微濾中空纖維膜污堵的原因分析與對策

張振東

(山西興能發電有限責任公司，山西 古交 030206)

山西興能發電有限責任公司(下稱古交電廠)鍋爐補給水以汾河水庫地表水為水源，經西山煤電集團給排水公司凝聚、澄清、過濾處理后供水。其水質特點是低濁度、硅含量高、腐殖質及膠體類大分子有機物占有較大比例。針對原水水質特點，古交電廠鍋爐補給水處理工藝中采用“多介質過濾器+超濾”進行預處理，以保證后續除鹽系統的正常運行。

1 古交電廠補給水處理流程

古交電廠補給水系統由一個完整的預處理系統(機械過濾+ 微濾)和一個完整的脫鹽系統(兩級RO+EDI)以及監測控制系統所組成。工藝流程如下:

原水→混合式加熱器→絮凝劑加藥→雙濾料機械過濾器→微濾裝置→過濾水箱→過濾水泵→阻垢劑、還原劑加藥→保安過濾器→高壓泵→一級反滲透(RO)裝置→中間水箱→中間水泵→氫氧化鈉加藥→保安過濾器→高壓泵→二級反滲透(RO)裝置→二級反滲透水箱→EDI 升壓泵→電除鹽保安過濾器→EDI 裝置→緩沖水箱→升壓泵→除鹽水箱→除鹽水泵→熱力系統。

2 古交電廠超濾系統

古交電廠微濾系統由浙江歐美環境公司提供，膜組件為SFP－2660 中空纖維外壓膜，膜孔徑位0.1～0.2μm。預處理超濾裝置共有6套設備，每套設備裝有36支膜組件，最大產水量為52 m3/h，最大濃水排放量為12 m3/h，濃水側設有錯流排放，最小流量為0，水的回收率為80%～95%。微濾設備自動化程度高，采用運行—反洗—運行交替的全流過濾方式，設備每運行1 h，正洗1 次，每運行2 h，夾氣反洗1次，反洗時系統加入殺菌劑，并控制反洗排放水余氯為0.3～0.5 mg/L，反洗水取自微濾部分產水。

3 微濾系統運行中出現的問題

古交電廠微濾裝置于2005年3月投運制水，投運初期設備運行穩定，系統出力為27～35 m3/h(進水壓力為0.10～0.15 MPa，出水壓力0.08 MPa 左右，進水溫度20℃～25℃)，2006年11月1日至10日，超濾系統出現污堵現象，進水壓力明顯增大，直線上升為0.38～0.42 MPa，出水壓力0.08 MPa 左右，系統出力為7～15 m3/h，。微濾裝置跨膜壓差增大，出力減小，嚴重影響了制水系統的正常運行并危及機組的正常供水。

4 微濾系統污堵的原因分析

2006年11月10日將古交電廠微濾裝置的中空纖維取出觀察發現，膜組件進口處有明顯的高分子聚合物，呈棕黃色、黏稠狀，取樣分析后判斷該污染物主要是微生物及菌類造成的有機物污染。打開微濾裝置膜組件出口發現有大量灰白色鹽類沉淀，手捏成松散小塊，上有小孔，積鹽厚度約為10 cm，并深入微濾出口中空纖維中。取樣置于鹽酸中有大量氣泡產生，且易溶于鹽酸，分析化驗其成分斷定該污染物主要成分為碳酸鹽沉積物和次氯酸鈉結晶物。

通過對系統進行全面檢查，并結合古交電廠原水水質特點對微濾設備污堵的原因進行分析，分析結果如下:

1)殺菌劑加藥量偏低，殺菌不徹底。

古交電廠微濾裝置采用運行—反洗—運行交替運行方式，設備每運行1 h，自動正洗、發洗1 次，反洗時間約40 s，每運行2 h，夾氣反洗1 次，反洗時間約45 s。設備只有在反洗時才在反洗水中加入NaClO殺菌劑，即設備每運行2 h，加藥約1.5 min，而古交電廠原水為汾河水庫地表水，有機物含量高，菌類等微生物占有較大比例，因此，殺菌劑加藥時間短，加藥量少，造成預處理殺菌效果差，導致微生物及菌類對膜組件的進水側產生嚴重的有機物污染。

