超濾進(jìn)水壓強(qiáng)異常升高原因分析及對策

李長海，李昭，姚永輝，榮虎，向正猛，趙繼琛

（1.西安熱工研究院有限公司，陜西西安710054；2.華能安源發(fā)電有限責(zé)任公司，江西萍鄉(xiāng)337016；3.北京中電加美環(huán)保科技有限公司，北京100083）

超濾進(jìn)水壓強(qiáng)異常升高原因分析及對策

李長海1，李昭1，姚永輝2，榮虎2，向正猛2，趙繼琛3

（1.西安熱工研究院有限公司，陜西西安710054；2.華能安源發(fā)電有限責(zé)任公司，江西萍鄉(xiāng)337016；3.北京中電加美環(huán)?？萍加邢薰?，北京100083）

對某發(fā)電廠2×660MW機(jī)組鍋爐補(bǔ)給處理水系統(tǒng)超濾裝置進(jìn)水壓強(qiáng)異常升高原因進(jìn)行查找和分析，認(rèn)為其主要原因?yàn)椋轰X鹽在超濾系統(tǒng)內(nèi)二次沉積及超濾反洗工況控制不佳導(dǎo)致超濾膜表面迅速形成污堵層。采取化學(xué)清洗后，超濾裝置的進(jìn)水壓強(qiáng)在較短的時間內(nèi)恢復(fù)至正常值，并對現(xiàn)場原水預(yù)處理及超濾系統(tǒng)控制工藝進(jìn)行改進(jìn)，超濾系統(tǒng)運(yùn)行一個月后進(jìn)水壓強(qiáng)維持為0.10MPa左右，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。

水處理；超濾；污堵；混凝劑；化學(xué)清洗

1 超濾系統(tǒng)

1.1 超濾系統(tǒng)簡介

某電廠2×660MW超超臨界機(jī)組鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)流程為：河水→高密度沉淀池→化學(xué)水泵→纖維過濾器→超濾系統(tǒng)→反滲透系統(tǒng)→離子交換系統(tǒng)。預(yù)脫鹽系統(tǒng)采用超濾和一級反滲透膜法處理系統(tǒng)，超濾裝置共設(shè)2套，采用內(nèi)壓式錯流過濾方式，單套出力為90m3/h，每套超濾裝置的核心部分為36支濱特爾公司生產(chǎn)的內(nèi)壓式AquaflexHPSXL55-PVC0.8中空纖維膜組件，其膜絲材質(zhì)為聚醚砜和聚乙烯吡咯烷酮共混物，膜絲孔徑≤0.025μm，膜絲直徑0.8mm，組件外徑200mm，相對截留分子質(zhì)量100 000，有效膜面積55m2，組件長度1 537mm，出水SDI≤2.0，出水濁度≤0.20NTU，最高進(jìn)水壓強(qiáng)≤0.30MPa，反洗進(jìn)水壓強(qiáng)≤0.30MPa，連續(xù)運(yùn)行pH范圍2～12。

1.2 超濾系統(tǒng)運(yùn)行方式

超濾系統(tǒng)運(yùn)行過程中運(yùn)行30min進(jìn)行1次水反洗（將上述過程簡寫為制水+水反洗）。制水+水反洗連續(xù)運(yùn)行25次后進(jìn)行1次堿氯（加堿和次氯酸鈉）反洗和酸反洗，隨后，重新開始以上循環(huán)過程。超濾系統(tǒng)正常運(yùn)行時運(yùn)行及反洗方式見表1。

表1 超濾運(yùn)行及反洗方式

2 超濾進(jìn)水壓強(qiáng)異常升高原因查找及分析

超濾系統(tǒng)自2014年10月28日正式投運(yùn)以來，1號、2號超濾進(jìn)水壓強(qiáng)一直保持在0.10MPa左右，跨膜壓差一直保持在0.04MPa左右，2015年6月20日1號、2號超濾系統(tǒng)進(jìn)水壓強(qiáng)突然異常升高至0.25MPa，同時1號、2號超濾的跨膜壓差也異常升高至0.16MPa左右，超濾系統(tǒng)產(chǎn)水量嚴(yán)重下降，直接影響機(jī)組的正常生產(chǎn)運(yùn)行。

