超滤进水压强异常升高原因分析及对策

李长海，李昭，姚永辉，荣虎，向正猛，赵继琛

（1.西安热工研究院有限公司，陕西西安710054；2.华能安源发电有限责任公司，江西萍乡337016；3.北京中电加美环保科技有限公司，北京100083）

超滤进水压强异常升高原因分析及对策

李长海1，李昭1，姚永辉2，荣虎2，向正猛2，赵继琛3

（1.西安热工研究院有限公司，陕西西安710054；2.华能安源发电有限责任公司，江西萍乡337016；3.北京中电加美环保科技有限公司，北京100083）

对某发电厂2×660MW机组锅炉补给处理水系统超滤装置进水压强异常升高原因进行查找和分析，认为其主要原因为：铝盐在超滤系统内二次沉积及超滤反洗工况控制不佳导致超滤膜表面迅速形成污堵层。采取化学清洗后，超滤装置的进水压强在较短的时间内恢复至正常值，并对现场原水预处理及超滤系统控制工艺进行改进，超滤系统运行一个月后进水压强维持为0.10MPa左右，系统运行稳定。

水处理；超滤；污堵；混凝剂；化学清洗

1 超滤系统

1.1 超滤系统简介

某电厂2×660MW超超临界机组锅炉补给水处理系统流程为：河水→高密度沉淀池→化学水泵→纤维过滤器→超滤系统→反渗透系统→离子交换系统。预脱盐系统采用超滤和一级反渗透膜法处理系统，超滤装置共设2套，采用内压式错流过滤方式，单套出力为90m3/h，每套超滤装置的核心部分为36支滨特尔公司生产的内压式AquaflexHPSXL55-PVC0.8中空纤维膜组件，其膜丝材质为聚醚砜和聚乙烯吡咯烷酮共混物，膜丝孔径≤0.025μm，膜丝直径0.8mm，组件外径200mm，相对截留分子质量100 000，有效膜面积55m2，组件长度1 537mm，出水SDI≤2.0，出水浊度≤0.20NTU，最高进水压强≤0.30MPa，反洗进水压强≤0.30MPa，连续运行pH范围2～12。

1.2 超滤系统运行方式

超滤系统运行过程中运行30min进行1次水反洗（将上述过程简写为制水+水反洗）。制水+水反洗连续运行25次后进行1次碱氯（加碱和次氯酸钠）反洗和酸反洗，随后，重新开始以上循环过程。超滤系统正常运行时运行及反洗方式见表1。

表1 超滤运行及反洗方式

2 超滤进水压强异常升高原因查找及分析

超滤系统自2014年10月28日正式投运以来，1号、2号超滤进水压强一直保持在0.10MPa左右，跨膜压差一直保持在0.04MPa左右，2015年6月20日1号、2号超滤系统进水压强突然异常升高至0.25MPa，同时1号、2号超滤的跨膜压差也异常升高至0.16MPa左右，超滤系统产水量严重下降，直接影响机组的正常生产运行。

2015年6月20日，多次水反洗和加强清洗（碱氯反洗、盐酸反洗）后，超滤进水压强及跨膜压差下降很小，产水量无法恢复，初步判断超滤膜污堵〔1〕。

2.1 原因查找

2.1.1 超滤膜检查

2015年6月20日，拆开2号超滤装置端头一支超滤膜进行检查，膜端盖打开后，检查超滤膜表面发现：（1）超滤膜丝基本完好无断丝；（2）膜丝进出水端覆盖着一层黄褐色的污染物；（3）污染物用布可轻轻抹去，抹去后膜丝断面存在着一些斑点状的污染残留。

2.1.2 超滤进水浊度检查

2015年6月20日1号、2号超滤污堵前进水浊度、进水压强及跨膜差压趋势见图1、图2。

图1 1号超滤污堵前进水浊度、压强及压差

由图1、图2可以看出，1号、2号超滤进水压强及跨膜压差随着超滤的进水浊度增大而同时快速增长（运行过程中1号、2号超滤进水流量保持为100m3/h），超滤污堵前进水浊度由4.41NTU增长至13.93 NTU，1号超滤的进水压强和跨膜压差在7 h内由0.09、0.03 MPa分别增长至0.25、0.16 MPa，2号超滤的进水压强和跨膜压差在7 h内由0.08、0.03MPa分别增长至0.25、0.17MPa。

