微滤中空纤维膜污堵的原因分析与对策

2013-08-15张振东

山西焦煤科技 2013年1期

张振东

(山西兴能发电有限责任公司，山西古交 030206)

山西兴能发电有限责任公司(下称古交电厂)锅炉补给水以汾河水库地表水为水源，经西山煤电集团给排水公司凝聚、澄清、过滤处理后供水。其水质特点是低浊度、硅含量高、腐殖质及胶体类大分子有机物占有较大比例。针对原水水质特点，古交电厂锅炉补给水处理工艺中采用“多介质过滤器+超滤”进行预处理，以保证后续除盐系统的正常运行。

1 古交电厂补给水处理流程

古交电厂补给水系统由一个完整的预处理系统(机械过滤+ 微滤)和一个完整的脱盐系统(两级RO+EDI)以及监测控制系统所组成。工艺流程如下:

原水→混合式加热器→絮凝剂加药→双滤料机械过滤器→微滤装置→过滤水箱→过滤水泵→阻垢剂、还原剂加药→保安过滤器→高压泵→一级反渗透(RO)装置→中间水箱→中间水泵→氢氧化钠加药→保安过滤器→高压泵→二级反渗透(RO)装置→二级反渗透水箱→EDI 升压泵→电除盐保安过滤器→EDI 装置→缓冲水箱→升压泵→除盐水箱→除盐水泵→热力系统。

2 古交电厂超滤系统

古交电厂微滤系统由浙江欧美环境公司提供，膜组件为SFP－2660 中空纤维外压膜，膜孔径位0.1～0.2μm。预处理超滤装置共有6套设备，每套设备装有36支膜组件，最大产水量为52 m3/h，最大浓水排放量为12 m3/h，浓水侧设有错流排放，最小流量为0，水的回收率为80%～95%。微滤设备自动化程度高，采用运行—反洗—运行交替的全流过滤方式，设备每运行1 h，正洗1 次，每运行2 h，夹气反洗1次，反洗时系统加入杀菌剂，并控制反洗排放水余氯为0.3～0.5 mg/L，反洗水取自微滤部分产水。

3 微滤系统运行中出现的问题

古交电厂微滤装置于2005年3月投运制水，投运初期设备运行稳定，系统出力为27～35 m3/h(进水压力为0.10～0.15 MPa，出水压力0.08 MPa 左右，进水温度20℃～25℃)，2006年11月1日至10日，超滤系统出现污堵现象，进水压力明显增大，直线上升为0.38～0.42 MPa，出水压力0.08 MPa 左右，系统出力为7～15 m3/h，。微滤装置跨膜压差增大，出力减小，严重影响了制水系统的正常运行并危及机组的正常供水。

4 微滤系统污堵的原因分析

2006年11月10日将古交电厂微滤装置的中空纤维取出观察发现，膜组件进口处有明显的高分子聚合物，呈棕黄色、黏稠状，取样分析后判断该污染物主要是微生物及菌类造成的有机物污染。打开微滤装置膜组件出口发现有大量灰白色盐类沉淀，手捏成松散小块，上有小孔，积盐厚度约为10 cm，并深入微滤出口中空纤维中。取样置于盐酸中有大量气泡产生，且易溶于盐酸，分析化验其成分断定该污染物主要成分为碳酸盐沉积物和次氯酸钠结晶物。

通过对系统进行全面检查，并结合古交电厂原水水质特点对微滤设备污堵的原因进行分析，分析结果如下:

1)杀菌剂加药量偏低，杀菌不彻底。

古交电厂微滤装置采用运行—反洗—运行交替运行方式，设备每运行1 h，自动正洗、发洗1 次，反洗时间约40 s，每运行2 h，夹气反洗1 次，反洗时间约45 s。设备只有在反洗时才在反洗水中加入NaClO杀菌剂，即设备每运行2 h，加药约1.5 min，而古交电厂原水为汾河水库地表水，有机物含量高，菌类等微生物占有较大比例，因此，杀菌剂加药时间短，加药量少，造成预处理杀菌效果差，导致微生物及菌类对膜组件的进水侧产生严重的有机物污染。