2015年6月20日，多次水反洗和加強(qiáng)清洗（堿氯反洗、鹽酸反洗）后，超濾進(jìn)水壓強(qiáng)及跨膜壓差下降很小，產(chǎn)水量無法恢復(fù)，初步判斷超濾膜污堵〔1〕。

2.1 原因查找

2.1.1 超濾膜檢查

2015年6月20日，拆開2號超濾裝置端頭一支超濾膜進(jìn)行檢查，膜端蓋打開后，檢查超濾膜表面發(fā)現(xiàn)：（1）超濾膜絲基本完好無斷絲；（2）膜絲進(jìn)出水端覆蓋著一層黃褐色的污染物；（3）污染物用布可輕輕抹去，抹去后膜絲斷面存在著一些斑點(diǎn)狀的污染殘留。

2.1.2 超濾進(jìn)水濁度檢查

2015年6月20日1號、2號超濾污堵前進(jìn)水濁度、進(jìn)水壓強(qiáng)及跨膜差壓趨勢見圖1、圖2。

圖1 1號超濾污堵前進(jìn)水濁度、壓強(qiáng)及壓差

由圖1、圖2可以看出，1號、2號超濾進(jìn)水壓強(qiáng)及跨膜壓差隨著超濾的進(jìn)水濁度增大而同時快速增長（運(yùn)行過程中1號、2號超濾進(jìn)水流量保持為100m3/h），超濾污堵前進(jìn)水濁度由4.41NTU增長至13.93 NTU，1號超濾的進(jìn)水壓強(qiáng)和跨膜壓差在7 h內(nèi)由0.09、0.03 MPa分別增長至0.25、0.16 MPa，2號超濾的進(jìn)水壓強(qiáng)和跨膜壓差在7 h內(nèi)由0.08、0.03MPa分別增長至0.25、0.17MPa。

圖2 2號超濾污堵前進(jìn)水濁度、壓強(qiáng)及壓差

2.1.3 原水預(yù)處理系統(tǒng)運(yùn)行工況檢查

檢查原水預(yù)處理系統(tǒng)運(yùn)行情況發(fā)現(xiàn)，2015年6月20日14時20分至22時20分原水預(yù)處理進(jìn)水濁度為7NTU左右，出水濁度為19NTU左右，高密度沉淀池混凝劑聚合氯化鋁投加質(zhì)量濃度為10 mg/L左右、殺菌劑未投加，高密度池出水渾濁，出水?dāng)y帶很細(xì)小的黃色絮狀礬花，高密度沉淀池出現(xiàn)翻池現(xiàn)象，超濾污堵前進(jìn)水濁度已經(jīng)超過了原水預(yù)處理進(jìn)水濁度〔2-3〕。

2.1.4 超濾反洗工況檢查

檢查發(fā)現(xiàn)超濾反洗水流量為200 m3/h，遠(yuǎn)小于超濾膜廠家建議的495 m3/h，超濾反洗加次氯酸鈉溶藥箱藥液無刺激性氣味，分析次氯酸鈉中有效氯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，結(jié)果為2%以下，遠(yuǎn)低于10%的控制指標(biāo)。

2.2 原因分析

從超濾污堵前運(yùn)行情況、膜端蓋檢查情況、原水預(yù)處理系統(tǒng)運(yùn)行工況及超濾反洗工況檢查，分析此次超濾進(jìn)水壓強(qiáng)異常升高的原因如下：

（1）原水預(yù)處理出水濁度升高，鋁鹽在超濾系統(tǒng)內(nèi)的二次沉積是此次超濾進(jìn)水壓強(qiáng)異常升高的主要原因。因?yàn)閬硭畬儆诘蜐岫人瑸V進(jìn)水壓強(qiáng)異常升高前，預(yù)處理混凝劑聚合氯化鋁加藥量過高，導(dǎo)致聚合氯化鋁的水解、擴(kuò)散、絮凝過程及其絮凝體沉降速度均較慢，聚合氯化鋁水解產(chǎn)物隨高密度沉淀池出水進(jìn)入鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)，在流速較低區(qū)域即超濾系統(tǒng)析出，產(chǎn)生了鋁鹽的二次沉積〔4-5〕。

