热电厂反渗透系统污堵原因解析及处理

向磊， 陈刚

（中电环保股份有限公司， 南京 211102）

1 工程概况

某热电厂采用超滤和两级反渗透系统进行预脱盐， 再经混床除盐后作为供热机组锅炉补给供水。其原水水源有两路， 一路为河水， 经斜板澄清池加药沉淀和无阀滤池过滤后进入调节池， 另一路为盐厂生产排水， 经冷却后进入调节池。 两路水源汇合后进入预脱盐系统。 系统处理流程如图1 所示。

该系统在运行过程中， 发生了严重的生物污染现象， 本研究介绍了问题的分析、 处理及处理后的运行效果， 对热电厂反渗透系统污堵原因分析及应对措施， 具有一定的参考价值。

图1 水处理系统工艺流程Fig. 1 Process flow of water treatment system

2 一级RO 系统配置

一级RO 系统的保安过滤器采用6 支5 μm 大流量喷熔滤芯， RO 膜采用低压抗污染膜， 型号为BW30FR－400／34i。 单套装置排列方式为一级二段，膜压力容器组合数量为18 ∶9， 共计162 支膜元件。系统回收率为75%， 单套装置产水量为113 m3／h。

2.1 系统进水水量及水质

该系统进水水源中， 河水属于常规地表水， 有机物含量较高； 盐厂生产排水水质澄清， 含盐量较高。 两路水源经预处理后汇入调节池混合后进入预脱盐系统， 其COD、 硬度及硅等水质指标均满足一级RO 进水要求。 原水经预处理后， 水量及水质情况如表1 所示。

2.2 RO 装置运行状况

2019 年1 月系统正式运行， 同年6 月初系统运行较为稳定。 随着时间的推移， 至7 月中旬， 期间一级RO 保安过滤器污堵较快， 滤芯平均5～7 d更换1 次， 一级RO 各项运行参数均发生异常。 以1＃RO 系统为例， 进水压力明显上升， 段间压差特别是一段压差均逐渐增大， 产水量衰减至额定流量的80%， 系统整体出力无法达到设计要求。

表1 经预处理后的水量及水质Tab. 1 Water quantity and quality after pretreatment

3 存在原因分析及处理措施

3.1 装置检查及污堵物检测

拆开一级RO 保安过滤器和膜压力容器端盖观察， 发现进出口管道内壁、 滤芯及膜压力容器上均附有大量黄色絮凝状黏稠物， 膜元件端面长有黑色滋生物， 均伴有腥臭味。

将黄色絮凝状黏稠垢样及黑色滋生物垢样用烘箱烘干， 各取0.1 g 垢样置于马福炉中600 ℃高温灼烧2 h， 取出分别称重， 黄色垢样灼烧减少量约为85.4%， 黑色垢样灼烧减少量约为94.6%。 通过上述检测， 可以判断黄色垢样成分大部分是有机物， 同时还存在其他一些物质， 黑色垢样基本是有机物。由此可知系统存在严重的微生物污染现象。

3.2 微生物污染原因分析

对进调节池两路水源的处理设施进行观察， 发现河水侧斜板澄清池和无阀滤池里长有大量青苔，藻类生物滋生严重。 对次氯酸钠投加装置进行检查， 发现设备老化， 计量泵腐蚀严重， Y 型过滤器堵塞大量杂质， 未进行清理， 无法出药。 另外， 吸水井进化水装置原水箱的管线为DN 300 mm 碳钢管， 长达800 m 左右。

河水中存在一定量的细菌、 藻类等微生物， 春夏季节微生物会大量繁殖［1］。 由于吸水井距离化水装置管线较长， 在前端预处理系统不进行杀生处理或杀生不彻底的情况下， 来水进入化水处理系统，必然会导致系统发生有机物和微生物的污染。

3.3 处理措施

（1） 对杀菌剂投加装置进行检修， 更换计量泵，清理Y 型过滤器， 保持管路通畅。 调节杀菌剂装置加药量， 控制春夏两季投加量为0.6 ～ 1.0 mg／L，秋冬两季投加量可适当降低至0.3～0.6 mg／L。

