陳海霞等

摘要：全膜法水處理工藝是一種由超濾（UF）、反滲透（RO）、電除鹽（EDI）制水設(shè)備組合在一起構(gòu)成的新型水處理制水技術(shù)，七種超濾作為一種預(yù)處理方式在全膜法工藝中起著舉足輕重的作用，本文著重介紹了超濾在上都電廠（4×600MW直接空冷機(jī)組）鍋爐補(bǔ)給水中的應(yīng)用及存在的問題，主要包括超濾的運(yùn)行情況、數(shù)據(jù)分析、系統(tǒng)中存在的問題以及解決改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：超濾 偷摸壓差 化學(xué)清洗

上都電廠鍋爐補(bǔ)給水工程制水水源為內(nèi)蒙古錫盟多倫縣西山灣水庫水，經(jīng)機(jī)械加速澄清池混凝、澄清處理后出水SS≤20mg/L。凈水站來水經(jīng)生水加熱器后溫度：20±5℃。一二期共設(shè)計(jì)超濾裝置摻水規(guī)模412.5m3/h（5套×82.5m3/h）。全套水處理系統(tǒng)簡單流程為：水庫水→機(jī)械加速澄清池→多介質(zhì)過濾器→盤式過濾器→超濾→一級反滲透裝置→二級反滲透裝置→EDI裝置→除鹽水箱。

1 超濾運(yùn)行數(shù)據(jù)及分析

1.1 超濾壓差及產(chǎn)水系數(shù)的變化。超濾采用SFP-

2660型膜組件與外壓式中空纖維膜，主要去除水中的顆粒、懸浮物、膠體、有機(jī)物等雜質(zhì)。

超濾的進(jìn)出水壓差隨著運(yùn)行時(shí)間的增加增長較快，在手動強(qiáng)制反洗后差壓有所下降但投運(yùn)后又迅速上升，整個(gè)運(yùn)行周期差壓基本控制在0.04～0.15MPa，當(dāng)運(yùn)行差壓達(dá)到0.15MPa時(shí)，產(chǎn)水流量下降至40-50t/h左右，產(chǎn)水系數(shù)為27-33m3/h·bar，除鹽水補(bǔ)水量大時(shí)，五套超濾的出力已經(jīng)遠(yuǎn)達(dá)不到五套反滲透的進(jìn)水水量要求（反滲透單套進(jìn)水量80t/h左右），因此就需要進(jìn)行化學(xué)清洗?；瘜W(xué)清洗后進(jìn)出水壓差恢復(fù)到0.04～0.05MPa，出力能達(dá)到80t/h左右。

1.2 超濾對懸浮物的去除。超濾的進(jìn)水濁度最高3.5NTU，最低0.5NTU，但出水濁度基本可以控制在0.3NTU以下，抽樣檢測到超濾產(chǎn)水的SDI15在2以下，超濾對顆粒物及部分膠體的去除效果在66%-93%，而反滲透系統(tǒng)的進(jìn)水濁度要求在1.0NTU以下，SDI15≤3，因此超濾系統(tǒng)的出水水質(zhì)完全能夠滿足反滲透的進(jìn)水水質(zhì)要求。

1.3 超濾對有機(jī)物的去除。超濾進(jìn)水的CODcr含量在10mg/L以下，出水可以降至2-4mg/L之間，對有機(jī)物的去除率在57%-71%之間。

1.4 超濾對總鐵的去除。超濾進(jìn)水的總鐵在20-25ug/L，出水基本在2ug/L以下，說明超濾膜對總鐵有很好的去除效果，脫除率在90%以上。

OMEXELL-SFP2660系列外壓式中空纖維膜組件對顆粒物及部分膠體的去除效果在66%-93%，有機(jī)物的去除率在57%-71%之間，對總鐵有很好的去除效果，脫除率在90%以上。出水濁度基本可以控制在0.3NTU以下，SDI15≤2。透膜壓差隨運(yùn)行時(shí)間逐漸增加，運(yùn)行差壓達(dá)到0.15MPa時(shí)，產(chǎn)水流量下降至50t/h左右，需要通過化學(xué)清洗進(jìn)行恢復(fù)。