（2）原水沒有加殺菌劑，導(dǎo)致水中的有機(jī)物及鋁鹽絮凝體等與生物黏泥通過物理吸附或化學(xué)作用〔6〕，形成的混合物加劇了超濾膜的污堵。

（3）超濾反洗膜通量偏小導(dǎo)致反洗產(chǎn)生的水剪切力沒能有效地去除膜表面覆蓋污垢；次氯酸鈉溶液中有效氯濃度過低，達(dá)不到化學(xué)加強(qiáng)清洗效果，導(dǎo)致附著在膜表面的微生物不能有效清除。

圖3 1號超濾清洗后進(jìn)水濁度、壓強(qiáng)及壓差

圖4 2號超濾清洗后進(jìn)水濁度、壓強(qiáng)及壓差

圖5 1號超濾運(yùn)行進(jìn)水濁度、壓強(qiáng)及壓差

圖6 2號超濾運(yùn)行進(jìn)水濁度、壓強(qiáng)及壓差

3 措施及結(jié)果

3.1 措施

3.1.1 超濾化學(xué)清洗

2015年6月21日對超濾進(jìn)行了化學(xué)清洗，先采用的堿氯洗（氫氧化鈉+次氯酸鈉），循環(huán)清洗過程中pH控制為12左右，次氯酸鈉質(zhì)量濃度為400 mg/L，溫度控制為30～35℃，循環(huán)時間為2 h，循環(huán)結(jié)束后浸泡12 h左右，最后將系統(tǒng)沖洗至出水pH為7.0左右。堿氯洗完畢后進(jìn)行酸洗（檸檬酸），循環(huán)清洗過程中pH控制為2左右，溫度控制為30～35℃，循環(huán)時間為2 h，循環(huán)結(jié)束后浸泡12 h左右，最后將系統(tǒng)沖洗至出水pH為7.0左右。2015年6月22日化學(xué)清洗結(jié)束后，超濾投運(yùn)，1號、2號超濾清洗后進(jìn)水濁度、進(jìn)水壓強(qiáng)及跨膜差壓趨勢見圖3、圖4。

由圖3、圖4可以看出，超濾化學(xué)清洗后1號、2號超濾進(jìn)水壓強(qiáng)及跨膜壓差均分別降至0.10、0.05MPa左右，清洗效果明顯，超濾進(jìn)水濁度因?yàn)樵A(yù)處理系統(tǒng)的調(diào)整也有大幅度下降。

3.1.2 降低預(yù)處理混凝劑加藥量

控制混凝劑加藥量為小型試驗(yàn)確定的3～5 mg/L，保證高密度出水濁度小于3 NTU，同時原水中加入次氯酸鈉，控制次氯酸鈉質(zhì)量濃度為3～5 mg/L〔7〕。

3.1.3 提高反洗流量

在保證超濾反洗進(jìn)水壓強(qiáng)小于0.30 MPa的情況下，提高其反洗流量至495m3/h。

3.1.4 控制次氯酸鈉溶液濃度

更換超濾反洗用次氯酸鈉溶液罐溶液，使其有效成分達(dá)到控制標(biāo)準(zhǔn)（10%）。

3.2 結(jié)果

經(jīng)過采取上述措施后，超濾系統(tǒng)運(yùn)行1個月后1號、2號超濾進(jìn)水濁度、進(jìn)水壓強(qiáng)及跨膜壓差趨勢見圖5、圖6（以2015年7月18日至2015年7月24日每天9時為例）。

由圖5、圖6可以看出，超濾系統(tǒng)運(yùn)行1個月后1號、2號超濾進(jìn)水壓強(qiáng)及跨膜壓差，均分別為0.10MPa和0.03MPa左右，超濾進(jìn)水濁度因?yàn)樵A(yù)處理系統(tǒng)的持續(xù)調(diào)整和監(jiān)督而降至0.5 NTU左右，運(yùn)行過程中超濾系統(tǒng)進(jìn)水濁度、進(jìn)水壓強(qiáng)及跨膜壓差均保持穩(wěn)定。

