天生橋換流站反滲透裝置保安過濾器濾芯堵塞研究

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摘 要：文章以實際案例為對象，介紹了反滲透裝置保安過濾器失效太快的問題，并經過實驗驗證得出：多介質過濾器濾料堆積過高，導致反洗時濾料膨脹，堵塞濾帽，由于系統反洗不徹底，導致多介質過濾器失效，最終導致出水水質變差，堵塞保安過濾器。

關鍵詞：反滲透裝置；過濾器；堵塞

1 概述

反滲透技術是一項新的膜分離技術，它是依靠反滲透膜在壓力下使溶液中的溶劑與溶質進行分離的過程[1]。保安過濾器的主要作用是截留因前段未能去除的細小顆粒物、膠體、懸浮物等，以防止大顆粒物進入高壓泵及反滲透膜，更好的保護反滲透膜[2]。反滲透技術在水處理領域的應用已經比較廣泛，但是在運行過程中經常會發生保安過濾器失效太快的問題[2]。為此本文以實際工程為例，重點分析了保安過濾器濾芯發生失效的原因，并通過實驗討論解決方案。

2 實驗分析

2.1 問題說明

天生橋換流站反滲透裝置保安過濾器濾芯堵塞狀況從2015年12月中旬投運以來一直逐漸呈惡化趨勢，至2016年6月份重裝了碳過濾器的填料，將保安過濾器5μm濾芯更換為10μm濾芯，但仍未能解決問題。基本10μm的濾芯能堅持10天不告警（壓差小于1.0bar），5μm的濾芯只能堅持5天左右。為了充分使用濾芯，站內一般都堅持用到壓差接近2.5bar，而保安過濾器濾芯的壓差超限運行又會使反滲透膜進水壓力降低，產水水量降低，高壓泵進水壓力低告警等，難以維系。而從水樣分析的結果來看，消防水池水是從萬峰湖中抽上來的湖水，水中膠體較多，添加絮凝劑后膠體沉淀，導致水的濁度上升，經過預處理及反滲透的逐級凈化，濁度逐漸降低。樣品中砂濾和炭濾出水中含有絮狀沉淀，證明砂濾和炭濾過濾效果不理想，沒有達到預期。從濾芯樣品分析結果來看，現場堵塞濾芯的物質為膠狀物，而不是活性炭顆粒。

經過現場分析初步總結出了可能導致保安過濾器堵塞的原因主要有兩種，即絮凝劑添加過量，過量的絮凝劑在砂濾、炭濾后段重新絮凝，導致產水中存在絮狀物；砂濾、炭濾罐上層濾料失效或過濾精度不夠，無法完成過濾效果。

2.2 現場實驗

實驗過程中需要注意保持反滲透高壓泵不開，僅開啟原水增壓泵；保持現場藥劑配比濃度不變，調節絮凝劑加藥泵的運行頻率至10%，20%，30%，40%，50%，60%，70%，分別記錄在此藥劑濃度下的多介質過濾器出水、炭濾出水及保安過濾器出水的濁度；最后根據實驗的實際流量及加藥箱藥劑配制的濃度，繪制絮凝劑投加濃度——濁度曲線。

2.3 實驗結果分析

已知實驗時的總產水流量為21.96m3/h，藥箱的藥劑配比濃度為2.5%，可以得出的絮凝劑投加濃度——濁度變化曲線，如圖1所示，由實驗結果可以看出，絮凝劑的最佳配比濃度約為3ppm，低于該值則反滲透預處理的出水濁度上升，高于該值則會造成藥劑的浪費。同時多出的部分藥劑會透過保安過濾器，造成反滲透膜的堵塞，剩余藥劑會被保安過濾器攔截，造成保安過濾器堵塞。

根據現場調查及計算，在額定流量下，反滲透系統所添加的絮凝劑含量約為1.2ppm，小于最佳投加值，說明保安過濾器堵塞的主因并非絮凝劑投加過量。根據現場觀察，多介質過濾器在反洗時出現大量的污染物，正洗后再次反洗，仍會洗出大量污染物，說明系統反洗不徹底；后經觀察，發現多介質過濾器反洗初期，反洗流量為2500L/min，后期下降至900L/min，說明在反洗過程中出現了堵塞的情況，因此判定：多介質過濾器濾料堆積過高，導致反洗時濾料膨脹，堵塞濾帽，由于系統反洗不徹底，導致多介質過濾器失效，最終導致出水水質變差，堵塞保安過濾器。

原來設計的濾料填充高度為1100mm，罐體直段高度為1400mm，按照濾料50%的膨脹率，濾料填充高度應不大于933mm。現有的折疊式大流量濾芯相對表面積大，納污能力強，但在滿足設計要求的情況下，過濾器體積小會導致整個過濾器納污能力下降，更換周期縮短。

3 改造措施

根據前面的實驗分析，在活性炭過濾器和保安過濾器之間安裝帶自動反洗功能的過濾器可以解決保安過濾器堵塞的問題。將多介質過濾器和活性炭過濾器的濾料層減薄200mm，防止反洗時堵塞頂部濾帽，造成反洗強度不足。

建議將多介質過濾器和活性炭過濾器的濾料按如表1和表2級配進行改造。目前所用的保安過濾器直徑為219mm，若按照傳統熔噴式濾芯設計則需要約800mm直徑，約25根濾芯方可滿足制水要求，因此若將目前所用的保安過濾器換為熔噴式濾芯，受現場條件限制，可能無法施行，若換為客戶提出的袋式過濾器，則納污能力更差，因此，建議仍保留原有的保安過濾器。

4 結束語

本文通過實驗分析對反滲透裝置保安過濾器堵塞的問題進行了研究，認為多介質過濾器濾料堆積高度不宜過高，不能超過933mm，否則會反洗時濾料膨脹，堵塞濾帽。經過改造多介質過濾器和活性炭過濾器，可以保證保安過濾器不被堵塞。

參考文獻

[1]王曉香，王國義.反滲透裝置故障解決對策[J].中國設備工程，2016（1）：62-64.

[2]代海濤，馬龍，劉國強.直流換流站閥外水冷系統外排水回收處理研究[J].山東電力技術，2015，42（2）：57-60.