電廠超濾膜元件儲存、安裝淺析

吳瑞瑞

摘要：超濾裝置作為一種精密過濾設備是電廠鍋爐補給水處理系統中必不可少的設備。由于超濾膜元件價格昂貴，且其活性易受溫度、水質影響，致使在超濾裝置安裝過中，超濾膜元件的儲存及安裝成為重點工作。儲存環境溫度過低會使膜元件保護液結冰，造成膜元件的損傷；安裝過程中，如果在沒有合格水沖洗條件下，就將膜元件安裝到位，會致使膜元件因長期干燥而發生損傷。綜上所述，在超濾裝置安裝過程中，熟悉膜元件的構成、性質及原理，科學規劃處理膜元件的儲存及安裝工作對化學水的凈化有重要意義。

關鍵詞：超濾裝置；超濾膜元件；儲存；安裝；溫度；水質

一、超濾膜簡介

1 超濾膜概述

超濾膜，是一種孔徑規格一致，額定孔徑范圍為0.001-0.02微米的微孔過濾膜，是超濾設備的核心，其以物理截留的方式去除水中一定大小的雜質顆粒。在壓力驅動下，溶液中水、有機低分子、無機離子等尺寸小的物質可通過纖維壁上的微孔到達膜的另一側，溶液中菌體、膠體、顆粒物、有機大分子等大尺寸物質被截留，從而達到篩分溶液中不同組分的目的。超濾膜是最早開發的高分子分離膜之一，在20世紀60年代實現了工業化、商業化。

2 超濾膜分類

超濾膜的分類有很多，主要按膜組件的不同、壓力驅動形式的不同、膜材料的不同等方式進行分類[1]。

（1）按照膜組件的不同分類：有管式超濾膜，板框式超濾膜，卷式超濾膜和中空纖維式超濾膜；

（2）按照壓力驅動形式的不同：可以分為內壓式和外壓式；

（3）按照膜材料的不同分類：有有機超濾膜和無機超濾膜兩種，其中有機超濾膜按材質又可以分：

①聚砜類，如聚砜（PS）、磺化聚砜（SPS）、聚醚砜（PES）等。用這種材料制膜，易成型，膜機械強度好，耐熱、耐化學性能也較好，是目前用得較多的材料；

②聚烯烴類，主要是聚丙烯（PP）和聚丙烯腈（PAN）。同聚砜相似，它的機械和化學性能較好。PAN的腈基是強極性基因，但PAN并不十分親水，通常引入另一種共聚單體（如醋酸乙烯酯或甲基丙烯酸甲酯），以增加鏈的柔韌性和親水性，從而改變其加工性；

③氟材料，目前主要用的是聚偏氟乙烯（PVDF）和聚四氟乙烯（PTFE），這種材料的超濾膜具有極優良的機械強度和耐高溫、耐化學侵蝕性性能，使用溫度-40～260℃，可在強酸、強堿和多種有機溶劑條件下使用，但成本很高；

④除上述材料外，還有聚氯乙烯（PVC）、聚砜酰胺、聚醚酮、聚脂肪酰胺、聚酰亞胺、聚醚酰亞胺等。

3 超濾膜產水量影響因素

（1）溫度對產水量的影響：溫度升高水分子的活性增強，粘滯性減小，產水量增加，反之則產水量減少，目前使用的膜元件運行溫度都控制5～45℃之間，在允許的溫度條件下，溫度系統約為0.0215/1°C，即溫度每上升一度，則相應的產水量增加2.15%，因此可以使用調節水溫的方法來實現超濾系統的產水量的穩定一致[2]；

（2）操作壓力對產水量的影響：在低壓時超濾膜的產水量與壓力成正比關系，即產水量隨著壓力升高而升高，但當壓力值超過0.3MPa時，即使壓力再升高，其產水量的增加也很小，主要是由于在高壓下超濾膜被壓密而增加透水阻力所致，因此在超濾系統設計應注意，實際操作中，任何時候操作壓力都不應超過0.3MPa，即使是瞬間超過也可能會損壞膜結構，甚至打破超濾膜[2]；

（3）進水渾濁度對產水量的影響：進水濁度越大時，超濾膜的產水量越少，而且進水濁度大更易引起超濾膜的堵塞，在確定超濾膜產水量時也應考慮進水濁度的影響，一般可采用以下方法降低濁度的影響：