2 超濾運(yùn)行中出現(xiàn)的問題

2.1 產(chǎn)水量下降速度快。超濾裝置自投運(yùn)以來， 運(yùn)行一直比較正常。但是進(jìn)入2008年，設(shè)備明顯出現(xiàn)問題： 系統(tǒng)進(jìn)水壓力逐漸升高，進(jìn)出水差壓增長較快，產(chǎn)水流量日益減??；自動反洗效果越來越差，自動反洗的周期由原來1小時(shí)一次調(diào)整為45分鐘一次，停運(yùn)強(qiáng)制手動反洗后產(chǎn)水量有所上升，但投運(yùn)時(shí)間不長就又明顯下降，于是不得不縮短化學(xué)清洗周期，化學(xué)清洗周期由原來的半年一次縮短為3個(gè)月一次。后采用的運(yùn)行方式為通過不斷降低超濾裝置出力來維持超濾膜的透膜壓差不大于0.1MPa，在超濾裝置運(yùn)行后期出力僅為40～50m3/h，出水量幾乎下降一半，超濾全部投運(yùn)產(chǎn)水量也滿足不了五套反滲透的進(jìn)水水量要求，嚴(yán)重影響整個(gè)制水系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3 原因分析

①上都電廠鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)使用的原水為西山灣水庫水，其水質(zhì)為低溫低濁水，處理難度大，而且原系統(tǒng)設(shè)計(jì)中沒有充分考慮到水庫水經(jīng)過30km碳鋼管道輸送后，鐵的含量較原設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)大大增加，水質(zhì)相對于原設(shè)計(jì)變化較大。

②此種水質(zhì)下超濾系統(tǒng)的自動反洗和手動加強(qiáng)反洗的各項(xiàng)參數(shù)不能滿足要求，達(dá)不到對超濾透膜壓差和產(chǎn)水流量進(jìn)行良好恢復(fù)的效果。在該種水質(zhì)下，超濾一般要求的反洗通量至少應(yīng)在100lmh 以上，超濾進(jìn)行殺菌劑化學(xué)加強(qiáng)反洗時(shí)要求有效氯濃度至少應(yīng)在200mg/L以上，而目前超濾系統(tǒng)以上兩項(xiàng)配置參數(shù)分別為50lmh和30mg/L。

③超濾化學(xué)加強(qiáng)反洗只設(shè)有殺菌劑加藥系統(tǒng)。一般情況下，為保證殺菌劑的殺菌效果，超濾系統(tǒng)的殺菌劑應(yīng)與堿同時(shí)投加。另外根據(jù)現(xiàn)有水質(zhì)情況，超濾系統(tǒng)應(yīng)增設(shè)反洗加酸裝置。

④冬季四臺機(jī)組運(yùn)行除鹽水補(bǔ)水量大，超濾系統(tǒng)長期超負(fù)荷運(yùn)行，得不到徹底及時(shí)的維護(hù)保養(yǎng)，造成超濾膜在膠體硅、鐵、微生物、細(xì)菌等的同時(shí)侵害下，產(chǎn)生效應(yīng)累積，惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致短期內(nèi)壓差急劇上升，產(chǎn)水量迅速下降。

