浅析大出力超滤系统频繁化学清洗的原因及

引言

超滤是一种加压膜分离技术,即在一定的压力下,使小分子溶质和溶剂穿过一定孔径的特制的薄膜,而使大分子溶质不能透过,留在膜的一边,从而使大分子物质得到部分的纯化。超滤是以压力为推动力的膜分离技术之一,以大分子与小分子分离为目的。在超滤运行过程中,水溶液在压力推动下,流经膜表面,小于膜孔的溶剂(水)及小分子溶质透过超滤膜,成为净化液,比膜孔大的溶质及溶质集团被截流,随水排出,成为浓缩液。超滤运行过程为动态过滤,分离是在流动状态下完成的。溶质仅在膜表面有限沉积,超滤速率衰减到一定程度而趋于平衡,且通过清洗可以恢复。

超滤设备系统回收率高,所得产水水质优良,系统工艺设计先进,集成化程度高,结构紧凑,占地面积少,操作与维护简便,工人劳动强度低。超滤设备控制系统可根据用户具体使用要求进行个性化设计,结合先进的控制软件,现场在线监控重要工艺参数,避免人工误操作,多方位确保超滤系统长期稳定运行。超滤设备系统能耗低,生产周期短,与传统工艺设备相比,设备运行费用低,能有效降低生产成本,提高企业经济效益。

1概况介绍

我公司位于长江中下游区域,公司装机容量为4×1000Mw,目前在化学水处理系统中配有5台超滤系统,其中#3、#4、#5超滤采用的是龙源产中空纤维超滤膜,型号:LwU-P1150。由于这几台超滤出力较大,故超滤膜采用的是一台超滤几列膜并联运行。其中#3、#4超滤是两列超滤膜并联运行,每列两侧分别有超滤膜18和19根,单台超滤共计74根超滤膜,超滤系统额定出力为200t/h:#5超滤是三列超滤膜并联运行,其中两列两侧分别有超滤膜15和16根,另一列两侧分别有超滤膜15和15根,单台超滤共计92根超滤膜,超滤系统额定出力为250t/h。

2超滤运行中的常见问题

实际运行中,由于超滤系统长时间持续运行,在夏季汛期及冬季低水温期间,经常遇到超滤进水压力变大、跨膜压差增大的问题,导致超滤系统因为保护条件动作,自动停运超滤进水泵或连续进行反洗,无法正常运行,制水压力大,只能通过降低进水流量来运行,无法保持正常的供水量。进行常规的水力反洗及CEB酸洗、碱洗后均无果,必须进行超滤膜化学清洗方可解决超滤进水压力大、跨膜压差大的问题。

3超滤进水压力、跨膜压差大的主要原因

针对超滤系统在运行中进水压力变大、跨膜压差变大的现象,对超滤系统运行进行了长时间观察,对压差大的超滤系统拆下膜元件进行检查,总结下来引起超滤进水压力变大、跨膜压差增大的主要原因为超滤进水水质不佳、超滤反洗效果不佳及超滤进水水温偏低。

3.1超滤进水水质不佳

我公司原水水源为长江水,其浊度不稳定,随着季节、天气(下雨)的变化,长江水质变化较大。而为了保证原水预处理反应沉淀池的出水水质,一般投加的絮凝剂(PAC)剂量都会略微偏多一些,残余的絮凝剂随出水流入后继水处理设备系统中。反应沉淀池出水经过重力式空气擦洗滤池过滤后,又去除水中部分残留的絮凝剂,其余的絮凝剂就会进入化补水水处理系统中。这些残余的絮凝剂经过超滤系统时,被超滤膜截留。随着超滤系统的运行,这些截留在超滤膜表面的絮凝剂形成二次絮凝过程,絮凝产生的絮凝物无法透过超滤膜,在超滤膜表面慢慢积累,最终引起超滤系统进水压力变大,跨膜压差变大,产水率下降。由于这些絮凝物具有一定的黏性,所以超滤系统的普通反洗无法彻底去除,只能通过化学清洗的手段才能有效去除絮凝物。这一现象在水处理运行系统过程中无法完全避免,只能根据反应沉淀池进水水质,及时调整絮凝剂的投加量,在保证出水水质的情况下尽量减少残余絮凝剂,减少残余絮凝剂在超滤膜表面形成二次絮凝,堵塞超滤膜表面。

