反滲透非氧化殺菌劑加藥對(duì)進(jìn)水SDI的影響

蔣凱，朱孟奇，龍旭偉，陸佳麗

(1.杭州華電江東熱電有限公司，杭州 311200； 2.南京理工大學(xué)，南京 210000)

0 引言

反滲透技術(shù)是一種高效、節(jié)能、易操作的液體分離技術(shù)。它以壓力差為推動(dòng)力，使溶劑(水)逆自然滲透方向作反向滲透，而溶質(zhì)(無機(jī)鹽、膠體大分子等)被截留，從而在膜的低壓側(cè)得到透過的溶劑，而在高壓側(cè)得到濃縮的溶液。該過程無相變發(fā)生，且具有脫鹽率高、自控程度強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在海水淡化、苦咸水脫鹽、純水制備等方面得到了廣泛的應(yīng)用。作為高效的水處理設(shè)備，反滲透設(shè)備的高效、穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)于電廠除鹽水制備工作有積極的意義[1]。

除鹽水在火力發(fā)電廠中的主要作用是吸收化石燃料釋放的化學(xué)能，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為除鹽水的內(nèi)能(高溫高壓蒸汽)，高溫高壓蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，最終轉(zhuǎn)化為電能[1]。發(fā)電廠除鹽水主要用于鍋爐汽水系統(tǒng)、閉式循環(huán)水系統(tǒng)和部分系統(tǒng)沖洗等。高參數(shù)機(jī)組對(duì)除鹽水品質(zhì)的要求更高[1-2]。

反滲透過程對(duì)進(jìn)水水質(zhì)要求較高，若進(jìn)水反滲透膜污染密度指數(shù)(SDI)不合格(SDI>4)，則不允許進(jìn)入反滲透系統(tǒng)。進(jìn)水水質(zhì)差不僅造成水資源的浪費(fèi)，還嚴(yán)重影響系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

1 情況簡(jiǎn)介

某燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電廠因供熱用戶較少，制水系統(tǒng)非連續(xù)運(yùn)行。其化學(xué)補(bǔ)給水水源來自錢塘江支流，河水經(jīng)混凝殺菌處理后，經(jīng)過濾器和超濾裝置后進(jìn)入反滲透系統(tǒng)，如圖1所示。由于該河流量較小、水質(zhì)穩(wěn)定性差、水中的有機(jī)物含量較高，反滲透進(jìn)水需通過適當(dāng)殺菌，控制水中微生物，才能保證水質(zhì)穩(wěn)定和SDI不超標(biāo)[3-5]。

圖1 反滲透系統(tǒng)工藝流程

2 反滲透進(jìn)水SDI不合格原因分析

該廠超濾產(chǎn)水濁度較低(0.01～0.03 NTU)，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，且超濾水池中剩余水均為前一天系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)使用的反滲透進(jìn)水(SDI<4)。使用SDI測(cè)定儀檢測(cè)超濾水池中剩余水水質(zhì)，取出測(cè)定儀膜紙后發(fā)現(xiàn)其表面黏滑。清洗超濾水池后， 反滲透入口SDI可以維持合格約半個(gè)月。

該廠針對(duì)反滲透入口SDI不合格的問題，整理、分析了在不同水溫下系統(tǒng)運(yùn)行的數(shù)據(jù)，見表1、表2。

表1 平均水溫約為10 ℃時(shí)連續(xù)5天反滲透入口SDI

表2 平均水溫約為20 ℃時(shí)連續(xù)5天反滲透入口SDI

對(duì)比數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，超濾產(chǎn)水的濁度與設(shè)備運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)保持穩(wěn)定時(shí)，不同溫度下的SDI差別較大：表1中5天的SDI均小于4，處于合格范圍；表2中5天的SDI僅有1天未超標(biāo)。因此，水溫很有可能是導(dǎo)致SDI不合格的關(guān)鍵因素。水溫穩(wěn)定于20 ℃以上時(shí)，反滲透進(jìn)水SDI經(jīng)常不合格，設(shè)備運(yùn)行過程中必須將超濾水池中剩余的不合格水排盡，且用超濾產(chǎn)水對(duì)超濾水池進(jìn)行反復(fù)沖洗(一般需要沖洗1～2次)才使反滲透入口的SDI降至4以內(nèi)。

3 采取的措施

控制超濾水池中微生物的滋生是控制反滲透SDI超標(biāo)的關(guān)鍵，可通過改變非氧化殺菌劑的加藥點(diǎn)以及調(diào)整非氧化殺菌劑的加藥規(guī)律來控制微生物的滋生。

3.1 設(shè)備改造措施

結(jié)合本廠實(shí)際情況，將原有的反滲透非氧化殺菌劑的加藥點(diǎn)(反滲透給水泵后)調(diào)整至超濾水池中，如圖2所示。將殺菌范圍擴(kuò)大至超濾水池并定期對(duì)超濾水池及其以后的設(shè)備殺菌，可有效地抑制水池內(nèi)微生物滋生，控制反滲透進(jìn)水水質(zhì)。

