翁梓懷

摘 要：介紹了超濾裝置在平海發(fā)電廠的實(shí)際應(yīng)用情況，對(duì)超濾裝置在平海發(fā)電廠海水處理中出現(xiàn)的問(wèn)題提出解決辦法。

關(guān)鍵詞：超濾裝置；海水；發(fā)電廠

1 概述

隨著水處理技術(shù)的不斷發(fā)展以及環(huán)境保護(hù)的要求越來(lái)越受到重視，水處理技術(shù)取得了一系列突破。以高分子分離膜為代表的膜分離技術(shù)作為一種新型的流體分離單元操作技術(shù)，近幾年來(lái)在我國(guó)電力系統(tǒng)得到了巨大的應(yīng)用。

平海發(fā)電廠2×1000MW機(jī)組化學(xué)采用了海水循環(huán)水進(jìn)水作為原水水源，選用了目前國(guó)內(nèi)先進(jìn)的水處理方式：斜板沉淀池→精度為100μm的全自動(dòng)自清洗過(guò)濾器→超濾裝置→精度為5μm的濾芯過(guò)濾器→反滲透裝置的水處理方式。其中，超濾裝置是整個(gè)水處理過(guò)程中的關(guān)鍵，它的產(chǎn)水水質(zhì)是否合格決定了反滲透裝置能否正常運(yùn)行。

2 超濾膜過(guò)濾的特點(diǎn)

超濾是一種流體切向流動(dòng)并以壓力驅(qū)動(dòng)的膜過(guò)濾過(guò)程，按分子量大小來(lái)分離顆粒。超濾膜的孔徑大約在0.002至0.1μm范圍內(nèi)。

超濾過(guò)程的分離機(jī)理主要有：（1）溶質(zhì)在膜表面和微孔內(nèi)的吸附；（2）粒徑略小于膜孔的溶質(zhì)在微孔中的停留，引起堵塞；（3）粒徑大于膜孔的溶質(zhì)在膜表面的機(jī)械截留，即篩分。其中篩分是超濾過(guò)程的主要分離機(jī)理。溶解物質(zhì)和尺寸小于膜孔徑的物質(zhì)將隨透過(guò)液透過(guò)膜濾，不能透過(guò)濾膜的物質(zhì)被逐漸濃縮于排放液中。因此產(chǎn)水（透過(guò)液）中含有水、離子、和小分子的物質(zhì)，而膠體物質(zhì)、顆粒、細(xì)菌、病毒和原生動(dòng)物將被膜去除。[1]

日本旭化成公司UNA-620A系列中空纖維超濾膜具有以下特點(diǎn)：

（1）高水通量：超濾裝置可以達(dá)到250m3/h·組的產(chǎn)水量；（2）使用壽命長(zhǎng)：旭化成公司以專(zhuān)有的技術(shù)生產(chǎn)的中空纖維超濾膜機(jī)械強(qiáng)度高并且耐化學(xué)藥品腐蝕。在通常使用中，無(wú)需考慮化學(xué)藥品腐蝕或生物分解等產(chǎn)生的膜破裂，NaClO的短時(shí)耐受性可達(dá)1000mg/L；（3）分離效率高：由于膜的孔徑分布均勻，不管進(jìn)水水質(zhì)如何變動(dòng)都可過(guò)濾出濁度小于0.01NTU的高品質(zhì)水；（4）適用于高濁度進(jìn)水：UNA系列膜組件具有獨(dú)特得除濁構(gòu)造，采用空氣擦洗和反洗同時(shí)運(yùn)行的維護(hù)系統(tǒng)（AS/RF），洗凈效果高，所以對(duì)于高濁度水質(zhì)的原水無(wú)需前處理就可以直接進(jìn)行處理。

3 超濾裝置運(yùn)行流程

日本旭化成公司UNA-620A系列中空纖維超濾膜設(shè)計(jì)的運(yùn)行參數(shù)如下：

（1）超濾裝置的進(jìn)水濁度≤5NTU；COD≤5mg/L；余氯≤1mg/L；溫度≤40℃。

（2）超濾裝置的出水質(zhì)量及回收率；水的回收率：≥88%；濁度0.2NTU（在進(jìn)水濁度≤15NTU條件下）；SDI<3。

（3）空氣擦洗時(shí)反洗水量≤7.5m3/Hr，反洗上限壓力≤300kPa；空氣擦洗時(shí)的空氣量≤5Nm3/Hr，空氣上限壓力≤200kPa；反洗水中加入3～5mg/L濃度的NaClO。

（4）超濾裝置跨膜壓差>0.3MPa時(shí)進(jìn)行維護(hù)性化學(xué)清洗?？缒翰?（進(jìn)水壓力+濃水壓力）/2-產(chǎn)水壓力）

4 超濾裝置運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決辦法

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行觀察，現(xiàn)就我廠超濾裝置運(yùn)行中出現(xiàn)的一些問(wèn)題進(jìn)行分析總結(jié)：

（1）必須做好超濾裝置的停運(yùn)保護(hù)，否則容易造成系統(tǒng)內(nèi)微生物滋長(zhǎng)[2]。若短期停運(yùn)（2至3天），應(yīng)每天反洗+正洗兩次，防止細(xì)菌，微生物在膜表面繁殖而影響膜通量，若長(zhǎng)期停運(yùn)（7天以上），就要向裝置注入保護(hù)液并密閉，每隔30天更換一次保護(hù)液，尤其夏天要防止微生物、細(xì)菌在膜表面滋生。因此，最好保持超濾裝置每天運(yùn)行至少1小時(shí)。

