝落，沒有達到夾氣反洗的目的與效果，在一定程度上加速了微濾設(shè)備膜組件的污堵。

5 保證微濾系統(tǒng)正常運行采取的措施

針對上述造成微濾設(shè)備膜組件污堵的原因，提出并實施了一系列改進措施。

1)改變加藥方式，增大殺菌劑加藥量。

為了防止微濾設(shè)備長期運行后膜組件產(chǎn)水側(cè)形成次氯酸鈉結(jié)晶物而發(fā)生污堵，在超濾設(shè)備反洗時停止向系統(tǒng)加入殺菌劑，然而為了更有效地徹底殺菌，經(jīng)與歐美廠家協(xié)商后，將機械過濾器前加的絮凝劑改為殺菌劑，并嚴(yán)格控制微濾裝置產(chǎn)水的余氯為0.5～0.7 mg/L。同時為了防止細菌變異后對單一的NaClO殺菌劑產(chǎn)生抗藥性而減弱殺菌效果，每月定期向微濾系統(tǒng)加入COOT－513C 非氧化性殺菌劑，進行在線殺菌。

2)更換加藥箱，嚴(yán)格控制殺菌劑質(zhì)量。

為了防止環(huán)氧樹脂加藥箱防腐層破損后產(chǎn)生的機械雜質(zhì)隨殺菌劑進入系統(tǒng)，將原2 臺1 m3的殺菌劑加藥箱更換為2 臺1 m3抗腐蝕的PE 塑料桶。同時，加強對微濾用氧化劑次氯酸鈉的化驗監(jiān)督，以保證藥品質(zhì)量，從而保證微濾設(shè)備殺菌質(zhì)量及控制可能進入系統(tǒng)的雜質(zhì)。

3)定期進行化學(xué)清洗。

原水預(yù)處理的好壞，只能解決膜組件被污染程度的快慢問題，而無法從根本上解決污染問題，因此，為防止膜組件再次出現(xiàn)嚴(yán)重的污堵而影響制水，每年定期對微濾裝置進行一次全面的化學(xué)清洗。化學(xué)清洗藥品選用0.1%NaOH+0.2%NaClO 溶液清洗有機物及微生物污染;用2%的檸檬酸溶液清洗鐵污染、碳酸鹽結(jié)晶污堵以及部分膠體污染。清洗過程采用先酸洗后堿洗的方式。清洗液由清洗裝置打入系統(tǒng)進行多次循環(huán)并靜置。進行酸洗時，控制清洗液的pH=2，浸泡時間為60 min，進行堿洗時，控制清洗液的pH=10，浸泡時間為120 min。

4)其它方面的措施。

a)加強人員的培訓(xùn)工作，提高運行人員的專業(yè)技術(shù)水平，運行人員應(yīng)控制好運行指標(biāo)，特別是微濾產(chǎn)水余氯的控制。b)做好各運行表計的維護和校驗，保證各儀表指示準(zhǔn)確可靠。c)加強對微濾系統(tǒng)的全面巡檢，發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常及時聯(lián)系檢修人員處理。

6 結(jié)束語

古交電廠微濾裝置膜組件發(fā)生污堵后，經(jīng)過查找原因，研究分析后采取了一系列措施。

通過調(diào)整補給水預(yù)處理的加藥方式，延長了微濾設(shè)備的使用壽命;嚴(yán)格控制進入微濾設(shè)備殺菌劑的質(zhì)量及對設(shè)備定期進行化學(xué)清洗，使微濾設(shè)備各項運行指標(biāo)恢復(fù)到了設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，并能夠保持長期穩(wěn)定運行，進而為發(fā)電機組的安全經(jīng)濟穩(wěn)定運行提供了堅實基礎(chǔ)。

［1］韓曉寶.微濾膜的污染與清洗保養(yǎng)［J］.山西電力，2008(1):22－24.