鄭州燃?xì)獍l(fā)電有限公司全膜法化學(xué)水處理系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)報(bào)告

牛長軍

摘 要：文章介紹了鄭州燃?xì)怆姀S化學(xué)水處理設(shè)備運(yùn)行中遇到的異常問題，并針對異常問題進(jìn)行的化驗(yàn)分析，得出了初步的解決方案。希望通過文章的分析，能夠?qū)ο嚓P(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：鄭州燃?xì)怆姀S；化學(xué)水處理；自來水；有機(jī)物；解決思路；管理

1 概述

鄭州燃?xì)獍l(fā)電有限公司鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)采用的水源為鄭州市高新區(qū)市政自來水，系統(tǒng)采用碟片式過濾器+超濾+兩級反滲透+EDI處理形式，其中反滲透裝置采用的是芳香聚酰胺復(fù)合膜元件，超濾膜采用的是中空纖維膜元件。該系統(tǒng)從2014年起逐漸出現(xiàn)以下問題：

（1）原水（自來水）水質(zhì)波動(dòng)較大，初步判斷水中存在大量的微生物，對超濾、反滲透的正常運(yùn)行產(chǎn)生不利影響，需要對原水水質(zhì)進(jìn)行深度分析。

（2）超濾裝置運(yùn)行壓力和壓差增大，需要頻繁進(jìn)行化學(xué)清洗。2015年9月，已更換了#1、#2超濾裝置的膜元件。

（3）反滲透前的保安過濾器及一級反滲透膜元件的壓差頻繁增大，從2015年2、3月份起，保安過濾器濾芯平均運(yùn)行10天左右即失效（最短只能運(yùn)行一周時(shí)間），必須更換；每10天左右必須在線清洗反滲透膜。

為徹底解決以上問題，我們從2015年2月起，連續(xù)3個(gè)季度對化學(xué)水處理的水源情況、系統(tǒng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行了取樣分析、調(diào)查和評估，初步理清了解決思路。

2 水質(zhì)分析情況簡介（表1）

3 超濾、反滲透系統(tǒng)異常原因分析

超濾出水和自來水的CODMn含量幾乎相同，但經(jīng)過超濾水箱后，從反滲透進(jìn)水取樣，CODMn含量成倍升高（#1反滲透進(jìn)水升高為超濾出水的2.5倍，#2反滲透進(jìn)水升高為超濾出水的2.3倍）。由此可見，超濾水箱及其前后連接管道中已經(jīng)發(fā)生了微生物污染，超濾水箱和連接管道的內(nèi)壁上極有可能生成了生物黏膜。導(dǎo)致超濾裝置運(yùn)行壓力和壓差增大、反滲透保安過濾器頻繁污堵失效，被迫頻繁清洗反滲透膜的主要原因是原水中含有較多的微生物、有機(jī)物，從而導(dǎo)致超濾、反滲透系統(tǒng)中發(fā)生了微生物污染。

原水中的微生物主要包括藻類、細(xì)菌、真菌（霉菌、酵母菌）及其芽孢、孢子和病毒等，這些微生物普遍存在于地表水中（包括市政自來水）。對于反滲透系統(tǒng)，生物污染物開始時(shí)易在反滲透系統(tǒng)前端形成污染物，隨后擴(kuò)展到整個(gè)反滲透系統(tǒng)。反滲透在運(yùn)行過程中，濃水側(cè)微生物的滋生速度是很快的，微生物分泌的黏性液體與膜表面截留的污染物一起形成黏性的污堵層，使膜的透水率大幅降低，形成反滲透膜元件的生物污染。生物污染導(dǎo)致反滲透組件間的進(jìn)出口壓差迅速增加，膜元件產(chǎn)水量下降。膜元件一旦產(chǎn)生生物膜，清洗就非常困難。因?yàn)樯锬さ酿じ搅O強(qiáng)，很不容易清除。清洗后殘留的生物膜將是運(yùn)行后微生物再次繁殖的滋生地，細(xì)菌的再次繁殖速度將更快。因此，對于反滲透水處理系統(tǒng)，微生物的防治是預(yù)處理的最主要任務(wù)之一，尤其是對于以地表水或廢水為水源的反滲透系統(tǒng)更是如此。良好的反滲透預(yù)處理工藝設(shè)計(jì)和有效的運(yùn)行中殺菌處理是非常重要的。

4 解決思路

造成公司化學(xué)水處理系統(tǒng)的膜處理設(shè)備近一年多來頻繁發(fā)生生物污染的根本原因是近一年多來自來水水源發(fā)生了變化，水中微生物及微生物的營養(yǎng)物質(zhì)均有所增加。根據(jù)公司的具體情況，擬對反滲透的預(yù)處理工藝進(jìn)行適當(dāng)?shù)募几?，并提出兩個(gè)技改方案：

4.1 方案A

方案A是在超濾裝置和反滲透裝置之間增設(shè)活性炭過濾器，并在超濾前投加氯系殺菌劑，如次氯酸鈉或氯氣，以控制超濾系統(tǒng)（含超濾水箱）中的微生物。

氯系殺菌劑能夠使許多微生物快速失去活性。殺菌的效率取決于氯的濃度、水的pH值和接觸時(shí)間。為了有效控制微生物的滋生，建議超濾進(jìn)水的余氯含量控制在0.5～1.0mg/L范圍內(nèi)；反應(yīng)時(shí)間控制在20～30min。氯的加藥量需要通過調(diào)試確定，因?yàn)樗杏袡C(jī)物也會(huì)消耗氯。采用加氯殺菌，最佳的pH值為4～6。