3.2超滤反洗效果不佳

因#3、#4、#5超滤为大流量超滤,所以超滤膜数量较多,总计74根和92根,因此在超滤膜排列上设计为两列和三列膜组件并列运行。但在超滤反洗的过程中,因受到管道阻力、弯头阻力等的影响,会产生偏流现象,影响超滤的反洗效果,具体表现在以下两个方面:

(1)在现场观察超滤的反洗过程,会发现超滤膜连接的反洗出水管道(半透明的)中,部分列的管道中有明显的水流动现象,部分列的管道中有黄褐色水出现(超滤膜表面经空气擦洗下来截留的杂质及二次絮凝产物),但该部分反洗出水因为反洗水量较小的原因(偏流)并没有经反洗排水管道排出,到反洗结束后,这些杂质及二次絮凝产物又随着正常运行时水的流向,积聚在超滤膜表面,导致超滤进水压力变大,跨膜压差增大。

(2)表现在超滤的产水浊度上。正常运行时超滤的产水浊度约在0.05NTU,但在超滤反洗结束后刚投运时,产水浊度最大会达到1.0NTU左右,经过3~5min后,超滤产水的浊度下降至正常数值,并在后继的产水过程中保持稳定。这是因为超滤膜表面的杂质及二次絮凝产物在超滤反洗中经过空气擦洗后,部分因空气擦洗的原因被破碎成更小的颗粒,但这些小颗粒并没能在反洗过程中经反洗排水管道排出,在超滤正常运行时,这些小颗粒透过超滤膜进入超滤产水之中,所以引起超滤反洗投运初期出水浊度大的现象。

超滤反洗效果不佳引起的超滤进水压力变大,跨膜压差增大现象在超滤系统运行过程中也无法完全避免,不过可以通过以下方法减少反洗水偏流的影响:

（1）优化设计管道管径,考虑管道阻力、弯头阻力、膜阻力等原因,从反洗水管进水母管至各列超滤膜反洗水管,设置合理的反洗管道管径。

（2）在每列超滤膜反洗管道进水处加装手动阀,经常根据现场反洗效果调整手动阀的开度,保证每列超滤膜都能得到充分的反洗。

（3）在每列超滤膜反洗管道进水处加装气动阀,对每列超滤膜分别进行反洗。不过该方法比较耗时及消耗反洗水量)根据列数,为正常反洗的2~3倍时间和水量),对制水设备紧张的单位不建议使用。

3.3超滤进水水温偏低

由于超滤膜的透水能力随着温度的升高而增大,在冬季低温期间,超滤系统的进水温度一般会降低到10℃左右,从而降低了超滤系统的进水流量,如要提高超滤进水流量至额定流量,则会提高超滤进水的压力。这个问题可通过提高超滤的进水温度来解决。首先,正常的反应沉淀池布置一般是露天模式的,这样的布置方式使得反应沉淀池的出水水温受气候的影响较大,可以在反应沉淀池上方加装防尘遮阳棚,在冬季对水温有保温作用,还可以避免扬尘污染反应沉淀池出水水质。其次,可在超滤进水之前加装换热器系统,通过换热器加热后的水进入超滤系统,保证进水温度在25℃左右。

4结语

以上是笔者对于本公司超滤系统运行中遇到的压差变大及进水压力变大问题分析出来的部分原因。随着经济的发展,大流量超滤系统的使用越来越普及,化补水制水系统的相关技术也在不断提升,设备运行中也会迎来许多问题,这就需要电厂化学工作人员不断学习新的知识、新的技术,加大对水处理设备的研究力度,使自身不断进步,从而更好地促进电厂化学水处理系统的发展。