2)部分雜質隨加藥進入微濾系統，次氯酸鈉藥液結晶。

殺菌劑加藥箱為2 臺1 m3環氧樹脂材料罐體，隨著運行時間的延長，加藥箱內壁防腐層出現破損，環氧樹脂加藥箱的內塑材料(多為碳酸鈣成分)部分溶解在次氯酸鈉溶液中。在微濾設備反洗時，加藥泵將含有雜質的殺菌劑加至微濾膜產水側，加之，設備長期運行后部分次氯酸鈉藥液在微濾膜產水側結晶。微濾設備反洗后投運設備制水時，因產水壓力低，不能將隨加藥進入設備的雜質及長期運行而形成的次氯酸鈉結晶物帶出膜組件，從而導致沉積物逐漸增加，進而達到10 cm的厚度，并深入微濾出口中空纖維中，造成微濾膜組件產水側堵塞，嚴重影響了系統的出力。

3)反洗用氣減壓閥故障，加速了膜組件的污堵。

對微濾膜組件進行夾氣反洗的目的，就是利用壓縮空氣在組件內纖維之間爆破形成的震蕩，使附著在膜纖維表面的污染物得以剝落，并被沖洗水帶走，從而達到強化沖洗效果和節約反洗耗水的目的。反洗進氣量的控制是通過對反洗進氣壓力的控制來完成的，反洗用氣通過減壓閥使進氣壓力控制在0.1 MPa左右。微濾裝置出現污堵現象后，對系統進行全面檢查，發現反洗用氣減壓閥故障，出口壓力幾乎為零，不能使附著在膜纖維表面的污染物得以剝落，沒有達到夾氣反洗的目的與效果，在一定程度上加速了微濾設備膜組件的污堵。

5 保證微濾系統正常運行采取的措施

針對上述造成微濾設備膜組件污堵的原因，提出并實施了一系列改進措施。

1)改變加藥方式，增大殺菌劑加藥量。

為了防止微濾設備長期運行后膜組件產水側形成次氯酸鈉結晶物而發生污堵，在超濾設備反洗時停止向系統加入殺菌劑，然而為了更有效地徹底殺菌，經與歐美廠家協商后，將機械過濾器前加的絮凝劑改為殺菌劑，并嚴格控制微濾裝置產水的余氯為0.5～0.7 mg/L。同時為了防止細菌變異后對單一的NaClO殺菌劑產生抗藥性而減弱殺菌效果，每月定期向微濾系統加入COOT－513C 非氧化性殺菌劑，進行在線殺菌。

2)更換加藥箱，嚴格控制殺菌劑質量。

為了防止環氧樹脂加藥箱防腐層破損后產生的機械雜質隨殺菌劑進入系統，將原2 臺1 m3的殺菌劑加藥箱更換為2 臺1 m3抗腐蝕的PE 塑料桶。同時，加強對微濾用氧化劑次氯酸鈉的化驗監督，以保證藥品質量，從而保證微濾設備殺菌質量及控制可能進入系統的雜質。

3)定期進行化學清洗。

原水預處理的好壞，只能解決膜組件被污染程度的快慢問題，而無法從根本上解決污染問題，因此，為防止膜組件再次出現嚴重的污堵而影響制水，每年定期對微濾裝置進行一次全面的化學清洗?；瘜W清洗藥品選用0.1%NaOH+0.2%NaClO 溶液清洗有機物及微生物污染;用2%的檸檬酸溶液清洗鐵污染、碳酸鹽結晶污堵以及部分膠體污染。清洗過程采用先酸洗后堿洗的方式。清洗液由清洗裝置打入系統進行多次循環并靜置。進行酸洗時，控制清洗液的pH=2，浸泡時間為60 min，進行堿洗時，控制清洗液的pH=10，浸泡時間為120 min。

4)其它方面的措施。

a)加強人員的培訓工作，提高運行人員的專業技術水平，運行人員應控制好運行指標，特別是微濾產水余氯的控制。b)做好各運行表計的維護和校驗，保證各儀表指示準確可靠。c)加強對微濾系統的全面巡檢，發現設備異常及時聯系檢修人員處理。

6 結束語

古交電廠微濾裝置膜組件發生污堵后，經過查找原因，研究分析后采取了一系列措施。

通過調整補給水預處理的加藥方式，延長了微濾設備的使用壽命;嚴格控制進入微濾設備殺菌劑的質量及對設備定期進行化學清洗，使微濾設備各項運行指標恢復到了設計標準，并能夠保持長期穩定運行，進而為發電機組的安全經濟穩定運行提供了堅實基礎。

［1］韓曉寶.微濾膜的污染與清洗保養［J］.山西電力，2008(1):22－24.