超滤性能问题的分析与改进

王春芹,王新娣，李文涛,王 强，薛 萍

（山钢股份莱芜分公司能源动力厂，山东莱芜 271104）

1 现状分析

莱钢化水车间型钢除盐水站班组担负着3 座130 t/h中温中压锅炉用除盐水、50 MW发电机用除盐水、65 MW 发电机用除盐水、特钢100 t电炉用除盐水、炼钢转炉用除盐水、型钢厂加热炉除盐水、烧结厂用除盐水、宽厚板用除盐水等生产和补给工作。外供除盐水量平均200 t/h,生产压力较大。除盐水生产工艺是“膜法脱盐+离子交换”，随着运行时间延长，设备老化严重，运行状态出现劣化，因此维护、保持设备的良好运行状态，是保质保量的除盐水生产、外供工作前提。然而,近年发现反渗透进水水质变差，使反渗透运行周期缩短，产水能力下降，造成生产成本升高，严重制约生产运行。通过调查分析,影响反渗透运行周期短的因素，主要体现在进水污染指数不合格；进水污染指数主要受超滤影响，据此分析是超滤出现了问题。见图1。

图1 影响因素饼形图

2 存在的问题

超滤是膜法除盐工艺中的重要设备之一，是反渗透设备的重要预处理工艺。正常超滤出水污染指数（SDI）在4以下，满足反渗透进水要求。如果超滤出现断丝，截污能力降低，出水污染指数就会升高，随着断丝膜元件的增加，污染指数突破4 以上，导致反渗透污堵增速，化学清洗频次增加，产能下降，严重影响除盐水的正常生产供应。

首先，对生产运行中的4 套反渗透预处理工艺超滤设备所有参数进行了统计分析,发现每套超滤膜元件中有2/3 以上存在断丝现象。其次，对超滤进水杀菌剂浓度进行分析，超滤进水杀菌剂浓度应控制在2～3 mg/L之间，调查发现杀菌剂浓度大部分在1～2 mg/L，还有部分3 mg/L 以上，杀菌剂浓度添加不合格。再者，对超滤定期清洗维护发现，清洗方式单一，只有碱洗，且清洗时间短，造成清洗效果不理想。最后，对超滤在线反洗工艺调查发现，氮气反洗压力0.5 MPa大于厂家承诺的0.2 MPa，反洗压力大也是造成超滤断丝的主要原因，同时没有反洗加药系统，使超滤反洗不彻底，反洗效果差。

3 改进措施

3.1 在线诊断处理

对1#～4#超滤进行了在线快速断丝诊断、处理，方法要点：（1）停运设备，借助气洗管道作为检漏气源，维持进气压力在0.1 MPa；（2）打开氮气底部进气阀，持续进气1～2 min，当氮气压入有断丝的超滤膜元件时，氮气就会从断丝处渗入，从产水中排出，没有断丝的氮气则从浓排管排出，超滤的产水管上有一透明管，当有气泡逸出时，判定为该膜元件有断丝；（3）当查出的超滤膜元件有断丝后，将有断丝的膜元件上边盖板打开，再重复此方法检漏一遍，就能准确找到哪根滤丝断裂，然后用堵漏签蘸专用胶水将确定的断裂滤丝堵住，待胶水干透粘固后，切下堵漏丝柄，盖上膜元件上边盖板，即可恢复运行。根据断丝情况进行了超滤膜的倒膜及更换，针对断丝不严重的膜元件进行了断丝堵漏，消除了超滤断丝问题。

3.2 严格杀菌操作

首先严控杀菌剂质量，每次卸杀菌剂前由值班人员对其进行浓度化验（浓度大约10%），合格后方可卸货。其次，增加两台杀菌剂泵，让超滤与杀菌剂泵一一对应，当超滤运行时自动启动对应的杀菌剂泵，避免了随着用水量变化而不能及时调控杀菌剂加药量的难题，解决了杀菌剂加药浓度不合格的问题。

3.3 优化化学清洗方式

将原来的单一的杀菌碱洗改为水汽碱洗-杀菌碱洗-酸洗三步清洗，并且延长清洗时间至36 h，采用高流量清洗。水汽碱洗即在清洗水箱中加入适当的碱液，一边进清洗液一边进氮气，控制清洗液流量20 t/h，控制氮气压力在0.2 MPa,超滤底部进水汽上部废液排出，清洗30 min。后转为杀菌碱，即在清洗水箱中加入适当的杀菌剂和碱液，控制清洗液流量70 t/h，清洗24 h。最后进行酸洗，即在清洗水箱中加入适当的柠檬酸，控制清洗液流量70 t/h，清洗12 h。清洗后超滤产水量达130 t/h，完成目标。

3.4 稳定气洗压力

为了控制进气压力，只能调控进口阀门，在没有压力表无法准确显示压力数值情况下，不能精准手动调控进口阀门，同时当氮气母管压力有变化时，也会造成气洗压力有变化。为此，车间探索出用减压阀组解决问题的思路。在超滤反洗进气母管适当的位置增加减压阀组，通过调节弹簧压力设定出口压力,利用膜片传感出口压力变化,通过导阀启闭驱动活塞调节主阀节流部位过流面积的大小，实现减压稳压功能。技改实施后，气洗压力稳定在0.2 MPa，避免了压力控制不当造成的超滤膜元件内中空丝破裂等问题，降低了超滤断丝概率，起到了良好效果。

3.5 其他

超滤系统只有定期反洗工艺，没有加强反洗工艺，随着超滤长时间运行，超滤反洗并不能完全冲洗掉粘附在上面的微生物等物质，降低了超滤的截污能力。增加一套加强反洗工艺，设定每运行20周期进行加强反洗一次，加强反洗药液为杀菌剂+盐酸。不但使反洗效果变好，同时也减少了超滤的化学清洗频次，取得预期目标。

系统设计的气洗工艺使用氮气，生产过程中为保证安全，反洗排水通过管道引入到室外排放，并且现场安装了固定式氧气检测仪保证安全使用。

4 实施效果

通过一系列的改进措施提升超滤工艺参数后，运行半年以来，没有发生超滤断丝现象，超滤产水量由80 t/h提高到120 t/h，出水污染指数由4.8以上降低为2.8 以下，提高了反渗透进水水质，降低超滤和反渗透反洗频次，降低了除盐水水耗，确保了膜法除盐设备的安全稳定运行。型钢除盐水站共有6套超滤，年节工业生水约10万t，节约维修成本30余万元。