全膜水处理中超滤装置运行状况的分析

周建东　郭爽

摘 要：目前锅炉补给水全膜处理方式，以其独特的优点在水处理领域被大量应用，而超滤装置是全膜处理方式的第一道设备。运行时影响超率装置最主要的两个指标为进水浊度和COD。北方某电厂超滤装置2009年12月份调试运行投产，至今已有6年的时间，一段时间因来水水源的变化引起超滤装置差压增长较快，产水流量明显下降。针对现场的实际情况，结合运行参数的变化进行分析总结。

关键词：锅炉补给水；超滤装置；运行状况；分析

我国北方某电厂新建2×600MW空冷发电机组项目，锅炉补给水处理系统采用无酸碱系统的全膜水处理工艺技术。系统流程设计为：原水加热-反应沉淀池-清水池-盘滤-超滤-超滤水箱-一级反渗透-一级反渗透水箱-加碱-二级反渗透-二级反渗透水箱-EDI-除盐水箱。其中超滤系统由2套超滤主机组成。设计出力为115×2m3/h。每套主机由48支超滤膜组件。本工程采用的超滤膜组件是加拿大/Savier生产的中空纤维内压式超滤膜组件SV-1060C，膜中空丝内径为1.2mm，其材料为聚砜，聚砜材质具有亲水性好、耐有机污染、耐酸碱等特点。超滤膜组件的端头采用环氧树脂浇铸的方法封装。超滤装置安装低压压力表、流量计。压力表用于指示超滤膜的运行压降，依此获得超滤膜堵塞状况信息。流量计用于指示产水量。

SV-1060C超滤膜技术性能参数见表1。

SV-1060C超滤膜使用条件和清洗方法见表2。

超滤的作用是去除水中的颗粒、悬浮物、胶体、有机物等杂质，保证产水水质满足后续的一级反渗透的进水要求。超滤膜组件在运行中，由于原水中的胶体，悬浮物，細菌等被膜内表面截留，故这些物质会在膜内表面积累，污染膜。为了维持膜的性能，尤其是保持膜透水速率的相对稳定需要定期用过滤后的净水对膜进行短时间的清洗或反洗。一般要求系统每运行30-60分钟就要对超滤膜进行30-60秒的反洗，超滤反洗排水单独回收到回收水池。

从2009年12月份调试运行投产至今已有6年的时间。超滤设备能够稳定的运行，2014年10月份后超滤装置的产水量下降较为明显，差压上升较快。两套超滤装参数变化明显（如图1、图2所示）

超滤膜组件的使用寿命与产品质量、运行条件等因素有关。一般来讲，反洗频率、化学清洗频率等对使用寿命有较大的影响。分析目前的运行参数，主要存在以下几点：

（1）运行时间增长，产水量下降。超滤装置为我厂锅炉补给水处理的第一道膜处理设备，由于长时间的运行后，在超滤装置膜表面沉积，不能通过反洗而去除的一些有机物和无机物，导致超滤装置膜表面堵塞，通水量降低，膜前后的压差增大。因此每年都委托清洗公司使用专用的化学药剂进行化学清洗工作，尽可能的去除积存在膜表面的污物，使其恢复一定的产水量。11月末外委清洗公司清洗时的超滤产水为70m3/H。不足两个月的时间超滤装置的产水量下降了35m3/H。但是2014年11月底化学清洗后，最高的产水量只能达到95-102m3/H。所以专用的清洗药剂也不能使超滤恢复原有的产水量。

（2）超滤设备采用中空纤维膜丝，在运行中发生断丝是常见故障。断丝的原因一般是由于膜丝振动太大引起的。膜丝的振动对于改善反洗效果是不可缺少的。一般来讲，一只原件内装有上千根膜丝，少量的断丝不会影响水质，但是，一旦发现产水质量变化，应迅速确定断丝发生的准确位置，以采取相应的措施。从2011年开始，设备检修人员每年都对超滤装置进行膜丝的堵漏处理工作。几乎每年的堵丝数量达到3%-5%，这几年的时间堵丝较多，这也是造成超滤产水量下降的另一个原因。厂家的规定一般为每年都如果断丝或被封堵的膜丝量增加到30%则需要换整只膜元件。