图2 2号超滤污堵前进水浊度、压强及压差

2.1.3 原水预处理系统运行工况检查

检查原水预处理系统运行情况发现，2015年6月20日14时20分至22时20分原水预处理进水浊度为7NTU左右，出水浊度为19NTU左右，高密度沉淀池混凝剂聚合氯化铝投加质量浓度为10 mg/L左右、杀菌剂未投加，高密度池出水浑浊，出水携带很细小的黄色絮状矾花，高密度沉淀池出现翻池现象，超滤污堵前进水浊度已经超过了原水预处理进水浊度〔2-3〕。

2.1.4 超滤反洗工况检查

检查发现超滤反洗水流量为200 m3/h，远小于超滤膜厂家建议的495 m3/h，超滤反洗加次氯酸钠溶药箱药液无刺激性气味，分析次氯酸钠中有效氯的质量分数，结果为2%以下，远低于10%的控制指标。

2.2 原因分析

从超滤污堵前运行情况、膜端盖检查情况、原水预处理系统运行工况及超滤反洗工况检查，分析此次超滤进水压强异常升高的原因如下：

（1）原水预处理出水浊度升高，铝盐在超滤系统内的二次沉积是此次超滤进水压强异常升高的主要原因。因为来水属于低浊度水，超滤进水压强异常升高前，预处理混凝剂聚合氯化铝加药量过高，导致聚合氯化铝的水解、扩散、絮凝过程及其絮凝体沉降速度均较慢，聚合氯化铝水解产物随高密度沉淀池出水进入锅炉补给水系统，在流速较低区域即超滤系统析出，产生了铝盐的二次沉积〔4-5〕。

（2）原水没有加杀菌剂，导致水中的有机物及铝盐絮凝体等与生物黏泥通过物理吸附或化学作用〔6〕，形成的混合物加剧了超滤膜的污堵。

（3）超滤反洗膜通量偏小导致反洗产生的水剪切力没能有效地去除膜表面覆盖污垢；次氯酸钠溶液中有效氯浓度过低，达不到化学加强清洗效果，导致附着在膜表面的微生物不能有效清除。

图3 1号超滤清洗后进水浊度、压强及压差

图4 2号超滤清洗后进水浊度、压强及压差

图5 1号超滤运行进水浊度、压强及压差

图6 2号超滤运行进水浊度、压强及压差

3 措施及结果

3.1 措施

3.1.1 超滤化学清洗

2015年6月21日对超滤进行了化学清洗，先采用的碱氯洗（氢氧化钠+次氯酸钠），循环清洗过程中pH控制为12左右，次氯酸钠质量浓度为400 mg/L，温度控制为30～35℃，循环时间为2 h，循环结束后浸泡12 h左右，最后将系统冲洗至出水pH为7.0左右。碱氯洗完毕后进行酸洗（柠檬酸），循环清洗过程中pH控制为2左右，温度控制为30～35℃，循环时间为2 h，循环结束后浸泡12 h左右，最后将系统冲洗至出水pH为7.0左右。2015年6月22日化学清洗结束后，超滤投运，1号、2号超滤清洗后进水浊度、进水压强及跨膜差压趋势见图3、图4。

由图3、图4可以看出，超滤化学清洗后1号、2号超滤进水压强及跨膜压差均分别降至0.10、0.05MPa左右，清洗效果明显，超滤进水浊度因为原水预处理系统的调整也有大幅度下降。

3.1.2 降低预处理混凝剂加药量

控制混凝剂加药量为小型试验确定的3～5 mg/L，保证高密度出水浊度小于3 NTU，同时原水中加入次氯酸钠，控制次氯酸钠质量浓度为3～5 mg/L〔7〕。

3.1.3 提高反洗流量

在保证超滤反洗进水压强小于0.30 MPa的情况下，提高其反洗流量至495m3/h。

3.1.4 控制次氯酸钠溶液浓度

更换超滤反洗用次氯酸钠溶液罐溶液，使其有效成分达到控制标准（10%）。

3.2 结果

经过采取上述措施后，超滤系统运行1个月后1号、2号超滤进水浊度、进水压强及跨膜压差趋势见图5、图6（以2015年7月18日至2015年7月24日每天9时为例）。

由图5、图6可以看出，超滤系统运行1个月后1号、2号超滤进水压强及跨膜压差，均分别为0.10MPa和0.03MPa左右，超滤进水浊度因为原水预处理系统的持续调整和监督而降至0.5 NTU左右，运行过程中超滤系统进水浊度、进水压强及跨膜压差均保持稳定。

