影響超濾反滲透系統長期穩定運行因素分析

王明浩　安長偉　侯世紅

【摘 要】 本文對通遼發電廠化學水系統超濾反滲透水處理系統運行維護分析總結，以利于系統長期穩定運行。

【關鍵詞】 超濾反滲透，運行，維護，延長膜壽命

1 概述

通遼第二發電廠三期工程采用超濾反滲透工藝作為一級除鹽系統，大大提高系統自動化水平和操作強度，減少傳統離子交換法酸堿消耗量。雙膜法水處理部件為進口產品，操作維護保證系統長期穩定運行至關重要，通過運行維護情況，總結探討一套切實可行方法使系統更加穩定完善，原水水質見（表1）所示。

2 超濾系統

根據原水性狀選擇高效運行方式，開發有效反沖洗和化學洗滌方法等成為膜分離技術能否實用化關鍵所在。針對原水水質特點，水源是地下水，水質比較穩定，水中鐵離子和膠體硅是造成超濾系統主要污染物。采取提高膜適用性，延長膜使用壽命方式。采用PVDF材質超濾膜，外壓式泉流過濾工藝具有產水流量大，出水水質穩定，反洗徹底優點。

2.1 提高膜抗污染性能方法

2.1.1 嚴格控制進水水質

系統進水水質要求在概要部分已經詳細給出，為避免雜質含量過高而對膜組件造成嚴重不可逆膜污染。控制進水是保證系統穩定前提條件。在項目中主要控制進水鐵和微生物含量，通過超濾系統總進水濁度儀進行檢測，如果超過報警值需要系統停車進行處理。

2.1.2 膜污染形式

膜污染主要有膜表面覆蓋污染和膜孔內阻塞污染兩種形式。松散層尚不足以表現出對膜性能產生影響，在水流剪切力作用下沖洗掉，膜表面上細膩層則對膜性能正常發揮產生較大影響。污染層存在有大量膜孔被覆蓋且該層內微粒及其他雜質間長時間相互作用極易凝膠成濾餅，增加透水阻力。需要對濾膜進行化學清洗.通過化學藥劑浸泡、沖洗、氣洗等手段使其恢復活性。

2.1.3 透水率對膜壓差的影響

透水率設定值通量為是67L/m2.h，此階段膜表面流速為0.08m/s，膜兩側壓差劇增，化學洗滌次數明顯增多，由于透水率值設定過高，冬季原水粘性系數增大，流速過小引起膠體以及高分子物質向膜表面沉降速度增大原因造成。后期對操作參數進行修正，將膜表面流速設定為0.14m/s，在低溫季節透水率設定為67L/m2.h，得到相對較穩定運行效果，膜兩側壓力變化平穩，化學洗滌次數明顯減少。在超濾膜操作過程中根據季節、水溫變化調節透水率和膜表面流速能使膜處理能力得到最大限度發揮，做到經濟、平穩地運行。

2.2 化學洗滌次數影響

試驗前期化學洗滌次數遠多于后期，膜兩側壓力變化及透水率穩定。膜兩側壓差迅速上升，用化學洗滌沒有得到預期效果。后期化學洗滌次數減少，附著物逐漸累積并長時間地壓縮形成致密壓縮濾餅，化學洗滌難以發揮作用，最終引起膜通量下降，壓差升高。透過率和反沖過程處于平衡狀態時雖然膜表面大顆粒、高分子物質沒有大量沉積，低分子物質仍在膜孔內逐漸附著積累導致膜孔內長期附著污染，無論膜兩側壓力有無明顯變化，根據原水水質定期進行藥物洗滌完全必要，由于系統進水鐵含量超標，化學清洗前需要對超濾膜進行高頻氣洗及浸泡保證超濾膜表面截留物，不板結，有利于提高系統清洗效果。

3 反滲透系統

反滲透系統是化學水系統除鹽的關鍵，提高反滲透膜的抗污染性決定系統長期穩定運行的關鍵。

3.1 反滲透系統污染形式

反滲透膜系統污染主要有有機物污染，碳酸鹽硫酸鹽硅酸鹽污染，消除減緩反滲透膜污染主要手段是通過化學加藥系統，包括加NaHSO3、加酸和阻垢劑三個系統，主要作用是保證RO組件長期保持較高脫鹽及產水能力.在反滲透給水中加入阻垢劑，能夠有效防止CaCO3、MgCO3 、MgSO4、CaSO4等垢類在反滲透膜上形成，延長反滲透使用壽命，保護反滲透系統正常運行.針對系統原水二氧化硅含量較高，采用高硅阻垢劑以延緩及防止在濃水側結垢，以延長清洗周期，延長膜的使用壽命。在反滲透前處理中為防止反滲透發生微生物污染，在超濾預處理系統水中加入了NaCl，而復合膜要求進水中必須除去殘余氯，在反滲透入口水中加入一定量還原劑NaHSO3使水發生脫氯反應，除去其中殘余氯防止膜系統被氧化，通過以上手段有針對性控制進水各種污染物質提高反滲透膜使用率。

3.2 采用機械方法保證反滲透膜性能

反滲透進口保安過濾器，內設5μPP熔噴濾芯，作用是截留來自原水產水中大于5μ顆粒進入反滲透系統，顆粒經高壓泵加速后可能擊穿反滲透膜組件，造成大量漏鹽情況，同時劃傷高壓泵葉輪。為有效保證保安過濾器有效過濾精度，需要對濾芯定期更換，更換周期最好控制在3個月以內，具體可根據保安過濾器進出口壓差做相應調整，系統停運后對反滲透進行沖洗十分必要，通過產品水對反滲透濃水側沖洗，防止反滲透膜濃水側高濃離子水在膜上結垢延長反滲透膜使用壽命，延長反滲透清洗周期。反滲透膜每次化學性清洗都會一定程度增加反滲透膜的透鹽率，因而系統運行中要盡量控制系統清洗周期。通過近幾年運行來看，清洗周期控制在6-8個月是比較經濟合理的。

3.3 合理操作維護

通過運行人員合理操作維護使系統啟動達到慢開，減緩高壓泵對反滲透膜的沖擊，控制合理回收率和產水流量，及時監測水進出口壓差以確定系統產水，有效運行手段對系統長期穩定運行起著至關重要作用。基本保證反滲透系統在一個長期穩定狀態下運行，系統脫鹽率一直在98%以上，有效保證化學水系統連續穩定運行。

4 結論

用壽命主要從運行維護方面加以控制完全可以實現。通過加強操作監管，藥劑投加控制，清洗周期控制等方式實現。超濾反滲透除鹽系統是一個高度自動化綜合系統，通過PLC及上位機實現對其系統整體控制，是保證系統長期穩定運行重要因素，再通過運行人員合理操作維護有效，最大程度延緩超濾、反滲透膜污染問題。大大提高系統處理效率，延長膜使用壽命。

參考文獻

[1] 膜科學與技，2000，20（3）：9-13

[2] 反滲透水處理系統工程 馮逸仙編著，中國電力出版社

[3] DL/T 5068 火力發電廠化學設計技術規程

[4] 超濾反滲透系統操作手冊