綜上，超濾裝置在長期運(yùn)行過程中透膜壓差增速逐漸變快，化學(xué)清洗頻率上升。

4 超濾的化學(xué)清洗

為了給超濾裝置選用合適的清洗藥劑，必須先確定造成超濾膜組件污堵的污染物成分。因此，首先要對超濾膜表面的污染物進(jìn)行全面的分析。

在運(yùn)行較長一段時(shí)間后，在超濾裝置膜組件的進(jìn)口端會發(fā)現(xiàn)有白色粘滑性附著物，產(chǎn)水管道流量探頭處檢查發(fā)現(xiàn)有紅褐色附著物。對這兩種附著物進(jìn)行分析，紅褐色附著物，不溶于水，加熱分解且能溶于鹽酸，定性確定主要成分為鐵鋁化合物；另取白色附著物于一只干凈的燒杯中，加5%的鹽酸，發(fā)生沉淀和混濁，放在坩鍋內(nèi)燃燒發(fā)出蛋白質(zhì)氣味，說明該白色附著物的主要成分是有機(jī)物。超濾在夏季反洗時(shí)反洗出水能明顯地聞到腥臭味，說明超濾進(jìn)水中仍含有微生物，根據(jù)以上分析，超濾膜組件中主要附著物為有機(jī)物、微生物、鐵化合物、懸浮物以及膠體。

根據(jù)以上污染物確定了以下清洗藥劑和清洗方案：先用2%的草酸酸洗，后用0.05%的氫氧化鈉+2%的次氯酸鈉（有效氯為10%）堿洗。

4.1 清洗藥劑。①2%草酸：適用于進(jìn)水中Fe或Mn的含量超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，鐵污染、碳酸鹽結(jié)晶污堵及部分膠體對膜的濃水側(cè)造成的非有機(jī)物污染。②0.2%次氯酸鈉+0.05%氫氧化鈉：適用于進(jìn)水中有機(jī)物含量高，引起濾膜受到有機(jī)物污染以及一些細(xì)菌和藻類引起的生物污染。

4.2 清洗方案。①SFP裝置進(jìn)行化學(xué)清洗前先進(jìn)行夾氣反洗：采用間斷（脈沖方式）性打開進(jìn)氣閥進(jìn)行氣擦洗，即進(jìn)氣20秒，中間間隔10秒，共循環(huán)15次，之后進(jìn)行排水、反洗和正洗。以上氣擦、排水和正反洗反復(fù)進(jìn)行4-5輪，最后沖洗直至排水清澈。②循環(huán)和浸泡：根據(jù)清洗藥液的濃度和清洗箱的容積計(jì)算所用藥品的數(shù)量，用除鹽水配制好清洗液，啟動超濾清洗水泵，調(diào)整超濾進(jìn)口壓力在0.1-0.15MPa左右，使清洗液在超濾膜組件內(nèi)循環(huán)。清洗液循環(huán)1小時(shí)后再浸泡1小時(shí)。整個(gè)化學(xué)清洗過程采用動態(tài)循環(huán)與靜態(tài)浸泡相結(jié)合的方式，將循環(huán)-浸泡-氣水擦洗重復(fù)多次（具體時(shí)間和次數(shù)視污堵情況而定），期間一定要注意調(diào)整酸洗時(shí)清洗箱內(nèi)的藥液pH≤2，堿洗時(shí)清洗箱內(nèi)的藥液pH≥12，清洗液溫度最好控制在35-40℃。③藥液清洗結(jié)束后予以氣水反洗，能夠增強(qiáng)化學(xué)清洗的效果。操作和化學(xué)清洗前進(jìn)行的夾氣反洗類似，最后利用正洗和反洗將系統(tǒng)沖洗干凈，并監(jiān)測排水的余氯≤0.1mg/L，pH：6-7。

清洗后的效果評價(jià)：化學(xué)清洗時(shí)從排水取樣發(fā)現(xiàn)洗下了大量片狀污染物，經(jīng)過分析得出運(yùn)行中在膜表面形成了厚實(shí)的污染層，此污染層是膜兩側(cè)壓差增大的主要原因，是由原水的有機(jī)物、微生物、鐵、懸浮物、膠體硅混合體引起的。清洗方案由原來的只用0.05%的氫氧化鈉+2%的次氯酸鈉堿洗改為先用2%的草酸酸洗，后用0.05%的氫氧化鈉+2%的次氯酸鈉堿洗，并控制較高的清洗液溫度（35-40℃）再適當(dāng)延長浸泡時(shí)間， 污染物能夠被較好地清洗下來?；瘜W(xué)清洗后，差壓減小，流量恢復(fù)，清洗效果明顯。