（2） 由于水中余氯含量会逐渐消耗和衰减， 水体杀生作用会逐渐减弱， 为防止微生物再次繁殖，在超滤装置进水管道上增加一套杀菌剂投加装置，控制超滤产水余氯质量浓度为0.3～0.6 mg／L［2］， 对水体进行二次杀菌， 使系统始终处于灭活状态。

（3） 对前端预处理至一级RO 保安过滤器之间所有设备和管道用10% 次氯酸钠溶液进行一次冲击式杀菌， 控制水体余氯质量浓度约为40 mg／L，对微生物进行整体灭活， 然后将管道冲洗干净。 操作过程中应将保安过滤器与一级RO 系统隔开， 防止次氯酸钠溶液进入RO 系统对膜元件造成不可逆的损坏。

（4） 在一级RO 系统母管上增加一套非氧化性杀菌投加装置， 在气温较高的春夏两季定期投加非氧化性杀菌剂［3-4］， 每周2 次， 进行间歇式杀菌。

按照上述措施进行整改， 对系统管道及设备进行彻底杀菌， 同时增加1 套杀菌剂投加装置和1 套非氧化性杀菌剂投加装置， 并完成调试。

3.4 一级RO 膜化学清洗及数据对比

针对一级RO 膜微生物污染情况， 对膜元件进行离线化学清洗。 采用“杀菌→一次碱洗→二次碱洗→酸洗”的清洗步骤［5-6］， 分段清洗， 循环浸泡的清洗方式。 其中杀菌药品采用非氧化性杀菌剂， 有效成分为DBMNPA， 质量浓度控制在500 mg／L。 一、 二次碱洗主要药品采用质量分数为0.1% 的NaOH 和质量 分数为0.025% 的Na－SDS，pH 值控制在11 ～ 12。 酸洗采用质量分数为10%的柠檬酸， pH 值控制在2～3［7］。 按照上述步骤清洗， 一级RO 系统投运后各项参数均恢复正常。 清洗前后运行参数如表2 所示。

4 系统运行效果

该系统恢复正常生产后， 连续3 个月对一级RO 运行参数进行观测记录， 通过调节高压泵频率，在保持产水流量为113 m3／h， 回收率为75% 不变的情况下， 保安过滤器进出口压差、 进水压力、 段间压差及脱盐率变化情况如图2、 图3 所示。

表2 一级RO 清洗前后运行参数Tab. 2 Operation parameters before and after primary RO cleaning

从图2 可以看出， 保安过滤器进出口压差在投运2 个月内上升缓慢。 随着压差增大至0.025 MPa后， 滤芯滤孔逐步污堵， 压差上升加快， 在运行至第75 天时压差达到0.1MPa， 需更换滤芯。 拆开保安过滤器滤芯检查， 整体呈浅黑色， 未发现黏稠状物质， 因此可以判断滤芯未发生微生物污染， 且使用时间也在正常寿命周期内。

图2 保安过滤器压差及一级RO 进水压力的变化趋势Fig. 2 Variation trend of pressure difference of security filter and inlet pressure of primary RO

图3 一、 二段压差及脱盐率变化趋势Fig. 3 Variation trend of pressure difference and desalination rate in the first and second stages

一级RO 进水压力3 个月内从0.85 MPa 升至0.93 MPa， 增长幅度平缓， 变化趋势正常稳定。

从图3 可以看出， 3 个月内一级RO 一段压差从0.11 MPa 升至0.15 MPa， 二段压差从0.08 MPa升至0.1 MPa， 增长较小； 系统脱盐率从98.3% 降至98.1%， 系统整体运行较为正常稳定。 随着生产过程的持续， 一级RO 系统的运行参数如压力、 压差逐渐增大， 因此一般要求每半年进行一次维护性化学清洗。

5 结语

（1） 气温较高时， 水体极易滋生藻类和微生物， 前端预处理应适当增加次氯酸钠投加量， 同时应重点加强对加药装置的巡查和对水体中余氯含量的检测， 严防药剂不能投加的情况发生。

（2） 系统管线较长时， 应通过分段投加次氯酸钠， 增加杀生效果， 使水体始终处于灭活状态。

（3） 气温较高时， 可在反渗透系统进水中投加非氧化性杀菌剂进行间歇式杀菌。

（4） 若系统内微生物污染严重， 应对前端预处理至一级RO 保安过滤器之间所有设备和管道进行冲击式杀菌， 彻底灭活。