反渗透非氧化杀菌剂加药对进水SDI的影响

蒋凯，朱孟奇，龙旭伟，陆佳丽

(1.杭州华电江东热电有限公司，杭州 311200； 2.南京理工大学，南京 210000)

0 引言

反渗透技术是一种高效、节能、易操作的液体分离技术。它以压力差为推动力，使溶剂(水)逆自然渗透方向作反向渗透，而溶质(无机盐、胶体大分子等)被截留，从而在膜的低压侧得到透过的溶剂，而在高压侧得到浓缩的溶液。该过程无相变发生，且具有脱盐率高、自控程度强等优点，在海水淡化、苦咸水脱盐、纯水制备等方面得到了广泛的应用。作为高效的水处理设备，反渗透设备的高效、稳定运行对于电厂除盐水制备工作有积极的意义[1]。

除盐水在火力发电厂中的主要作用是吸收化石燃料释放的化学能，将化学能转化为除盐水的内能(高温高压蒸汽)，高温高压蒸汽推动汽轮机带动发电机，最终转化为电能[1]。发电厂除盐水主要用于锅炉汽水系统、闭式循环水系统和部分系统冲洗等。高参数机组对除盐水品质的要求更高[1-2]。

反渗透过程对进水水质要求较高，若进水反渗透膜污染密度指数(SDI)不合格(SDI>4)，则不允许进入反渗透系统。进水水质差不仅造成水资源的浪费，还严重影响系统运行的稳定性。

1 情况简介

某燃气-蒸汽联合循环热电厂因供热用户较少，制水系统非连续运行。其化学补给水水源来自钱塘江支流，河水经混凝杀菌处理后，经过滤器和超滤装置后进入反渗透系统，如图1所示。由于该河流量较小、水质稳定性差、水中的有机物含量较高，反渗透进水需通过适当杀菌，控制水中微生物，才能保证水质稳定和SDI不超标[3-5]。

图1 反渗透系统工艺流程

2 反渗透进水SDI不合格原因分析

该厂超滤产水浊度较低(0.01～0.03 NTU)，设备运行稳定，且超滤水池中剩余水均为前一天系统正常运行时使用的反渗透进水(SDI<4)。使用SDI测定仪检测超滤水池中剩余水水质，取出测定仪膜纸后发现其表面黏滑。清洗超滤水池后， 反渗透入口SDI可以维持合格约半个月。

该厂针对反渗透入口SDI不合格的问题，整理、分析了在不同水温下系统运行的数据，见表1、表2。

表1 平均水温约为10 ℃时连续5天反渗透入口SDI

表2 平均水温约为20 ℃时连续5天反渗透入口SDI

对比数据发现，超滤产水的浊度与设备运行时长保持稳定时，不同温度下的SDI差别较大：表1中5天的SDI均小于4，处于合格范围；表2中5天的SDI仅有1天未超标。因此，水温很有可能是导致SDI不合格的关键因素。水温稳定于20 ℃以上时，反渗透进水SDI经常不合格，设备运行过程中必须将超滤水池中剩余的不合格水排尽，且用超滤产水对超滤水池进行反复冲洗(一般需要冲洗1～2次)才使反渗透入口的SDI降至4以内。

3 采取的措施

控制超滤水池中微生物的滋生是控制反渗透SDI超标的关键，可通过改变非氧化杀菌剂的加药点以及调整非氧化杀菌剂的加药规律来控制微生物的滋生。

3.1 设备改造措施

结合本厂实际情况，将原有的反渗透非氧化杀菌剂的加药点(反渗透给水泵后)调整至超滤水池中，如图2所示。将杀菌范围扩大至超滤水池并定期对超滤水池及其以后的设备杀菌，可有效地抑制水池内微生物滋生，控制反渗透进水水质。

图2 调整后非氧化杀菌剂的加药位置

3.2 运行控制加药规律

根据生产需要，该厂反渗透设备为一用一备。为保证设备安全可靠运行，需对比两种加药模式对设备的杀菌效果：模式1为每周四、周五对反渗透设备进行加药；模式2为每周一、周五对反渗透设备进行加药。两种加药模式加药量相同。

4 效果对比分析

4.1 加药点调整前超滤产水与超滤水池中存水水质

为对比加药点调整前反渗透入口SDI的变化，选取调整前连续10天平均水温超过20 ℃的水样进行数据对比。检测对象为水处理设备保持正常运行时，超滤产水与超滤水池中隔夜水的SDI值，如图3所示，图中横坐标1，2，…，10分别表示第1天，第2天，…，第10天。

图3 加药点未调整前超滤产水与超滤水池中存水的SDI的对比

从图3可知，超滤设备在正常运行时，产水水质完全符合反渗透进水控制标准，SDI保持在1.72～3.12。但是当这些合格的水在超滤水池中存放至第2天时，SDI有5天大于4。这说明SDI与水在水池中存放的时间长短有关，具体关系有待于进一步研究。

4.2 加药点更改后两种加药模式的效果对比

针对以上存在的问题，将非氧化杀菌剂加药位置移至超滤水池(如图2所示)，定期定量地投加非氧化杀菌剂以达到控制系统中微生物生长、降低反渗透入口SDI的效果。

图4为非氧化杀菌剂两种不同加药模式下对SDI的影响，图中横坐标1，2，…，10分别表示第1天，第2天，…，第10天。两种模式的取制水设备运行时长均为每天3～5 h，加药频率约为每半小时12 kg，对比两种模式连续10天的运行情况。

图4 超滤水池加非氧化杀菌剂两种加药模式下SDI的对比

由图4数据可知：采用模式1加药，10天中仅有1天SDI超标(SDI=4.17)，SDI范围为2.48～4.17，平均值为3.08；采用模式2加药，10天中SDI均合格，SDI范围1.98～3.27，平均值为2.38。在同样的周期、同样加药量的情况下，模式2要比模式1控制反渗透水质的效果更好。

通过理论分析与试验验证，确定了导致反渗透进水SDI不合格的主要原因，通过调整非氧化杀菌剂的加药位置以及加药规律，有效地控制了反渗透进水SDI的不合格次数，自2017年修改至今，SDI仅有少数不合格情况(通过提高加药频率已合格)，并且反渗透设备运行可靠，产水各项指标稳定。

5 节能效果分析

该厂因更改了非氧化杀菌剂的加药点并合理控制加药频率，使反渗透进水水质不合格次数大大降低，减少了不合格水的排放量，节省了水、药剂、用电等费用，并且大大降低运行人员的工作强度，见表3。

表3 加药点优化前后SDI不合格次数以及费用

6 结束语

(1)导致该厂反渗透进水SDI长期不合格的原因主要是水温较高时超滤水池中的微生物大量滋生。

(2)通过优化非氧化杀菌剂加药点并且合理控制加药模式，可以控制反渗透进水SDI不超标，提高了反渗透设备运行的经济性。

(3)因运行工况、环境条件的改变，加药模式需要根据实际情况做出相应的调整，以保证反渗透进水水质合格，提高反渗透设备运行的可靠性。