引言

超濾是一種加壓膜分離技術(shù),即在一定的壓力下,使小分子溶質(zhì)和溶劑穿過一定孔徑的特制的薄膜,而使大分子溶質(zhì)不能透過,留在膜的一邊,從而使大分子物質(zhì)得到部分的純化。超濾是以壓力為推動(dòng)力的膜分離技術(shù)之一,以大分子與小分子分離為目的。在超濾運(yùn)行過程中,水溶液在壓力推動(dòng)下,流經(jīng)膜表面,小于膜孔的溶劑(水)及小分子溶質(zhì)透過超濾膜,成為凈化液,比膜孔大的溶質(zhì)及溶質(zhì)集團(tuán)被截流,隨水排出,成為濃縮液。超濾運(yùn)行過程為動(dòng)態(tài)過濾,分離是在流動(dòng)狀態(tài)下完成的。溶質(zhì)僅在膜表面有限沉積,超濾速率衰減到一定程度而趨于平衡,且通過清洗可以恢復(fù)。

超濾設(shè)備系統(tǒng)回收率高,所得產(chǎn)水水質(zhì)優(yōu)良,系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)先進(jìn),集成化程度高,結(jié)構(gòu)緊湊,占地面積少,操作與維護(hù)簡便,工人勞動(dòng)強(qiáng)度低。超濾設(shè)備控制系統(tǒng)可根據(jù)用戶具體使用要求進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì),結(jié)合先進(jìn)的控制軟件,現(xiàn)場在線監(jiān)控重要工藝參數(shù),避免人工誤操作,多方位確保超濾系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行。超濾設(shè)備系統(tǒng)能耗低,生產(chǎn)周期短,與傳統(tǒng)工藝設(shè)備相比,設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用低,能有效降低生產(chǎn)成本,提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

1概況介紹

我公司位于長江中下游區(qū)域,公司裝機(jī)容量為4×1000Mw,目前在化學(xué)水處理系統(tǒng)中配有5臺(tái)超濾系統(tǒng),其中#3、#4、#5超濾采用的是龍?jiān)串a(chǎn)中空纖維超濾膜,型號:LwU-P1150。由于這幾臺(tái)超濾出力較大,故超濾膜采用的是一臺(tái)超濾幾列膜并聯(lián)運(yùn)行。其中#3、#4超濾是兩列超濾膜并聯(lián)運(yùn)行,每列兩側(cè)分別有超濾膜18和19根,單臺(tái)超濾共計(jì)74根超濾膜,超濾系統(tǒng)額定出力為200t/h:#5超濾是三列超濾膜并聯(lián)運(yùn)行,其中兩列兩側(cè)分別有超濾膜15和16根,另一列兩側(cè)分別有超濾膜15和15根,單臺(tái)超濾共計(jì)92根超濾膜,超濾系統(tǒng)額定出力為250t/h。

2超濾運(yùn)行中的常見問題

實(shí)際運(yùn)行中,由于超濾系統(tǒng)長時(shí)間持續(xù)運(yùn)行,在夏季汛期及冬季低水溫期間,經(jīng)常遇到超濾進(jìn)水壓力變大、跨膜壓差增大的問題,導(dǎo)致超濾系統(tǒng)因?yàn)楸Ｗo(hù)條件動(dòng)作,自動(dòng)停運(yùn)超濾進(jìn)水泵或連續(xù)進(jìn)行反洗,無法正常運(yùn)行,制水壓力大,只能通過降低進(jìn)水流量來運(yùn)行,無法保持正常的供水量。進(jìn)行常規(guī)的水力反洗及CEB酸洗、堿洗后均無果,必須進(jìn)行超濾膜化學(xué)清洗方可解決超濾進(jìn)水壓力大、跨膜壓差大的問題。

3超濾進(jìn)水壓力、跨膜壓差大的主要原因

針對超濾系統(tǒng)在運(yùn)行中進(jìn)水壓力變大、跨膜壓差變大的現(xiàn)象,對超濾系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行了長時(shí)間觀察,對壓差大的超濾系統(tǒng)拆下膜元件進(jìn)行檢查,總結(jié)下來引起超濾進(jìn)水壓力變大、跨膜壓差增大的主要原因?yàn)槌瑸V進(jìn)水水質(zhì)不佳、超濾反洗效果不佳及超濾進(jìn)水水溫偏低。

3.1超濾進(jìn)水水質(zhì)不佳

我公司原水水源為長江水,其濁度不穩(wěn)定,隨著季節(jié)、天氣(下雨)的變化,長江水質(zhì)變化較大。而為了保證原水預(yù)處理反應(yīng)沉淀池的出水水質(zhì),一般投加的絮凝劑(PAC)劑量都會(huì)略微偏多一些,殘余的絮凝劑隨出水流入后繼水處理設(shè)備系統(tǒng)中。反應(yīng)沉淀池出水經(jīng)過重力式空氣擦洗濾池過濾后,又去除水中部分殘留的絮凝劑,其余的絮凝劑就會(huì)進(jìn)入化補(bǔ)水水處理系統(tǒng)中。這些殘余的絮凝劑經(jīng)過超濾系統(tǒng)時(shí),被超濾膜截留。隨著超濾系統(tǒng)的運(yùn)行,這些截留在超濾膜表面的絮凝劑形成二次絮凝過程,絮凝產(chǎn)生的絮凝物無法透過超濾膜,在超濾膜表面慢慢積累,最終引起超濾系統(tǒng)進(jìn)水壓力變大,跨膜壓差變大,產(chǎn)水率下降。由于這些絮凝物具有一定的黏性,所以超濾系統(tǒng)的普通反洗無法徹底去除,只能通過化學(xué)清洗的手段才能有效去除絮凝物。這一現(xiàn)象在水處理運(yùn)行系統(tǒng)過程中無法完全避免,只能根據(jù)反應(yīng)沉淀池進(jìn)水水質(zhì),及時(shí)調(diào)整絮凝劑的投加量,在保證出水水質(zhì)的情況下盡量減少殘余絮凝劑,減少殘余絮凝劑在超濾膜表面形成二次絮凝,堵塞超濾膜表面。

