全膜水處理中超濾裝置運(yùn)行狀況的分析

周建東　郭爽

摘 要：目前鍋爐補(bǔ)給水全膜處理方式，以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)在水處理領(lǐng)域被大量應(yīng)用，而超濾裝置是全膜處理方式的第一道設(shè)備。運(yùn)行時(shí)影響超率裝置最主要的兩個(gè)指標(biāo)為進(jìn)水濁度和COD。北方某電廠超濾裝置2009年12月份調(diào)試運(yùn)行投產(chǎn)，至今已有6年的時(shí)間，一段時(shí)間因來水水源的變化引起超濾裝置差壓增長較快，產(chǎn)水流量明顯下降。針對現(xiàn)場的實(shí)際情況，結(jié)合運(yùn)行參數(shù)的變化進(jìn)行分析總結(jié)。

關(guān)鍵詞：鍋爐補(bǔ)給水；超濾裝置；運(yùn)行狀況；分析

我國北方某電廠新建2×600MW空冷發(fā)電機(jī)組項(xiàng)目，鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)采用無酸堿系統(tǒng)的全膜水處理工藝技術(shù)。系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)為：原水加熱-反應(yīng)沉淀池-清水池-盤濾-超濾-超濾水箱-一級(jí)反滲透-一級(jí)反滲透水箱-加堿-二級(jí)反滲透-二級(jí)反滲透水箱-EDI-除鹽水箱。其中超濾系統(tǒng)由2套超濾主機(jī)組成。設(shè)計(jì)出力為115×2m3/h。每套主機(jī)由48支超濾膜組件。本工程采用的超濾膜組件是加拿大/Savier生產(chǎn)的中空纖維內(nèi)壓式超濾膜組件SV-1060C，膜中空絲內(nèi)徑為1.2mm，其材料為聚砜，聚砜材質(zhì)具有親水性好、耐有機(jī)污染、耐酸堿等特點(diǎn)。超濾膜組件的端頭采用環(huán)氧樹脂澆鑄的方法封裝。超濾裝置安裝低壓壓力表、流量計(jì)。壓力表用于指示超濾膜的運(yùn)行壓降，依此獲得超濾膜堵塞狀況信息。流量計(jì)用于指示產(chǎn)水量。

SV-1060C超濾膜技術(shù)性能參數(shù)見表1。

SV-1060C超濾膜使用條件和清洗方法見表2。

超濾的作用是去除水中的顆粒、懸浮物、膠體、有機(jī)物等雜質(zhì)，保證產(chǎn)水水質(zhì)滿足后續(xù)的一級(jí)反滲透的進(jìn)水要求。超濾膜組件在運(yùn)行中，由于原水中的膠體，懸浮物，細(xì)菌等被膜內(nèi)表面截留，故這些物質(zhì)會(huì)在膜內(nèi)表面積累，污染膜。為了維持膜的性能，尤其是保持膜透水速率的相對穩(wěn)定需要定期用過濾后的凈水對膜進(jìn)行短時(shí)間的清洗或反洗。一般要求系統(tǒng)每運(yùn)行30-60分鐘就要對超濾膜進(jìn)行30-60秒的反洗，超濾反洗排水單獨(dú)回收到回收水池。

從2009年12月份調(diào)試運(yùn)行投產(chǎn)至今已有6年的時(shí)間。超濾設(shè)備能夠穩(wěn)定的運(yùn)行，2014年10月份后超濾裝置的產(chǎn)水量下降較為明顯，差壓上升較快。兩套超濾裝參數(shù)變化明顯（如圖1、圖2所示）

超濾膜組件的使用壽命與產(chǎn)品質(zhì)量、運(yùn)行條件等因素有關(guān)。一般來講，反洗頻率、化學(xué)清洗頻率等對使用壽命有較大的影響。分析目前的運(yùn)行參數(shù)，主要存在以下幾點(diǎn)：

（1）運(yùn)行時(shí)間增長，產(chǎn)水量下降。超濾裝置為我廠鍋爐補(bǔ)給水處理的第一道膜處理設(shè)備，由于長時(shí)間的運(yùn)行后，在超濾裝置膜表面沉積，不能通過反洗而去除的一些有機(jī)物和無機(jī)物，導(dǎo)致超濾裝置膜表面堵塞，通水量降低，膜前后的壓差增大。因此每年都委托清洗公司使用專用的化學(xué)藥劑進(jìn)行化學(xué)清洗工作，盡可能的去除積存在膜表面的污物，使其恢復(fù)一定的產(chǎn)水量。11月末外委清洗公司清洗時(shí)的超濾產(chǎn)水為70m3/H。不足兩個(gè)月的時(shí)間超濾裝置的產(chǎn)水量下降了35m3/H。但是2014年11月底化學(xué)清洗后，最高的產(chǎn)水量只能達(dá)到95-102m3/H。所以專用的清洗藥劑也不能使超濾恢復(fù)原有的產(chǎn)水量。

（2）超濾設(shè)備采用中空纖維膜絲，在運(yùn)行中發(fā)生斷絲是常見故障。斷絲的原因一般是由于膜絲振動(dòng)太大引起的。膜絲的振動(dòng)對于改善反洗效果是不可缺少的。一般來講，一只原件內(nèi)裝有上千根膜絲，少量的斷絲不會(huì)影響水質(zhì)，但是，一旦發(fā)現(xiàn)產(chǎn)水質(zhì)量變化，應(yīng)迅速確定斷絲發(fā)生的準(zhǔn)確位置，以采取相應(yīng)的措施。從2011年開始，設(shè)備檢修人員每年都對超濾裝置進(jìn)行膜絲的堵漏處理工作。幾乎每年的堵絲數(shù)量達(dá)到3%-5%，這幾年的時(shí)間堵絲較多，這也是造成超濾產(chǎn)水量下降的另一個(gè)原因。廠家的規(guī)定一般為每年都如果斷絲或被封堵的膜絲量增加到30%則需要換整只膜元件。

