超滤系统运行和维护技术总结

超滤系统运行和维护技术总结

梁财源曹丽萍（广东省粤泷发电有限责任公司，广东云浮5

摘要：简述了膜分离技术超滤在电力水处理的应用，特别总结阐述了超滤运行注意事项和超滤的化学清洗方法，对超滤系统的运行维护具有一定的指导意义。

关键词：膜分离；超滤；运行；维护；化学清洗

膜分离技术在近30多年发展非常迅猛，与常规方法相比具有能耗低、单级分离效率高、过程简单、不污染环境等优点。超滤作为膜分离技术的一种，在火力发电厂水处理中应用也日益广泛，总结和研究超滤系统运行和维护技术具有积极的意义。

粤泷发电公司2×135MW机组，补给水源取自泷江水，具有水源较好，低浊，低含盐量，低硬度，但含硅量偏高（胶体硅监测最小值2.1mg/L），有机物含量高的特点。超滤对胶体硅去除率可达99%以上，保证出水小于0.1mg/L，并可除去水中大于0.01um的颗粒，明显降低出水的浊度，还可除去水中大分子有机物。因此粤泷发电厂补给水处理系统设计引入了超滤技术。补给水制水流程为：预处理系统出水（或自来水，预处理为絮凝沉淀池+砂滤器）→变频泵→保安过滤器→超滤过滤单元→清水箱→清水泵→一级除盐系统+混床。

超滤装置采用法国Aquasource公司生产的L1B35型中空醋酸纤维膜，其内径小于1mm，膜的孔径仅为0.01μm。超滤装置主要由2组过滤装置、1套反洗装置、1套化学清洗装置组成。每组过滤装置最大出力为33t/h，反洗流量为80t/h。

1超滤系统的运行

1.1超滤前预处理。预处理系统是指原液在进入超滤装置之前去除各种有害杂质的工艺过程及设备。粤泷发电公司超滤采用的是全量过滤（死端过滤），即不排浓水，因此超滤进水浊度要求小于17NTU。粤泷发电公司预处理是一套集絮凝沉淀和砂滤于一体的自动设备，它采用时序全自动控制，能自动排泥，自动反洗。预处理的出水浊度常小于1NTU，并添加了NaClO，保证出水含有一定的余氯，防止了微生物的滋生，满足超滤进水要求。

在取水源的枯水期，由于水源受上游化工厂污染严重，有机物含量大，超滤通常使用自来水作为水源。自来水浊度通常小于0.5NTU，满足超滤进水要求。

1.2超滤前管路冲洗和盘式过滤器预过滤。由于超滤进水管采用镀锌管，进行管路冲洗可去除管道的浮锈，减少进水的铁含量。盘式过滤器为130um的机械过滤器，水中大于130um的大颗粒可被除去，以达到保护超滤膜组件的目的。盘式过滤器截留的污物，可通过设定时间进行自动反洗除去。

1.3超滤单元反洗。原水经滤筒通过滤膜时，由于水中杂质在超滤膜表面的截留，膜的过滤阻力逐渐增加，过滤水量会随时间下降，反洗可以恢复超滤膜的膜通量。

正常运行时超滤反洗分为加氯反洗和脱氯反洗，加氯反洗有助于防止微生物的滋生和有机物的洗脱，脱氯反洗是去除过量的余氯，以保证出水余氯合格，满足后面的除盐工艺。加氯反洗一般控制反洗水余氯为3~5mg/L。

1.4停机备用反洗。停机备用反洗，又称为解列加氯反洗，同正常运行的加氯反洗相同，作用在于防止微生物的滋生。

2超滤系统运行注意事项

2.1超滤运行指标。超滤配备仪表有出水余氯仪、反洗余氯仪、出水氧化还原电位仪、温度表和进出口压力表。运行中监测的指标如下：

超滤滤膜对pH适应较广泛，在电厂采用的原水一般都符合要求，因此pH只需定期监测。超滤膜的清水透过率与进水温度有关。在给定的压力下，透过膜的清水通量随温度的增高而增高。南方电厂一般符合要求，只作定期监测，北方电厂冬季可以通过预加热，提高进水温度，既可增加超滤效率，也为除盐工艺作准备。超滤进水保证一定的余氯可以防止微生物滋生损坏滤膜，一般控制在0.05~0.1mg/L。

超滤出水浊度是监测超滤过滤效果的主要指标，出现出水浊度超标时，可分别检查各滤筒的出水浊度，以确定哪个滤筒出现问题。出水余氯和ORP均为满足后续除盐工艺要求，可通过调节NaHSO3泵开度调节NaHSO3加入量，从而控制出水余氯含量。

2.2运行水锤现象的防止。超滤系统管道曲折，阀门繁多，运行工况较多，运行时经常会出现由于阀门开关缓慢而导致的水锤现象。水锤对超滤的滤膜和管道都会造成很大的损坏，粤泷电厂超滤投运一年后出现管道爆破现象，分析原因是由于长期的水锤现象造成的。经调试发现水锤现象是由于阀门和泵开关的时序不当造成的，如停泵时远端的阀门已关闭而泵未停运，启动泵时远端阀门未开启泵已早启动。粤泷发电公司通过修改阀门和泵的开关时序来消除水锤现象（使先开阀门后启泵，先停泵后关阀门）。

