袋式過濾器在電廠鍋爐補給水處理應用的研究

李權耕，鄭洪義，周乃康，尤姍姍

(1.國家電投集團電站運營技術(北京)有限公司，北京 102209；2.內蒙古錫林郭勒白音華煤電有限責任公司赤峰新城熱電分公司，內蒙古 赤峰 024000)

隨著水資源的匱乏和用水成本的升高，將中水回用于火電廠作為鍋爐補給水的原水，具有明顯的社會、經濟和環境價值[1]。超濾具有透水量高、分離效率高、占地面積少及運行管理簡單等技術優勢，在發電廠水處理領域得到廣泛應用[2-3]。但由于中水雜質較多、成分復雜，火電廠鍋爐補給水原水改為中水后，會對超濾系統的運行產生影響。賈建波[4]對某電廠超濾(UF)系統進水水源改為中水對超濾系統運行影響的研究表明，使用中水后UF系統的跨膜壓差升高了30%。商繼鵬[5]研究表明，山西瑞光熱電廠改用中水后出現超濾膜、保安過濾器濾芯嚴重污堵的現象。

蒙東地區某火電廠化學制水流程為污水廠中水管線→機械加速澄清池→變孔隙濾池→除碳過濾器→超濾保安過濾器→超濾→反滲透保安過濾器→反滲透→陽離子交換器→陰離子交換器→混合離子交換器，其中超濾系統分為3個系列。電廠投入商業運行后，水源由市政自來水變為污水廠中水，出現超濾系統產水速率下降嚴重的問題，且超濾系統運行壓差升高明顯，增加了電能消耗。

袋式過濾器具有高效、運行成本低、占地面積小、設備簡單、易改造等特點，已經在生活飲用水和水產養殖水處理領域得到應用[6-7]。

1 試驗部分

該廠超濾系統來水經保安過濾器(孔徑100 μm)前處理后，再經超濾系統處理，產水進入后續處理工藝。研究人員在1號超濾系列前加裝孔徑為50 μm的袋式過濾器，對比1號超濾系列和2號超濾系列的產水速率，分析袋式過濾器進水和出水，分析超濾系列的運行成本，研究袋式過濾器對超濾產水速率、運行經濟性的影響。

超濾膜是北京坎普爾公司生產的PVDF卷式膜，膜型號為CPO-1060。試驗試劑為哈希COD測試包，超純水為實驗室自制，電導率小于4 μS/cm。采用紫外可見分光光度計(DR 5000)檢測水樣COD，采用便攜式濁度儀檢測水樣濁度(2100Q)。

2 結果與討論

2.1 袋式過濾器對超濾系統產水速率的影響

將1、2號超濾系列進行化學清洗后，每日運行10 h至第15天，研究單個布袋過濾器運行周期內1、2號超濾系列產水速率，結果見表1。加裝袋式過濾器對超濾系列的產水速率有明顯提升作用，1、2號超濾系列經化學清洗后初始產水速率基本相同，分別為105 t/h和108 t/h。從第3天開始，1號超濾系列產水速率大于2號超濾系列的產水速率，且隨運行時間增長差值越大，從第3天的3.2%升到第15天的24%。

表1 超濾系列產水速率隨時間變化情況

2.2 袋式過濾器入口、出口水質隨時間變化的研究

袋式過濾器運行周期為15天，分別在第2天、第5天、第9天、第13天取袋式過濾器入口、出口水樣，分析濁度和COD(Mn)。濁度和COD(Mn)隨運行時間變化分別見表2和表3。袋式過濾器在運行第2天對濁度的去除率為45%，隨著運行時間增長，去除率下降，運行第13天對濁度的去除率為18%。袋式過濾器在運行第2天對COD(Mn)的去除率約為28%，隨著運行時間增長，去除率下降，運行第13天對濁度的去除率為11%。袋式過濾器可改善超濾系列入口水質，減小水中顆粒質量濃度，緩解超濾膜污染和產水通量下降。

表2 水樣濁度(NTU)隨袋式過濾器運行時間變化情況

表3 水樣COD(Mn)隨布袋過濾器運行時間變化

2.3 袋式過濾器對超濾系列化學清洗成本和用水的影響

1號超濾系列化學清洗周期為90天，單次化學清洗成本為12 000元，單次清洗消耗除鹽水50 t，袋式過濾器布袋15天更換1次，單次更換成本為600元，1號超濾系列化學清洗及布袋更換年成本共計約為63 120元；2號超濾系列化學清洗周期為60天，單次化學清洗成本為12 000元，單次清洗消耗除鹽水50 t，2號超濾系列化學清洗年成本約72 000元；加裝布袋過濾器的超濾系列年化學清洗成本比未加裝布袋過濾器的超濾系列低12%，年節水100 t。

3 結束語

采取袋式過濾器作為火電廠補給水處理系統中超濾前處理工藝，可改善超濾系列入口水質，減小水中顆粒質量濃度，緩解超濾膜污染。有效提升超濾產水速率、減少清洗成本，緩解以中水作為原水的影響。