4 结论及建议

（1）原水预处理系统的正常运行是超滤系统稳定运行的基础，应加强高密度沉淀池进出水温度、浊度、pH等项目监督并及时进行调整，在保证高密度沉淀池出水合格的情况下，应尽量降低混凝剂加药量。

（2）超滤进水中含有适量的杀菌剂，可以减缓超滤膜的污染，保持超滤系统运行稳定，同时考虑到超滤后续为反渗透系统，建议超滤进水杀菌剂可换成非氧化性杀菌剂。

（3）超滤正常反洗及加强清洗对超滤系统运行非常重要，超滤反洗时要密切注意超滤反洗流量和反洗进水压强，目前现场配置的反洗水泵出力为350m3/h（1用1备），建议正常反洗时启动两台反洗水泵，通过调节反洗水泵频率，在保证反洗进水压强小于0.3MPa情况下，使其反洗膜通量达到250～300 L/（m2·h）。

（4）超滤运行过程中应密切监督其进出水浊度、压强及跨膜压差的变化，若出现异常应及时进行分析并解决。

［1］李亚娟，许臻，尹萍，等.超滤膜污堵原因分析及清洗［J］.热力发电，2013，42（9）：141-143.

［2］楼新民.超滤装置压差升高原因分析与对策［J］.热力发电，2010，39（9）：89-91.

［3］王立刚，林向红，田宇.聚合氯化铝絮凝剂在电厂水处理中的应用研究［J］.湖州师范学院学报，2015，37（2）：39-42.

［4］岳琳，郑建军，李迎春，等.混凝-超滤系统中混凝剂对絮体特性及膜污染的影响［J］.天津工业大学学报，2015，34（3）：12-15.

［5］张春波，张凤琴，王久生，等.错流超滤膜污堵原因分析及处理［J］.工业水处理，2014，34（1）：90-92.

［6］周柏青.全膜水处理技术［M］.北京：中国电力出版社，2006：44-48.

［7］严琳，马杰.改善超滤装置污堵的方法和措施［J］.华东电力，2013，41（9）：1967-1970.

图4 Fenton-臭氧组合工艺对印染废水的处理效果

3 结论

（1）实验表明，臭氧工艺对印染废水具有较好的处理效果，苯胺和COD均能达到排放标准。

（2）Fenton工艺对废水中的苯胺有较好的去除效果，但难以达标排放。Fenton与臭氧的组合工艺，可以达到排放要求，并可减少臭氧投加量。

（3）铁炭微电解工艺对COD和苯胺的去除效果相对较差，但可以部分提高废水的可降解性。

参考文献

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［7］胡洁，王乔，周珉，等.Fenton和臭氧氧化法深度处理化工废水的对比研究［J］.四川环境，2015，34（4）：23-26.

［作者简介］陈晓燕（1981—），硕士。电话：0571-86759717，E-mail：zm_syep@126.com。

［收稿日期］2016-09-20（修改稿）

Cause analysis and countermeasures on abnormally high influentpressure intensity ofultra-filtration

LiChanghai1，LiZhao1，Yao Yonghui2，Rong Hu2，Xiang Zhengmeng2，Zhao Jichen3
（1.Xi'an ThermalPower Research Institute，Co.，Ltd.，Xi'an 710054，China；2.Huaneng Anyuan PowerGeneration Co.，Ltd.，Pingxiang 337016，China；3.Beijing CM EnvironmentalProtection Engineering Corporation Ltd.，Beijing100083，China）

The causes of the abnormal rise of the influentpressure intensity in the ultra-filtration system of a boiler make-up water treatment system with 2×660 MW units in a power plant has been investigated and analyzed.It is thought that themain cause is that theworking conditionsofsecondary precipitation and ultra-filtration backwash of aluminum salt in the ultra-filtration system are notwell controlled，resulting in the rapid formation of fouling layers on the surface of ultra-filtration membrane.After having been cleaned，the influent pressure intensity of the ultrafiltration system can restore itsnormalvalue in a short time，and improve the control processes ofspotoriginalwater pretreatmentand ultra-filtration system.Afteraone-month running，the influentwater pressure intensity of the ultrafiltration systemmaintainsatabout0.10MPaand theultra-filtration system runssteadily.

water treatment；ultra-filtration；fouling；coagulant；chemicalcleaning

TK223.5+1

B

1005-829X（2016）11-0112-04

李长海（1982—），高工。电话：15929901500，E-mail：lching@126.com。

2016-09-15（修改稿）