超滤系统滤筒设计压力0.30MPa，滤筒进出口运行压降≤0.10MPa，反洗系统设计压力0.30MPa。超滤过滤提升泵和反洗水泵均配备了变频器，使超滤启动时能逐渐加压，有效避免了压力超标造成的超滤膜损坏。停机时也是先降压后停泵，也减少了水锤的发生。

超滤管道和滤筒存在气体会影响超滤的过滤效果，容易对滤膜造成损坏。超滤管道和滤筒空气的排放是通过自动排气装置进行的，发现缺陷时要及时检修，不能关闭自动排气装置继续运行。

2.3超滤膜元件的检漏。超滤每个膜元件都由很多中空纤维管组成，其中任何一根断裂都会影响出水水质，为了保证出水质量，超滤膜元件断裂膜管时应进行查漏封堵。

通过对单个膜元件出水浊度的检测可发现膜管破裂的膜元件。膜管断裂的检查方法采用气压法，即在超滤膜元件的滤后水端通入压缩空气（0.02~0.05MPa），并在膜元件两端涂上肥皂水，通压缩空气后，断裂的膜管其端口会产生气泡，做记号并用环氧树脂封堵即可。

3超滤系统化学清洗

虽然反洗可以迅速恢复膜通量，提高产水量，但反洗并不能完全恢复膜通量，在运行3个月后，超滤装置进水压力会由正常情况下的50KPa升高到80KPa，膜筒出水压力维持正常情况下的30KPa，出水流量由33t/h降为25t/h，膜透过率由126L/（m2·h）降为86L/（m2·h），出水浊度0.20NTU升高至0.3NTU，说明超滤膜污堵，需要进行化学清洗。

3.1清洗药剂的确定。化学清洗时，根据膜元件污染的性质不同，需采用不同的清洗液。一般来说，用两种清洗剂联合连续清洗，以使两种清洗效果互补。

化学清洗步骤和化学清洗剂的选择取决于污染膜的化合物，可分为三种污染形式：（1）有机物污染型：用次氯酸钠清洗后，再另外用碱性清洗剂清洗。（2）有机物污染兼有金属化合物污染或硅渍：用次氯酸钠清洗后，再另外用碱性清洗剂清洗。（3）主要由铁和锰，或水中所溶的金属引起的污染：用酸清洗后，再用碱性清洗剂清洗。

超滤装置常用的化学清洗剂有：酸、碱、螯合剂、氧化剂。酸清洗剂主要去除氧化铁、金属硫化物、碳酸钙和磷酸钙等。碱清洗剂有磷酸盐和氢氧化物。碱清洗剂可使沉淀物松动、乳化和分散。常用的螯合剂有EDTA、柠檬酸。其中，EDTA常用于去除有机物，柠檬酸在酸性溶液中可以有效螯合铁离子。氧化剂主要是次氯酸钠，用于去除膜筒内的细菌藻类。甲醛也可用于杀菌灭藻，但因其对人体有很大的刺激作用，不易操作。为了合理选用超滤装置清洗药剂，必须确定造成超滤装置膜筒污堵的污染源。因此，在化学清洗前要对超滤进出水和反洗出水进行分析。

超滤装置运行水质分析表2：

（1）数据来源于日常水质全分析。（2）反洗水为运行时的加氯反洗水。

从表2中可以看出，超滤主要截留了胶体硅，胶体铁和有机物，因此超滤最可能受到胶体硅，胶体铁和有机物污堵。

超滤装置运行较长一段时间后，在线反洗余氯仪的溢流管和电极处黏有红褐色附着物，在线出水余氯仪的溢流管和电极处黏有绿色粘滑性附着物。对这两种附着物进行分析，定性确定褐色沉积物主要由铁铝化合物组成；绿色附着物放在坩锅内燃烧有蛋白质气味，放在10%的盐酸溶液中不溶解，但颜色变成了灰白色，说明该绿色附着物主要为有机物。根据以上分析，超滤装置膜筒中主要附着物为有机物、铁、悬浮物、胶体硅。由于超滤装置膜筒材料是醋酸纤维，其耐酸碱性能不佳，不宜使用氢氧化钠碱洗，同时考虑清洗成本并参考膜生产厂提供的清洗方法，采用了EDTA+磷酸三钠碱洗，并与柠檬酸酸洗相结合，间断使用次氯酸钠清洗的方案。

3.2清洗工艺。化学清洗前冲洗干净整个系统管路及溶液箱，然后停止超滤装置运行，关闭进水气动阀和手动阀，打开化学清洗装置出口阀和回水阀。清洗过程中主要监测清洗液温度、pH值、清洗压力和颜色变化。

（1）EDTA碱洗。根据溶液箱及管路体积，用超滤装置滤后水配制好1.0%的EDTA钠盐溶液，并用磷酸三钠调节溶液的pH值为10.5左右。启动化学清洗泵，调整出口压力在0.05MPa左右，使清洗液在超滤筒内循环。化学清洗液约有3/4由原水端回流至化学清洗箱，另外1/4清洗液透过超滤膜由滤后水进入化学清洗箱。清洗液循环1h后再浸泡1h。清洗采用动态循环与静态浸泡相结合。（2）柠檬酸酸洗。配制1%的柠檬酸溶液，用分析纯的氨水调节溶液的pH值为3左右。参照碱洗操作，也采用动态循环与静态浸泡相结合。（3）次氯酸钠清洗。将2L10%的次氯酸钠