圖2 調(diào)整后非氧化殺菌劑的加藥位置

3.2 運(yùn)行控制加藥規(guī)律

根據(jù)生產(chǎn)需要，該廠反滲透設(shè)備為一用一備。為保證設(shè)備安全可靠運(yùn)行，需對(duì)比兩種加藥模式對(duì)設(shè)備的殺菌效果：模式1為每周四、周五對(duì)反滲透設(shè)備進(jìn)行加藥；模式2為每周一、周五對(duì)反滲透設(shè)備進(jìn)行加藥。兩種加藥模式加藥量相同。

4 效果對(duì)比分析

4.1 加藥點(diǎn)調(diào)整前超濾產(chǎn)水與超濾水池中存水水質(zhì)

為對(duì)比加藥點(diǎn)調(diào)整前反滲透入口SDI的變化，選取調(diào)整前連續(xù)10天平均水溫超過20 ℃的水樣進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比。檢測(cè)對(duì)象為水處理設(shè)備保持正常運(yùn)行時(shí)，超濾產(chǎn)水與超濾水池中隔夜水的SDI值，如圖3所示，圖中橫坐標(biāo)1，2，…，10分別表示第1天，第2天，…，第10天。

圖3 加藥點(diǎn)未調(diào)整前超濾產(chǎn)水與超濾水池中存水的SDI的對(duì)比

從圖3可知，超濾設(shè)備在正常運(yùn)行時(shí)，產(chǎn)水水質(zhì)完全符合反滲透進(jìn)水控制標(biāo)準(zhǔn)，SDI保持在1.72～3.12。但是當(dāng)這些合格的水在超濾水池中存放至第2天時(shí)，SDI有5天大于4。這說明SDI與水在水池中存放的時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)，具體關(guān)系有待于進(jìn)一步研究。

4.2 加藥點(diǎn)更改后兩種加藥模式的效果對(duì)比

針對(duì)以上存在的問題，將非氧化殺菌劑加藥位置移至超濾水池(如圖2所示)，定期定量地投加非氧化殺菌劑以達(dá)到控制系統(tǒng)中微生物生長(zhǎng)、降低反滲透入口SDI的效果。

圖4為非氧化殺菌劑兩種不同加藥模式下對(duì)SDI的影響，圖中橫坐標(biāo)1，2，…，10分別表示第1天，第2天，…，第10天。兩種模式的取制水設(shè)備運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)均為每天3～5 h，加藥頻率約為每半小時(shí)12 kg，對(duì)比兩種模式連續(xù)10天的運(yùn)行情況。

圖4 超濾水池加非氧化殺菌劑兩種加藥模式下SDI的對(duì)比

由圖4數(shù)據(jù)可知：采用模式1加藥，10天中僅有1天SDI超標(biāo)(SDI=4.17)，SDI范圍為2.48～4.17，平均值為3.08；采用模式2加藥，10天中SDI均合格，SDI范圍1.98～3.27，平均值為2.38。在同樣的周期、同樣加藥量的情況下，模式2要比模式1控制反滲透水質(zhì)的效果更好。

通過理論分析與試驗(yàn)驗(yàn)證，確定了導(dǎo)致反滲透進(jìn)水SDI不合格的主要原因，通過調(diào)整非氧化殺菌劑的加藥位置以及加藥規(guī)律，有效地控制了反滲透進(jìn)水SDI的不合格次數(shù)，自2017年修改至今，SDI僅有少數(shù)不合格情況(通過提高加藥頻率已合格)，并且反滲透設(shè)備運(yùn)行可靠，產(chǎn)水各項(xiàng)指標(biāo)穩(wěn)定。

5 節(jié)能效果分析

該廠因更改了非氧化殺菌劑的加藥點(diǎn)并合理控制加藥頻率，使反滲透進(jìn)水水質(zhì)不合格次數(shù)大大降低，減少了不合格水的排放量，節(jié)省了水、藥劑、用電等費(fèi)用，并且大大降低運(yùn)行人員的工作強(qiáng)度，見表3。

表3 加藥點(diǎn)優(yōu)化前后SDI不合格次數(shù)以及費(fèi)用

6 結(jié)束語

(1)導(dǎo)致該廠反滲透進(jìn)水SDI長(zhǎng)期不合格的原因主要是水溫較高時(shí)超濾水池中的微生物大量滋生。

(2)通過優(yōu)化非氧化殺菌劑加藥點(diǎn)并且合理控制加藥模式，可以控制反滲透進(jìn)水SDI不超標(biāo)，提高了反滲透設(shè)備運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

(3)因運(yùn)行工況、環(huán)境條件的改變，加藥模式需要根據(jù)實(shí)際情況做出相應(yīng)的調(diào)整，以保證反滲透進(jìn)水水質(zhì)合格，提高反滲透設(shè)備運(yùn)行的可靠性。