超濾在赤峰熱電廠水處理中的應(yīng)用

韓鳳麗　郭紅梅

摘 要：隨著社會(huì)的發(fā)展，科技的進(jìn)步，超濾裝置以其技術(shù)先進(jìn)、性能可靠、自動(dòng)化程度高、操作簡(jiǎn)便而廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、化工、電力、電子、食品等行業(yè)中的物質(zhì)的分離與濃縮工藝過(guò)程。我廠用超濾裝置作為反滲透裝置的預(yù)處理，其出水完全能夠滿足一級(jí)RO進(jìn)水要求，且設(shè)備操作簡(jiǎn)單，出水穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：超濾原理；膜結(jié)構(gòu)；應(yīng)用；預(yù)處理；膜壽命

1 超濾原理

超濾（UF）是介于微濾和納濾之間的一種膜分離技術(shù)，以孔徑為0.005～1um的不對(duì)稱多孔性半透膜——超濾膜作為過(guò)濾介質(zhì)，在0.1～1.0MPa的靜壓力的推動(dòng)下，溶液中的溶劑、溶解鹽類和小分子溶質(zhì)透過(guò)膜，而各種懸浮顆粒、膠體、蛋白質(zhì)、微生物和大分子等被截留，以達(dá)到分離純化目的的一種膜分離技術(shù)。超濾膜截留溶質(zhì)的原因有吸附、架橋和篩分。由于膜孔徑比較小，故篩分為主要原因。

2 超濾裝置在我廠的使用情況

赤峰熱電廠B廠為2×135MW雙抽凝汽式供熱機(jī)組、兩臺(tái)440t/h循環(huán)硫化床鍋爐。鍋爐補(bǔ)給水量115.2t/h（冬季采暖期最大），鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)出力124t/h。原水為地下水，采用盤式過(guò)濾器—UF—雙極RO—EDI處理方式。超濾裝置作為化學(xué)水處理的預(yù)處理裝置，共設(shè)四套，每套出力53t/h，可單獨(dú)運(yùn)行也可同時(shí)運(yùn)行。原水水質(zhì)見下表：

我廠選用美國(guó)進(jìn)口KOCH公司生產(chǎn)的超濾膜組件，膜型號(hào)為V1072-35-PMC，材質(zhì)為聚砜（PS），中空纖維結(jié)構(gòu)，切割分子量為10萬(wàn)道爾頓。采用內(nèi)壓式過(guò)濾方式，即原水從中空纖維絲的內(nèi)中心通道流過(guò)，并透過(guò)膜成為產(chǎn)品水。通道為開放通道，無(wú)死角，不易堵塞，易于清洗。膜結(jié)構(gòu)為完全不對(duì)稱楔形結(jié)構(gòu)，即膜的過(guò)濾流道為楔型孔狀（倒喇叭口形狀），接觸原水的一側(cè)膜流通孔徑小，膜結(jié)構(gòu)致密，膜面光滑，越向外側(cè)孔徑逐漸變大，膜結(jié)構(gòu)逐漸疏松，在處理較差的原水時(shí)，膜表面不易堵塞。這種結(jié)構(gòu)，使膜具有更強(qiáng)的抗污染性能和更容易的清洗恢復(fù)性。該膜組件采用永久強(qiáng)親水性材質(zhì)，抗污染能力強(qiáng)，化學(xué)穩(wěn)定性好，特別適合于較差的原水水源，可允許廣泛的運(yùn)行和清洗范圍。超濾過(guò)程不發(fā)生相變，能耗較低。我廠采用循環(huán)過(guò)濾模式，如圖所示：

系統(tǒng)采用錯(cuò)流循環(huán)過(guò)濾方式，產(chǎn)水、回流比為1：1，濃水排放量為6t/h。即一部分水透過(guò)膜組件成為產(chǎn)品水，一部分水會(huì)流至超濾給水泵入口，循環(huán)運(yùn)行，以提高膜表面的運(yùn)行流速，避免雜質(zhì)粘附在膜表面，降低污染趨勢(shì)。運(yùn)行時(shí)采用恒流控制，根據(jù)每套超濾裝置的產(chǎn)水流量信號(hào)，自動(dòng)調(diào)節(jié)超濾循環(huán)泵的運(yùn)行頻率，調(diào)節(jié)超濾循環(huán)泵的出水流量和壓力，保證超濾產(chǎn)水流量的恒定，以避免超濾進(jìn)出水壓差過(guò)大、產(chǎn)水量過(guò)高造成膜的污染傾向過(guò)大。系統(tǒng)設(shè)置4臺(tái)超濾循環(huán)泵，與超濾裝置一對(duì)一對(duì)應(yīng)的變頻控制，以實(shí)現(xiàn)超濾恒流過(guò)濾。其出水指標(biāo)：微生物去除率R≥99%、濁度<0.2NTU、SDI<1.0、回收率≥93%。