①增加前級預處理降低原水濁度；

②使用錯流過濾方式，并降低系統回收率。

（4）流速對產水量的影響：流速的變化對產水量的影響不像溫度和壓力那樣明顯，流速過大時反而會導致膜組件的產水量下降，這主要是因為由于流速加快增加了組件壓力損失而造成的，因此在設計超濾系統流速時，一定要控制在給定的流速范圍內，流速太慢影響超濾分離質量，容易形成濃差。

二、超濾膜元件的儲存

在電廠建設過程中，由于供貨周期及施工特性等因素，“現需現供”模式無法滿足建設需求，設備物資基本都是根據需求規劃提前到場，由此決定，設備物資的存儲成為電廠建設的一項重要工作。

超濾膜元件價格昂貴，且其活性易受溫度、水質等因素影響，所以超濾膜元件的存儲不僅要有足夠的場地空間，而且存儲場地的環境也要滿足需求。目前，超濾膜元件都是帶有保護液封存的狀態到場，由于保護液的存在，水質因素對超濾膜元件的影響可以不予考慮，由此環境溫度成為儲存階段對超濾膜元件影響最大的因素。目前普遍使用的超濾膜元件適宜溫度在5～45℃范圍內，北方電廠建設過程中，要著重考慮環境溫度這一點。

三、超濾膜元件的安裝

超濾膜制成成品后，為防止膜水解、微生物侵蝕、凍結及收縮變型、膜失效等問題，需要對其進行封存并充入保護液。超濾膜元件安裝時，需要先把保護液放掉，再與超濾裝置配套管件相連。超濾膜失去保護液之后，必須確保每隔一星期用水沖洗保養一次膜元件，否則將導致超濾膜因干燥膜孔坍塌，從而嚴重影響膜的透過性和機械強度，這就要求膜元件放掉保護液安裝之前，要確保有水質合格的沖洗水。

在電廠建設中，超濾處理的前級一般都是原水預處理，水源通過原水預處理之后，懸浮物等粒子得到有效去除，水質達到沖洗膜元件的指標[4]。還是以廣東省中山嘉明電力有限公司3×390MW燃氣-蒸汽聯合循環熱電冷聯產工程項目為例，超濾膜元件在安裝之前，先是調試了原水預處理系統，在確保原水預處理系統線路貫通，且出水水質合格后，再將水引到超濾系統。超濾膜元件安裝之前，先用原水出水沖洗超濾管線，防止管道中的雜質污染超濾膜，管道沖洗完畢后，再進行膜元件的安裝，安裝結束后，原水預處理產水亦可以滿足超濾膜的沖洗保養。

超濾裝置本體管道沖洗是超濾管線沖洗工作的重點，也是難點，由于其與膜元件大量接口的存在，致使沖洗管線選擇及沖洗水排放成為難點。

在沖洗管線選擇方面，由于大量接口的存在，本體管道多點與大氣相通，致使管線沖洗過程中，本體管道無法起壓，沖洗水進入某一管道后直接在接口處流出，而不能流向與之相連的其它管道，針對此問題，需在超濾裝置本體管道加盲板，來控制水流方向，尤其是上部管道沖洗時，必須要在底部管道添加盲板，以免水流順著下部管道接口流走。

在沖洗水排放方面，由于大量接口的存在，排水口難以控制。當超濾裝置處在車間一層時，此問題相對來講還好處理，只需用彩條布等材料遮擋一下水流，使沖洗排水順著地面流向排水溝即可；當超濾裝置處在車間二層（上層）時，此問題就比較棘手，就不能直接允許沖洗水直接排向地面，此時應把超濾裝置本體管道與膜元件的接口封堵住，再布置臨時管道，將沖洗排水導走。

本文在超濾膜理化性質、超濾膜儲存及超濾膜安裝三方面進行了簡要論述，旨在總結超濾膜安裝過程中的一些注意事項，通過這些注意事項的總結，為以后的安裝工作提供參考性經驗，進而進一步規范超濾膜的儲存、安裝流程，為締造精品工程、向業主提供更優質的服務打下基礎。

參考文獻

[1]百度文庫：淺析超濾裝置在電廠化學水處理中的應用；

[2]百度文庫：影響超濾膜產水量的因素；

[3]電力建設施工技術規范：第6部分 水處理及制氫設備和系統（DL5190.6-2012）。

（作者單位：山東電力建設第三工程有限公司）