5 預(yù)防及處理措施

5.1 對于化學(xué)水處理超濾系統(tǒng)的問題， 首先在于合理的自動反洗、定期的手動擦洗以及對超濾膜適時(shí)地進(jìn)行化學(xué)清洗：超濾在運(yùn)行中，適當(dāng)降低操作壓力和產(chǎn)水流量，增加反洗和進(jìn)氣擦洗頻率，可以減小膜污染的程度，防止跨膜壓差的急劇增加，延長化學(xué)清洗的周期。另外，非常重要的一點(diǎn)是：加強(qiáng)上游預(yù)處理系統(tǒng)對原水中的高分子有機(jī)物及部分無機(jī)污染物的去除效果是保證超濾膜正常運(yùn)行的有效手段。

5.2 從預(yù)處理有關(guān)設(shè)備開始， 進(jìn)行綜合治理。

①凈水站來水溫度春秋季5-10℃左右，冬季3-4℃，水溫低嚴(yán)重影響機(jī)械加速澄清池的混凝、沉降效果，因此應(yīng)增加原水加熱措施，提高凈水站進(jìn)水溫度，降低水的黏度，提高機(jī)械加速澄清池出水水質(zhì)；②根據(jù)機(jī)械加速澄清池第二反應(yīng)中泥渣情況，適量加入活性黃泥，降低膠體硅類物質(zhì)的含量；另外必須加強(qiáng)機(jī)械加速澄清池的運(yùn)行維護(hù)管理，避免“翻池”現(xiàn)象的發(fā)生；③在凈化站現(xiàn)加藥量的基礎(chǔ)上，適當(dāng)減少PAC（聚合氯化鋁）和PAM（聚丙烯酰胺）的加入量，有效降低水中鋁離子的含量；④加強(qiáng)多介質(zhì)過濾器的反洗和濾料填補(bǔ)等日常維護(hù)工作，以提高生水水質(zhì)；⑤加強(qiáng)超濾系統(tǒng)上級設(shè)備盤式過濾器的維護(hù)保養(yǎng)，及時(shí)更換清洗盤片；⑥更換超濾裝置反洗水泵及配套管路閥門，保證超濾反洗達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范的反洗通量要求；⑦更換超濾反洗殺菌劑加藥泵，保證超濾化學(xué)加強(qiáng)反洗時(shí)次氯酸鈉的加藥濃度，增強(qiáng)反洗效果；⑧增加超濾反洗加酸和加堿加藥裝置；⑨對現(xiàn)有超濾膜組件進(jìn)行完整性檢測試驗(yàn)，及時(shí)更換或修復(fù)有缺陷的膜組件；⑩加強(qiáng)水庫來水及超濾化學(xué)清洗污物成分的分析化驗(yàn)，為清洗方案提供科學(xué)依據(jù)；加強(qiáng)化學(xué)水處理值班人員的培訓(xùn)工作，提高人員素質(zhì)技能，嚴(yán)格按照運(yùn)行規(guī)程要求執(zhí)行有關(guān)操作，保質(zhì)保量地完成，從而保證全膜水處理制水設(shè)備安全、穩(wěn)定、高效的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳杰，秦瑞娟，殷建中.超濾裝置運(yùn)行不正常的分析和處理[J].寧夏電力，2006（02）：63-64.

[2]馬福剛.全膜分離技術(shù)及其在電廠化學(xué)水處理中的應(yīng)用[J].價(jià)值工程，2011（09）.

[3]王雪瑩，張志剛，班利民.反滲透裝置在電廠水處理中的應(yīng)用及其維護(hù)[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2012（12）.

作者簡介：

陳海霞（1979-），女，內(nèi)蒙古烏蘭察布盟人，環(huán)境工程學(xué)士，能

源與動力工程碩士，內(nèi)蒙古上都發(fā)電有限責(zé)任公司，化學(xué)專工，工程師。

張守德（1977-），男，內(nèi)蒙古烏蘭察布盟人，化學(xué)工藝學(xué)士，能源與動力工程碩士，內(nèi)蒙古上都發(fā)電有限責(zé)任公司，化學(xué)專工，工程師。