全膜水處理中超濾裝置運行狀況的分析

周建東　郭爽

摘 要：目前鍋爐補給水全膜處理方式，以其獨特的優點在水處理領域被大量應用，而超濾裝置是全膜處理方式的第一道設備。運行時影響超率裝置最主要的兩個指標為進水濁度和COD。北方某電廠超濾裝置2009年12月份調試運行投產，至今已有6年的時間，一段時間因來水水源的變化引起超濾裝置差壓增長較快，產水流量明顯下降。針對現場的實際情況，結合運行參數的變化進行分析總結。

關鍵詞：鍋爐補給水；超濾裝置；運行狀況；分析

我國北方某電廠新建2×600MW空冷發電機組項目，鍋爐補給水處理系統采用無酸堿系統的全膜水處理工藝技術。系統流程設計為：原水加熱-反應沉淀池-清水池-盤濾-超濾-超濾水箱-一級反滲透-一級反滲透水箱-加堿-二級反滲透-二級反滲透水箱-EDI-除鹽水箱。其中超濾系統由2套超濾主機組成。設計出力為115×2m3/h。每套主機由48支超濾膜組件。本工程采用的超濾膜組件是加拿大/Savier生產的中空纖維內壓式超濾膜組件SV-1060C，膜中空絲內徑為1.2mm，其材料為聚砜，聚砜材質具有親水性好、耐有機污染、耐酸堿等特點。超濾膜組件的端頭采用環氧樹脂澆鑄的方法封裝。超濾裝置安裝低壓壓力表、流量計。壓力表用于指示超濾膜的運行壓降，依此獲得超濾膜堵塞狀況信息。流量計用于指示產水量。

SV-1060C超濾膜技術性能參數見表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、有機物等雜質，保證產水水質滿足后續的一級反滲透的進水要求。超濾膜組件在運行中，由于原水中的膠體，懸浮物，細菌等被膜內表面截留，故這些物質會在膜內表面積累，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定需要定期用過濾后的凈水對膜進行短時間的清洗或反洗。一般要求系統每運行30-60分鐘就要對超濾膜進行30-60秒的反洗，超濾反洗排水單獨回收到回收水池。

從2009年12月份調試運行投產至今已有6年的時間。超濾設備能夠穩定的運行，2014年10月份后超濾裝置的產水量下降較為明顯，差壓上升較快。兩套超濾裝參數變化明顯（如圖1、圖2所示）

超濾膜組件的使用壽命與產品質量、運行條件等因素有關。一般來講，反洗頻率、化學清洗頻率等對使用壽命有較大的影響。分析目前的運行參數，主要存在以下幾點：

（1）運行時間增長，產水量下降。超濾裝置為我廠鍋爐補給水處理的第一道膜處理設備，由于長時間的運行后，在超濾裝置膜表面沉積，不能通過反洗而去除的一些有機物和無機物，導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藥劑進行化學清洗工作，盡可能的去除積存在膜表面的污物，使其恢復一定的產水量。11月末外委清洗公司清洗時的超濾產水為70m3/H。不足兩個月的時間超濾裝置的產水量下降了35m3/H。但是2014年11月底化學清洗后，最高的產水量只能達到95-102m3/H。所以專用的清洗藥劑也不能使超濾恢復原有的產水量。

（2）超濾設備采用中空纖維膜絲，在運行中發生斷絲是常見故障。斷絲的原因一般是由于膜絲振動太大引起的。膜絲的振動對于改善反洗效果是不可缺少的。一般來講，一只原件內裝有上千根膜絲，少量的斷絲不會影響水質，但是，一旦發現產水質量變化，應迅速確定斷絲發生的準確位置，以采取相應的措施。從2011年開始，設備檢修人員每年都對超濾裝置進行膜絲的堵漏處理工作。幾乎每年的堵絲數量達到3%-5%，這幾年的時間堵絲較多，這也是造成超濾產水量下降的另一個原因。廠家的規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）來水水質發生變化。以前化學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處理裝置。機械攪拌澄清池和雙層濾料過濾器，對水庫的來水進行預處理。預處理2014年10月份投入運行，化學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，地表水的水質含有有機物較多。

以上為兩次煤礦疏干水、水庫來水檢測數據。通過實驗室化驗班的檢測發現，水庫水的來水COD為36.34mg/l，雖然經過預處理裝置的處理，但COD去除的不多，預處理產水COD為25.74mg/l，煤礦疏干水來水的COD只有11.76mg/l和19.07mg/l。影響超率裝置運行時最主要的兩個指標為濁度和COD，從上面的表中可以看出化學制水反應沉淀池的濁度為1-2NTU，完全滿足超濾的進水要求，而進水COD隨著水庫來水的進入致使來水的COD上漲。2014年的10月投入水庫來水預處理裝置，隨后兩套超濾裝置的壓差發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，產水流量的明顯下降。11月末和12月初化學清洗廠家對超濾裝置進行了清洗，超濾的差壓明顯降低，產水量由清洗前的72m3/H上升到95m3/H。到十二月末超濾的差壓又有上漲趨勢，產水量呈現下降趨勢。

超濾產水量下降產生的問題：

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

（2）影響一級反滲透裝置的運行。超濾長時間的運行，斷絲一定會有，隨著時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量到一定的程度才進行。所以斷絲現象造成產水質下降，影響后面的一級反滲進水的水質。正常情況時超濾產水的SDI值在1-2之間，而當超濾膜的斷絲較多時，產水的SDI值在2-4之間，從SDI實驗后的膜片污染程度上也能看出水質明顯的變差。同時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個月，目前保安過濾器濾芯更換周期為3-4月的時間。反滲透裝置的一段差壓增長較為明顯。2014年10月以前超濾裝置運行正常，一級反滲透一段差壓最大為0.19Mpa，2014年11月進行化學清洗后，運行兩個月的時間一段差壓由清洗后的0.15Mpa增長到現在的0.17Mpa。可見超濾運行的好壞直接影響后續設備的穩定運行。

根據以上情況的分析，超濾裝置今后需要縮短化學清洗的周期。設備的產水量也會大幅度的下降。短期的化學清洗不能解決存在的更本問題，即使對兩套超濾裝置進行膜元件的更換，仍然會發生短時間運行，超濾差壓上漲、產水量下降的問題發生。建議能夠在水庫預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。使化學補給水的超濾裝置正常運行。同時因為兩套裝置的超濾膜更換需要較大的資金投入，我們應該提前做好準備工作，防止超濾設備出力和產水水質的下降，引起后續設備不能正常的制水而影響安全生產工作。

參考文獻

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[2]周柏青.全膜水處理技術

[3]白音華金山發電有限公司.化學運行規程[S].

作者簡介：周建東（1982，7-），男，籍貫：陜西省寶雞市，現職稱：工程師，學歷：本科，研究方向：火力發電廠，水處理。