（3）来水水质发生变化。以前化学制水主要为煤矿的疏干水，由于疏干水来水不可靠，电厂对水库来水建造了一套预处理装置。机械搅拌澄清池和双层滤料过滤器，对水库的来水进行预处理。预处理2014年10月份投入运行，化学制水煤矿疏干水和高力罕水库来水，由于水库来水为地表水，地表水的水质含有有机物较多。

以上为两次煤矿疏干水、水库来水检测数据。通过实验室化验班的检测发现，水库水的来水COD为36.34mg/l，虽然经过预处理装置的处理，但COD去除的不多，预处理产水COD为25.74mg/l，煤矿疏干水来水的COD只有11.76mg/l和19.07mg/l。影响超率装置运行时最主要的两个指标为浊度和COD，从上面的表中可以看出化学制水反应沉淀池的浊度为1-2NTU，完全满足超滤的进水要求，而进水COD随着水库来水的进入致使来水的COD上涨。2014年的10月投入水库来水预处理装置，随后两套超滤装置的压差发生了明显的上涨趋势。主要原因分析为水库来水的COD较高，引起超滤装置的差压增长较快，产水流量的明显下降。11月末和12月初化学清洗厂家对超滤装置进行了清洗，超滤的差压明显降低，产水量由清洗前的72m3/H上升到95m3/H。到十二月末超滤的差压又有上涨趋势，产水量呈现下降趋势。

超滤产水量下降产生的问题：

（1）超滤装置每套设计出力为115m3/H。由于运行时间的增长，超滤膜的产水性能下降，化学清洗时出力仅为70-80m3/H，产水量下降到设计值的60%-70%，不能满足后续的反渗透产水的需要。两套超滤装置可以满足一套反渗透设备的制水量，所以超滤设备处理降低成为化学制水的瓶颈因素。使补给水设备在需要大量制水时不能满足需要。

（2）影响一级反渗透装置的运行。超滤长时间的运行，断丝一定会有，随着时间的延长断丝率越来越高，而每次的断丝堵漏工作都是在断丝数量到一定的程度才进行。所以断丝现象造成产水质下降，影响后面的一级反渗进水的水质。正常情况时超滤产水的SDI值在1-2之间，而当超滤膜的断丝较多时，产水的SDI值在2-4之间，从SDI实验后的膜片污染程度上也能看出水质明显的变差。同时反渗透保安过滤器滤芯的更换周期明显的缩短，一般正常的周期为4-6个月，目前保安过滤器滤芯更换周期为3-4月的时间。反渗透装置的一段差压增长较为明显。2014年10月以前超滤装置运行正常，一级反渗透一段差压最大为0.19Mpa，2014年11月进行化学清洗后，运行两个月的时间一段差压由清洗后的0.15Mpa增长到现在的0.17Mpa。可见超滤运行的好坏直接影响后续设备的稳定运行。

根据以上情况的分析，超滤装置今后需要缩短化学清洗的周期。设备的产水量也会大幅度的下降。短期的化学清洗不能解决存在的更本问题，即使对两套超滤装置进行膜元件的更换，仍然会发生短时间运行，超滤差压上涨、产水量下降的问题发生。建议能够在水库预处理的双层滤料过滤器后增加活性炭过滤器。以便能够很好的降低水库来水的COD含量。使化学补给水的超滤装置正常运行。同时因为两套装置的超滤膜更换需要较大的资金投入，我们应该提前做好准备工作，防止超滤设备出力和产水水质的下降，引起后续设备不能正常的制水而影响安全生产工作。

参考文献

[1]孙本达，杨宝红.火力发电厂水处理实用技术问答[Z].

[2]周柏青.全膜水处理技术

[3]白音华金山发电有限公司.化学运行规程[S].

作者简介：周建东（1982，7-），男，籍贯：陕西省宝鸡市，现职称：工程师，学历：本科，研究方向：火力发电厂，水处理。