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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(cuò)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0.8 mm，組件外徑200 mm，相對截留分子質(zhì)量100 000，有效膜面積55 m2，組件長度1 537mm，出水SDI≤2.0，出水濁度≤0.20 NTU，最高進(jìn)水壓強(qiáng)≤0.30 MPa，反洗進(jìn)水壓強(qiáng)≤0.30 MPa，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(shí)運(yùn)行及反洗方式見表1。

 

表 1 超濾運(yùn)行及反洗方式

工藝順序	運(yùn)行及反洗方式	時(shí)間/s
1	正沖	30
2	運(yùn)行	1800
3	上正沖	15
4	下正沖	15
5	下正沖+反洗	60
6	下正沖	15
7	加堿氯反洗	60
8	浸泡	600
9	反洗	600
10	加酸反洗	60
11	浸泡	600
12	反洗	600

 

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0.10 MPa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0.25 MPa，同時(shí)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。

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 

圖2  2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(shí)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4.41 NTU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、0.03MPa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、0.03 MPa分別增長至0.25、0.17MPa。

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(shí)20分至22時(shí)20分原水預(yù)處理進(jìn)水濁度為7 NTU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10mg/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。

2.1.4

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495m3/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?，超濾進(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。

（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，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。

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400mg/L，溫度控制為30~35 ℃，循環(huán)時(shí)間為2 h，循環(huán)結(jié)束后浸泡12h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(shí)間為2h，循環(huán)結(jié)束后浸泡12h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。

 

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 

 

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(shí)原水中加入次氯酸鈉，控制次氯酸鈉質(zhì)量濃度為3~5mg/L。

 

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495 m3/h。

 

3.1.4

提高反洗流量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(gè)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(shí)為例）。

 

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 

 

由圖 5、圖6可以看出，超濾系統(tǒng)運(yùn)行1個(gè)月后1號、2號超濾進(jìn)水壓強(qiáng)及跨膜壓差，均分別為0.10 MPa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(shí)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(shí)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(shí)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350 m3/h（1用1備），建議正常反洗時(shí)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(shí)進(jìn)行分析并解決。

（來源：《工業(yè)水處理》2016年第11期，2016,36(11): 112-115）