3.2超濾反洗效果不佳

因#3、#4、#5超濾為大流量超濾,所以超濾膜數(shù)量較多,總計(jì)74根和92根,因此在超濾膜排列上設(shè)計(jì)為兩列和三列膜組件并列運(yùn)行。但在超濾反洗的過程中,因受到管道阻力、彎頭阻力等的影響,會(huì)產(chǎn)生偏流現(xiàn)象,影響超濾的反洗效果,具體表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面:

(1)在現(xiàn)場觀察超濾的反洗過程,會(huì)發(fā)現(xiàn)超濾膜連接的反洗出水管道(半透明的)中,部分列的管道中有明顯的水流動(dòng)現(xiàn)象,部分列的管道中有黃褐色水出現(xiàn)(超濾膜表面經(jīng)空氣擦洗下來截留的雜質(zhì)及二次絮凝產(chǎn)物),但該部分反洗出水因?yàn)榉聪此枯^小的原因(偏流)并沒有經(jīng)反洗排水管道排出,到反洗結(jié)束后,這些雜質(zhì)及二次絮凝產(chǎn)物又隨著正常運(yùn)行時(shí)水的流向,積聚在超濾膜表面,導(dǎo)致超濾進(jìn)水壓力變大,跨膜壓差增大。

(2)表現(xiàn)在超濾的產(chǎn)水濁度上。正常運(yùn)行時(shí)超濾的產(chǎn)水濁度約在0.05NTU,但在超濾反洗結(jié)束后剛投運(yùn)時(shí),產(chǎn)水濁度最大會(huì)達(dá)到1.0NTU左右,經(jīng)過3~5min后,超濾產(chǎn)水的濁度下降至正常數(shù)值,并在后繼的產(chǎn)水過程中保持穩(wěn)定。這是因?yàn)槌瑸V膜表面的雜質(zhì)及二次絮凝產(chǎn)物在超濾反洗中經(jīng)過空氣擦洗后,部分因空氣擦洗的原因被破碎成更小的顆粒,但這些小顆粒并沒能在反洗過程中經(jīng)反洗排水管道排出,在超濾正常運(yùn)行時(shí),這些小顆粒透過超濾膜進(jìn)入超濾產(chǎn)水之中,所以引起超濾反洗投運(yùn)初期出水濁度大的現(xiàn)象。

超濾反洗效果不佳引起的超濾進(jìn)水壓力變大,跨膜壓差增大現(xiàn)象在超濾系統(tǒng)運(yùn)行過程中也無法完全避免,不過可以通過以下方法減少反洗水偏流的影響:

（1）優(yōu)化設(shè)計(jì)管道管徑,考慮管道阻力、彎頭阻力、膜阻力等原因,從反洗水管進(jìn)水母管至各列超濾膜反洗水管,設(shè)置合理的反洗管道管徑。

（2）在每列超濾膜反洗管道進(jìn)水處加裝手動(dòng)閥,經(jīng)常根據(jù)現(xiàn)場反洗效果調(diào)整手動(dòng)閥的開度,保證每列超濾膜都能得到充分的反洗。

（3）在每列超濾膜反洗管道進(jìn)水處加裝氣動(dòng)閥,對每列超濾膜分別進(jìn)行反洗。不過該方法比較耗時(shí)及消耗反洗水量)根據(jù)列數(shù),為正常反洗的2~3倍時(shí)間和水量),對制水設(shè)備緊張的單位不建議使用。

3.3超濾進(jìn)水水溫偏低

由于超濾膜的透水能力隨著溫度的升高而增大,在冬季低溫期間,超濾系統(tǒng)的進(jìn)水溫度一般會(huì)降低到10℃左右,從而降低了超濾系統(tǒng)的進(jìn)水流量,如要提高超濾進(jìn)水流量至額定流量,則會(huì)提高超濾進(jìn)水的壓力。這個(gè)問題可通過提高超濾的進(jìn)水溫度來解決。首先,正常的反應(yīng)沉淀池布置一般是露天模式的,這樣的布置方式使得反應(yīng)沉淀池的出水水溫受氣候的影響較大,可以在反應(yīng)沉淀池上方加裝防塵遮陽棚,在冬季對水溫有保溫作用,還可以避免揚(yáng)塵污染反應(yīng)沉淀池出水水質(zhì)。其次,可在超濾進(jìn)水之前加裝換熱器系統(tǒng),通過換熱器加熱后的水進(jìn)入超濾系統(tǒng),保證進(jìn)水溫度在25℃左右。

4結(jié)語

以上是筆者對于本公司超濾系統(tǒng)運(yùn)行中遇到的壓差變大及進(jìn)水壓力變大問題分析出來的部分原因。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,大流量超濾系統(tǒng)的使用越來越普及,化補(bǔ)水制水系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)也在不斷提升,設(shè)備運(yùn)行中也會(huì)迎來許多問題,這就需要電廠化學(xué)工作人員不斷學(xué)習(xí)新的知識、新的技術(shù),加大對水處理設(shè)備的研究力度,使自身不斷進(jìn)步,從而更好地促進(jìn)電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)的發(fā)展。