由于芳香聚酰胺復(fù)合膜反滲透膜元件的耐氧化性較差，對進(jìn)水余氯有嚴(yán)格要求（不得大于0.1mg/L），因此必須設(shè)法消除反滲透裝置進(jìn)水中的余氯。活性炭過濾器具有吸附余氯的作用，活性炭是一種優(yōu)良的還原劑，而余氯有很強(qiáng)的氧化性，因此活性炭對余氯的吸附不僅是一種物理吸附，并且伴隨著氧化還原化學(xué)反應(yīng)?；钚蕴课接嗦鹊幕瘜W(xué)反應(yīng)為：

2Cl2+C+2H2O→4HCl+CO2↑

由于上述反應(yīng)的存在，活性炭過濾器對余氯的去除率很高，活性炭吸附Cl2非常迅速，Cl2在濾層中停留時(shí)間一般為1～2min已足夠。但是，余氯對活性炭微孔的破壞也很嚴(yán)重。常見的問題是活性炭顆粒容易破碎形成碎末，不僅活性炭損耗大，而且炭末可能會(huì)帶入活性炭過濾器的出水中。因此，不宜用活性炭直接吸附較高含量的余氯，應(yīng)該預(yù)先加入還原劑（如NaHSO3），消耗掉大部分的余氯后，再利用活性炭吸附剩余的余氯。

活性炭過濾器在吸附水中余氯的同時(shí)還可有效吸附超濾出水中的有機(jī)成分，降低反滲透系統(tǒng)（含保安過濾器）中微生物滋生的風(fēng)險(xiǎn)。

4.2 方案B

方案B是在方案A的基礎(chǔ)上，同時(shí)在超濾系統(tǒng)之前增加直流混凝過濾系統(tǒng)。該系統(tǒng)中的過濾器可采用多介質(zhì)過濾器或PCF纖維過濾器，原有的碟片過濾器可以拆除。這是因?yàn)樗此|(zhì)發(fā)生變化后，碟片過濾器的過濾效果難以滿足超濾裝置對進(jìn)水水質(zhì)的要求。碟片過濾器能夠過濾去除水中的固體顆粒等懸浮物質(zhì)，但對水中的膠體物質(zhì)、微生物、有機(jī)物沒有去除能力。

由于地表水水源中的微生物可視為膠體，帶有負(fù)電荷，通過混凝澄清、凝聚過濾等手段可除去相當(dāng)多部分的微生物。去除水中膠體物質(zhì)（含微生物）的最佳水處理工藝是混凝+澄清+過濾工藝，最常用的混凝澄清設(shè)備是機(jī)械加速澄清池，但由于公司水處理車間不具備建造機(jī)械加速澄清池的場地條件，因此可以考慮采用直流混凝過濾，或者直接過濾的工藝。

《火力發(fā)電廠化學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》（DL/T5068-2006）在水的預(yù)處理中指出，“地表水、海水預(yù)處理宜采用沉淀（混凝）、澄清、過濾。懸浮物含量較小時(shí)，可采用接觸混凝、過濾或膜處理”。

直流混凝就是將混凝劑投加到一般過濾器的進(jìn)水管道內(nèi)，為了保證混凝劑在進(jìn)入過濾器前能很好的和水混合，并完成水解過程，加藥地點(diǎn)應(yīng)設(shè)在水進(jìn)入過濾器前至少50d（d為管徑）距離處。

5 結(jié)束語

（1）鄭州燃?xì)獍l(fā)電有限公司化學(xué)水處理系統(tǒng)使用的原水為高新區(qū)市政自來水，該自來水的水質(zhì)近一年多來發(fā)生了明顯改變，有機(jī)物、微生物含量明顯增加，其原因是高新區(qū)自來水的水源從原先的黃河“九五灘”深層地下水逐漸變成了地下水和黃河地表水的混合水。

（2）鄭州燃?xì)獍l(fā)電有限公司超濾、反滲透水處理系統(tǒng)發(fā)生的異常情況主要有：超濾運(yùn)行壓力、壓差增大；反滲透保安過濾器頻繁污堵失效，反滲透膜元件壓差增大被迫頻繁化學(xué)清洗等。發(fā)生這些問題的主要原因是原水中含有較多有機(jī)物、微生物，而現(xiàn)有預(yù)處理工藝缺乏去除有機(jī)物、微生物的有效措施，導(dǎo)致超濾、反滲透系統(tǒng)發(fā)生了生物污染：超濾膜、超濾水箱、連接管道、反滲透膜中生成微生物黏膜，僅靠化學(xué)清洗難以解決，問題不斷重復(fù)發(fā)生。

（3）為了解決超濾、反滲透系統(tǒng)發(fā)生生物污染的問題，應(yīng)采取必要的技改措施，增加能夠有效去除水中有機(jī)物和微生物的工藝設(shè)備。同時(shí)，在日常運(yùn)行管理方面必須采取若干針對性的措施來防止超濾、反滲透系統(tǒng)中微生物的滋生繁殖，預(yù)防微生物黏膜的形成。

參考文獻(xiàn)

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