4 結(jié)論及建議

（1）原水預(yù)處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行是超濾系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，應(yīng)加強(qiáng)高密度沉淀池進(jìn)出水溫度、濁度、pH等項(xiàng)目監(jiān)督并及時進(jìn)行調(diào)整，在保證高密度沉淀池出水合格的情況下，應(yīng)盡量降低混凝劑加藥量。

（2）超濾進(jìn)水中含有適量的殺菌劑，可以減緩超濾膜的污染，保持超濾系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，同時考慮到超濾后續(xù)為反滲透系統(tǒng)，建議超濾進(jìn)水殺菌劑可換成非氧化性殺菌劑。

（3）超濾正常反洗及加強(qiáng)清洗對超濾系統(tǒng)運(yùn)行非常重要，超濾反洗時要密切注意超濾反洗流量和反洗進(jìn)水壓強(qiáng)，目前現(xiàn)場配置的反洗水泵出力為350m3/h（1用1備），建議正常反洗時啟動兩臺反洗水泵，通過調(diào)節(jié)反洗水泵頻率，在保證反洗進(jìn)水壓強(qiáng)小于0.3MPa情況下，使其反洗膜通量達(dá)到250～300 L/（m2·h）。

（4）超濾運(yùn)行過程中應(yīng)密切監(jiān)督其進(jìn)出水濁度、壓強(qiáng)及跨膜壓差的變化，若出現(xiàn)異常應(yīng)及時進(jìn)行分析并解決。

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圖4 Fenton-臭氧組合工藝對印染廢水的處理效果

3 結(jié)論

（1）實(shí)驗(yàn)表明，臭氧工藝對印染廢水具有較好的處理效果，苯胺和COD均能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

（2）Fenton工藝對廢水中的苯胺有較好的去除效果，但難以達(dá)標(biāo)排放。Fenton與臭氧的組合工藝，可以達(dá)到排放要求，并可減少臭氧投加量。

（3）鐵炭微電解工藝對COD和苯胺的去除效果相對較差，但可以部分提高廢水的可降解性。

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［作者簡介］陳曉燕（1981—），碩士。電話：0571-86759717，E-mail：zm_syep@126.com。

［收稿日期］2016-09-20（修改稿）

Cause analysis and countermeasures on abnormally high influentpressure intensity ofultra-filtration

LiChanghai1，LiZhao1，Yao Yonghui2，Rong Hu2，Xiang Zhengmeng2，Zhao Jichen3
（1.Xi'an ThermalPower Research Institute，Co.，Ltd.，Xi'an 710054，China；2.Huaneng Anyuan PowerGeneration Co.，Ltd.，Pingxiang 337016，China；3.Beijing CM EnvironmentalProtection Engineering Corporation Ltd.，Beijing100083，China）

The causes of the abnormal rise of the influentpressure intensity in the ultra-filtration system of a boiler make-up water treatment system with 2×660 MW units in a power plant has been investigated and analyzed.It is thought that themain cause is that theworking conditionsofsecondary precipitation and ultra-filtration backwash of aluminum salt in the ultra-filtration system are notwell controlled，resulting in the rapid formation of fouling layers on the surface of ultra-filtration membrane.After having been cleaned，the influent pressure intensity of the ultrafiltration system can restore itsnormalvalue in a short time，and improve the control processes ofspotoriginalwater pretreatmentand ultra-filtration system.Afteraone-month running，the influentwater pressure intensity of the ultrafiltration systemmaintainsatabout0.10MPaand theultra-filtration system runssteadily.

water treatment；ultra-filtration；fouling；coagulant；chemicalcleaning

TK223.5+1

B

1005-829X（2016）11-0112-04

李長海（1982—），高工。電話：15929901500，E-mail：lching@126.com。

2016-09-15（修改稿）