2)部分杂质随加药进入微滤系统，次氯酸钠药液结晶。

杀菌剂加药箱为2 台1 m3环氧树脂材料罐体，随着运行时间的延长，加药箱内壁防腐层出现破损，环氧树脂加药箱的内塑材料(多为碳酸钙成分)部分溶解在次氯酸钠溶液中。在微滤设备反洗时，加药泵将含有杂质的杀菌剂加至微滤膜产水侧，加之，设备长期运行后部分次氯酸钠药液在微滤膜产水侧结晶。微滤设备反洗后投运设备制水时，因产水压力低，不能将随加药进入设备的杂质及长期运行而形成的次氯酸钠结晶物带出膜组件，从而导致沉积物逐渐增加，进而达到10 cm的厚度，并深入微滤出口中空纤维中，造成微滤膜组件产水侧堵塞，严重影响了系统的出力。

3)反洗用气减压阀故障，加速了膜组件的污堵。

对微滤膜组件进行夹气反洗的目的，就是利用压缩空气在组件内纤维之间爆破形成的震荡，使附着在膜纤维表面的污染物得以剥落，并被冲洗水带走，从而达到强化冲洗效果和节约反洗耗水的目的。反洗进气量的控制是通过对反洗进气压力的控制来完成的，反洗用气通过减压阀使进气压力控制在0.1 MPa左右。微滤装置出现污堵现象后，对系统进行全面检查，发现反洗用气减压阀故障，出口压力几乎为零，不能使附着在膜纤维表面的污染物得以剥落，没有达到夹气反洗的目的与效果，在一定程度上加速了微滤设备膜组件的污堵。

5 保证微滤系统正常运行采取的措施

针对上述造成微滤设备膜组件污堵的原因，提出并实施了一系列改进措施。

1)改变加药方式，增大杀菌剂加药量。

为了防止微滤设备长期运行后膜组件产水侧形成次氯酸钠结晶物而发生污堵，在超滤设备反洗时停止向系统加入杀菌剂，然而为了更有效地彻底杀菌，经与欧美厂家协商后，将机械过滤器前加的絮凝剂改为杀菌剂，并严格控制微滤装置产水的余氯为0.5～0.7 mg/L。同时为了防止细菌变异后对单一的NaClO杀菌剂产生抗药性而减弱杀菌效果，每月定期向微滤系统加入COOT－513C 非氧化性杀菌剂，进行在线杀菌。

2)更换加药箱，严格控制杀菌剂质量。

为了防止环氧树脂加药箱防腐层破损后产生的机械杂质随杀菌剂进入系统，将原2 台1 m3的杀菌剂加药箱更换为2 台1 m3抗腐蚀的PE 塑料桶。同时，加强对微滤用氧化剂次氯酸钠的化验监督，以保证药品质量，从而保证微滤设备杀菌质量及控制可能进入系统的杂质。

3)定期进行化学清洗。

原水预处理的好坏，只能解决膜组件被污染程度的快慢问题，而无法从根本上解决污染问题，因此，为防止膜组件再次出现严重的污堵而影响制水，每年定期对微滤装置进行一次全面的化学清洗。化学清洗药品选用0.1%NaOH+0.2%NaClO 溶液清洗有机物及微生物污染;用2%的柠檬酸溶液清洗铁污染、碳酸盐结晶污堵以及部分胶体污染。清洗过程采用先酸洗后碱洗的方式。清洗液由清洗装置打入系统进行多次循环并静置。进行酸洗时，控制清洗液的pH=2，浸泡时间为60 min，进行碱洗时，控制清洗液的pH=10，浸泡时间为120 min。

4)其它方面的措施。

a)加强人员的培训工作，提高运行人员的专业技术水平，运行人员应控制好运行指标，特别是微滤产水余氯的控制。b)做好各运行表计的维护和校验，保证各仪表指示准确可靠。c)加强对微滤系统的全面巡检，发现设备异常及时联系检修人员处理。