（2）超濾裝置長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，我們發(fā)現(xiàn)超濾反洗水流量逐步下降，拆開(kāi)超濾反洗保安過(guò)濾器后在內(nèi)部發(fā)現(xiàn)大量的白色沉淀物，造成過(guò)濾器堵塞。經(jīng)分析，我們判斷此沉淀物為海水中鈣鎂離子在3～5mg/L的NaClO溶液下析出的沉淀。因此，我們調(diào)低反洗水中的NaClO濃度為2mg/L，這樣既達(dá)到了殺死并剝離膜表面附著的微生物的效果，又能防止鈣鎂沉淀的產(chǎn)生。

（3）超濾裝置管道為PVC塑料材質(zhì)，稍一出現(xiàn)超壓，就會(huì)發(fā)生泄漏甚至破裂，且檢修不易消除。因此，我們?cè)诔瑸V裝置的底部進(jìn)水母管上增加了承載元件，并嚴(yán)格控制超濾裝置的進(jìn)口壓力<0.15Mpa，保證了超濾裝置的正常運(yùn)行。

（4）海水中微生物滋長(zhǎng)嚴(yán)重，尤其是在水溫高的夏季，因此，我們?cè)谙募具\(yùn)行時(shí)加大了NaClO的投藥量，將超濾進(jìn)水的余氯提高至1.2mg/L，保證殺菌效果；

（5）旭化成公司的設(shè)計(jì)參數(shù)中闡明超濾膜可以在跨膜壓差>0.30MPa時(shí)才進(jìn)行維護(hù)性化學(xué)清洗，但在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，超濾膜的跨膜壓差上升至0.10MPa時(shí)，產(chǎn)水量就已經(jīng)下降至100m3/h以下，超濾膜內(nèi)污堵嚴(yán)重，需要進(jìn)行維護(hù)性化學(xué)清洗，以恢復(fù)其性能。我廠采用的化學(xué)清洗方案大致如下：堿洗（堿洗液內(nèi)加NaOH和300L的NaClO，堿洗過(guò)程中保持堿洗液溫度40℃，pH>12，每隔20分鐘超濾裝置用壓縮空氣擦洗30秒），置換（使用反滲透的產(chǎn)水對(duì)超濾裝置進(jìn)行置換，直至水質(zhì)顯中性），酸洗（酸洗液內(nèi)加HCl，酸洗過(guò)程中保持酸洗液溫度40℃，pH<2，每隔20分鐘超濾裝置用壓縮空氣擦洗30秒），置換（使用反滲透的產(chǎn)水對(duì)超濾裝置進(jìn)行置換，直至水質(zhì)顯中性）。經(jīng)過(guò)化學(xué)清洗后，超濾裝置的產(chǎn)水量能得到完全恢復(fù)，跨膜壓差由0.1Mpa降至0.02Mpa，效果明顯[3]。

（6）在長(zhǎng)期的運(yùn)行過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)即使控制超濾裝置的進(jìn)水濁度≤5NTU、COD≤5mg/L、余氯≤1mg/L，超濾裝置的化學(xué)清洗周期仍然比較短，約一個(gè)月就需要進(jìn)行一次維護(hù)性化學(xué)清洗。經(jīng)過(guò)分析，判斷這可能是因?yàn)楹Ｋ臐岫容^小，密度較大，而且斜板沉淀池里的水存在冷熱層對(duì)流，導(dǎo)致海水中的大分子有機(jī)物或者膠體顆粒有時(shí)無(wú)法在斜板沉淀池中有效地絮凝沉降下來(lái)，繼而進(jìn)入超濾裝置，部分粒徑與超濾膜膜孔近似的大分子有機(jī)物膠體微?；蛘吣z體顆粒恰好卡在膜孔中，造成超濾膜過(guò)濾孔堵塞。因此，我們根據(jù)海水的水質(zhì)積極地調(diào)整斜板沉淀池的聚合氯化鋁投藥量和活性淤泥排放量，超濾裝置的進(jìn)水水質(zhì)控制得比旭化成公司的設(shè)計(jì)值更為嚴(yán)格，嚴(yán)格控制超濾裝置的進(jìn)水濁度≤2NTU，同時(shí)我們保持超濾裝置高強(qiáng)度的反洗操作，控制反洗水量和壓縮空氣擦洗量在高限位，盡可能地將卡在膜孔中的微粒沖洗出來(lái)。經(jīng)過(guò)我們的精心調(diào)節(jié)，超濾裝置的化學(xué)清洗周期能達(dá)到兩個(gè)月，效果明顯。

5 結(jié)束語(yǔ)

在我們的精心維護(hù)下，盡管超濾裝置已經(jīng)運(yùn)行了五年的時(shí)間，但是超濾膜的水通量依然很高，而且產(chǎn)水濁度一直小于0.2NTU，對(duì)反滲透起到了很好的保護(hù)效果，大大降低了后續(xù)處理過(guò)程的投資的運(yùn)行成本，延長(zhǎng)了反滲透和離子交換系統(tǒng)的運(yùn)行周期，提高了我廠水處理整體系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性，切實(shí)做到了節(jié)能降耗。

參考文獻(xiàn)

[1]W.Ruppricht，Th.mullrick.Ultrafiltration-A Safe and Cost-effective Process for theProduction of Boiler Feedwater[J].VGB PowerTech 2004，84（9）：26-27.

[2]許振良.膜法水處理技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001：1-10.

[3]劉瓊.超濾裝置的化學(xué)清洗[J].熱力發(fā)電，2007，8（24）：91-93.