超濾裝置運(yùn)行一段時(shí)間后，就會(huì)有一些雜質(zhì)粘附在膜表面，此時(shí)需要通過(guò)反沖洗將雜質(zhì)沖出膜元件，使之恢復(fù)原有過(guò)濾性能。經(jīng)調(diào)試確定，每隔30分鐘反洗1分鐘、快沖0.5分鐘。反洗水用超濾的產(chǎn)品水，由PLC控制，自動(dòng)完成。每個(gè)運(yùn)行過(guò)程均由運(yùn)行—反洗—正洗—運(yùn)行過(guò)程組成，根據(jù)時(shí)序控制循環(huán)進(jìn)行。反洗時(shí)在反洗水中加入適量的殺菌劑，以氧化剝離膜表面粘附的雜質(zhì)，提高反洗效果。

根據(jù)廠家要求，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行1—2個(gè)月之后需對(duì)膜元件進(jìn)行化學(xué)清洗，徹底將雜質(zhì)清除，但在我們實(shí)際運(yùn)行中，短時(shí)期內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)如下問(wèn)題：正常壓力下產(chǎn)品水流量下降量達(dá)到正常值的10～15%；為了維持正常的產(chǎn)品水流量，經(jīng)溫度校正后的給水壓力增加了10～15%；使用壓力增加了10～15%。超濾出口水SDI值始終在合格范圍內(nèi)，也就是說(shuō)設(shè)備和水質(zhì)狀態(tài)一直保持良好，這樣我們就延長(zhǎng)了化學(xué)清洗的時(shí)間。從2006年10月投產(chǎn)，2007年7月、2008年3月、2009年3月、2010年10月、2011年7月、2012年5月、2013年8月分別對(duì)四套超濾進(jìn)行化學(xué)清洗保養(yǎng)。廠家提供的技術(shù)參數(shù)：膜使用年限為5年。我們運(yùn)行至今已7年有余，出水依然穩(wěn)定，從未換過(guò)膜。

根據(jù)多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，要想設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)，以下幾點(diǎn)很重要：

1、首先設(shè)計(jì)合理。我廠采用進(jìn)口中空纖維膜，截留分子量10萬(wàn)道爾頓，確保預(yù)處理的水量與水質(zhì)。

2、定時(shí)檢查超濾入口水溫度、濁度，確保入口水質(zhì)合格，并且根據(jù)進(jìn)水指標(biāo)調(diào)整反沖洗間隔時(shí)間和運(yùn)行制水時(shí)間。

3、合適的操作壓力。壓力增大，透水通量上升，相應(yīng)地被膜截留的物質(zhì)越來(lái)越多，水力阻力增大，反而引起透水速率衰減，微粒也易于進(jìn)入膜孔道，因此應(yīng)盡量在低的壓力下運(yùn)行膜組件，以利于長(zhǎng)期通量的保持。

4、完善在線儀表，實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)的連續(xù)監(jiān)督，便于發(fā)現(xiàn)水質(zhì)異常，根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，正確判斷水質(zhì)變化趨勢(shì)，及時(shí)采取適當(dāng)措施。

5、嚴(yán)格按膜元件的使用說(shuō)明來(lái)運(yùn)行及維護(hù)，確保膜的運(yùn)行環(huán)境。

6、化學(xué)清洗要有針對(duì)性，根據(jù)原水水質(zhì)情況確定清洗方案。如：原水中Fe、Mn、Al、Ca、Mg等金屬離子含量高的情況下，采用1-3%的HCL進(jìn)行化學(xué)清洗；原水中COD、BOD及其它有機(jī)成份較高的情況下，采用1～3%的NaOH進(jìn)行清洗；如果單純用酸、堿等清洗劑效果較差，則在清洗時(shí)加入一些表面活性劑，如：酒精、EDTA、十二烷基苯磺酸鈉等以增強(qiáng)清洗效果?；瘜W(xué)清洗過(guò)程中，每一個(gè)步驟都應(yīng)嚴(yán)格把關(guān)。

結(jié)論：

運(yùn)行結(jié)果表明：根據(jù)水源水質(zhì)及用水要求，選擇合適的超濾膜組件，經(jīng)調(diào)試找出最佳運(yùn)行方案，運(yùn)行中認(rèn)真監(jiān)測(cè)、合理加藥，超濾出水完全能達(dá)到一級(jí)RO進(jìn)水要求。超濾裝置作為反滲透裝置的預(yù)處理，具有常規(guī)不可比擬的優(yōu)越性，對(duì)保證反滲透裝置的安全、穩(wěn)定運(yùn)行十分有利。它還可以提高反滲透裝置的回收率，使水的利用率進(jìn)一步提高。

參考文獻(xiàn)

[1]周柏青主編的《全膜水處理技術(shù)》中國(guó)電力出版社

[2]《TYUF系列超濾裝置操作維護(hù)使用說(shuō)明書》北京天元恒業(yè)水處理公司

作者簡(jiǎn)介

韓鳳麗（1967-），女，內(nèi)蒙古赤峰市，現(xiàn)職稱：技師，學(xué)歷：大專

郭紅梅（1969-），女，內(nèi)蒙古赤峰市，現(xiàn)職稱：技師，學(xué)歷：中專