（3）來水水質(zhì)發(fā)生變化。以前化學(xué)制水主要為煤礦的疏干水，由于疏干水來水不可靠，電廠對水庫來水建造了一套預(yù)處理裝置。機(jī)械攪拌澄清池和雙層濾料過濾器，對水庫的來水進(jìn)行預(yù)處理。預(yù)處理2014年10月份投入運(yùn)行，化學(xué)制水煤礦疏干水和高力罕水庫來水，由于水庫來水為地表水，地表水的水質(zhì)含有有機(jī)物較多。

以上為兩次煤礦疏干水、水庫來水檢測數(shù)據(jù)。通過實(shí)驗(yàn)室化驗(yàn)班的檢測發(fā)現(xiàn)，水庫水的來水COD為36.34mg/l，雖然經(jīng)過預(yù)處理裝置的處理，但COD去除的不多，預(yù)處理產(chǎn)水COD為25.74mg/l，煤礦疏干水來水的COD只有11.76mg/l和19.07mg/l。影響超率裝置運(yùn)行時(shí)最主要的兩個(gè)指標(biāo)為濁度和COD，從上面的表中可以看出化學(xué)制水反應(yīng)沉淀池的濁度為1-2NTU，完全滿足超濾的進(jìn)水要求，而進(jìn)水COD隨著水庫來水的進(jìn)入致使來水的COD上漲。2014年的10月投入水庫來水預(yù)處理裝置，隨后兩套超濾裝置的壓差發(fā)生了明顯的上漲趨勢。主要原因分析為水庫來水的COD較高，引起超濾裝置的差壓增長較快，產(chǎn)水流量的明顯下降。11月末和12月初化學(xué)清洗廠家對超濾裝置進(jìn)行了清洗，超濾的差壓明顯降低，產(chǎn)水量由清洗前的72m3/H上升到95m3/H。到十二月末超濾的差壓又有上漲趨勢，產(chǎn)水量呈現(xiàn)下降趨勢。

超濾產(chǎn)水量下降產(chǎn)生的問題：

（1）超濾裝置每套設(shè)計(jì)出力為115m3/H。由于運(yùn)行時(shí)間的增長，超濾膜的產(chǎn)水性能下降，化學(xué)清洗時(shí)出力僅為70-80m3/H，產(chǎn)水量下降到設(shè)計(jì)值的60%-70%，不能滿足后續(xù)的反滲透產(chǎn)水的需要。兩套超濾裝置可以滿足一套反滲透設(shè)備的制水量，所以超濾設(shè)備處理降低成為化學(xué)制水的瓶頸因素。使補(bǔ)給水設(shè)備在需要大量制水時(shí)不能滿足需要。

（2）影響一級(jí)反滲透裝置的運(yùn)行。超濾長時(shí)間的運(yùn)行，斷絲一定會(huì)有，隨著時(shí)間的延長斷絲率越來越高，而每次的斷絲堵漏工作都是在斷絲數(shù)量到一定的程度才進(jìn)行。所以斷絲現(xiàn)象造成產(chǎn)水質(zhì)下降，影響后面的一級(jí)反滲進(jìn)水的水質(zhì)。正常情況時(shí)超濾產(chǎn)水的SDI值在1-2之間，而當(dāng)超濾膜的斷絲較多時(shí)，產(chǎn)水的SDI值在2-4之間，從SDI實(shí)驗(yàn)后的膜片污染程度上也能看出水質(zhì)明顯的變差。同時(shí)反滲透保安過濾器濾芯的更換周期明顯的縮短，一般正常的周期為4-6個(gè)月，目前保安過濾器濾芯更換周期為3-4月的時(shí)間。反滲透裝置的一段差壓增長較為明顯。2014年10月以前超濾裝置運(yùn)行正常，一級(jí)反滲透一段差壓最大為0.19Mpa，2014年11月進(jìn)行化學(xué)清洗后，運(yùn)行兩個(gè)月的時(shí)間一段差壓由清洗后的0.15Mpa增長到現(xiàn)在的0.17Mpa?？梢姵瑸V運(yùn)行的好壞直接影響后續(xù)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

根據(jù)以上情況的分析，超濾裝置今后需要縮短化學(xué)清洗的周期。設(shè)備的產(chǎn)水量也會(huì)大幅度的下降。短期的化學(xué)清洗不能解決存在的更本問題，即使對兩套超濾裝置進(jìn)行膜元件的更換，仍然會(huì)發(fā)生短時(shí)間運(yùn)行，超濾差壓上漲、產(chǎn)水量下降的問題發(fā)生。建議能夠在水庫預(yù)處理的雙層濾料過濾器后增加活性炭過濾器。以便能夠很好的降低水庫來水的COD含量。使化學(xué)補(bǔ)給水的超濾裝置正常運(yùn)行。同時(shí)因?yàn)閮商籽b置的超濾膜更換需要較大的資金投入，我們應(yīng)該提前做好準(zhǔn)備工作，防止超濾設(shè)備出力和產(chǎn)水水質(zhì)的下降，引起后續(xù)設(shè)備不能正常的制水而影響安全生產(chǎn)工作。

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作者簡介：周建東（1982，7-），男，籍貫：陜西省寶雞市，現(xiàn)職稱：工程師，學(xué)歷：本科，研究方向：火力發(fā)電廠，水處理。