天生橋換流站反滲透裝置保安過濾器濾芯堵塞研究

笱成柳+++呂闖

摘 要：文章以實(shí)際案例為對(duì)象，介紹了反滲透裝置保安過濾器失效太快的問題，并經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得出：多介質(zhì)過濾器濾料堆積過高，導(dǎo)致反洗時(shí)濾料膨脹，堵塞濾帽，由于系統(tǒng)反洗不徹底，導(dǎo)致多介質(zhì)過濾器失效，最終導(dǎo)致出水水質(zhì)變差，堵塞保安過濾器。

關(guān)鍵詞：反滲透裝置；過濾器；堵塞

1 概述

反滲透技術(shù)是一項(xiàng)新的膜分離技術(shù)，它是依靠反滲透膜在壓力下使溶液中的溶劑與溶質(zhì)進(jìn)行分離的過程[1]。保安過濾器的主要作用是截留因前段未能去除的細(xì)小顆粒物、膠體、懸浮物等，以防止大顆粒物進(jìn)入高壓泵及反滲透膜，更好的保護(hù)反滲透膜[2]。反滲透技術(shù)在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)比較廣泛，但是在運(yùn)行過程中經(jīng)常會(huì)發(fā)生保安過濾器失效太快的問題[2]。為此本文以實(shí)際工程為例，重點(diǎn)分析了保安過濾器濾芯發(fā)生失效的原因，并通過實(shí)驗(yàn)討論解決方案。

2 實(shí)驗(yàn)分析

2.1 問題說明

天生橋換流站反滲透裝置保安過濾器濾芯堵塞狀況從2015年12月中旬投運(yùn)以來一直逐漸呈惡化趨勢(shì)，至2016年6月份重裝了碳過濾器的填料，將保安過濾器5μm濾芯更換為10μm濾芯，但仍未能解決問題。基本10μm的濾芯能堅(jiān)持10天不告警（壓差小于1.0bar），5μm的濾芯只能堅(jiān)持5天左右。為了充分使用濾芯，站內(nèi)一般都堅(jiān)持用到壓差接近2.5bar，而保安過濾器濾芯的壓差超限運(yùn)行又會(huì)使反滲透膜進(jìn)水壓力降低，產(chǎn)水水量降低，高壓泵進(jìn)水壓力低告警等，難以維系。而從水樣分析的結(jié)果來看，消防水池水是從萬峰湖中抽上來的湖水，水中膠體較多，添加絮凝劑后膠體沉淀，導(dǎo)致水的濁度上升，經(jīng)過預(yù)處理及反滲透的逐級(jí)凈化，濁度逐漸降低。樣品中砂濾和炭濾出水中含有絮狀沉淀，證明砂濾和炭濾過濾效果不理想，沒有達(dá)到預(yù)期。從濾芯樣品分析結(jié)果來看，現(xiàn)場(chǎng)堵塞濾芯的物質(zhì)為膠狀物，而不是活性炭顆粒。

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)分析初步總結(jié)出了可能導(dǎo)致保安過濾器堵塞的原因主要有兩種，即絮凝劑添加過量，過量的絮凝劑在砂濾、炭濾后段重新絮凝，導(dǎo)致產(chǎn)水中存在絮狀物；砂濾、炭濾罐上層濾料失效或過濾精度不夠，無法完成過濾效果。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)過程中需要注意保持反滲透高壓泵不開，僅開啟原水增壓泵；保持現(xiàn)場(chǎng)藥劑配比濃度不變，調(diào)節(jié)絮凝劑加藥泵的運(yùn)行頻率至10%，20%，30%，40%，50%，60%，70%，分別記錄在此藥劑濃度下的多介質(zhì)過濾器出水、炭濾出水及保安過濾器出水的濁度；最后根據(jù)實(shí)驗(yàn)的實(shí)際流量及加藥箱藥劑配制的濃度，繪制絮凝劑投加濃度——濁度曲線。

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

已知實(shí)驗(yàn)時(shí)的總產(chǎn)水流量為21.96m3/h，藥箱的藥劑配比濃度為2.5%，可以得出的絮凝劑投加濃度——濁度變化曲線，如圖1所示，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，絮凝劑的最佳配比濃度約為3ppm，低于該值則反滲透預(yù)處理的出水濁度上升，高于該值則會(huì)造成藥劑的浪費(fèi)。同時(shí)多出的部分藥劑會(huì)透過保安過濾器，造成反滲透膜的堵塞，剩余藥劑會(huì)被保安過濾器攔截，造成保安過濾器堵塞。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及計(jì)算，在額定流量下，反滲透系統(tǒng)所添加的絮凝劑含量約為1.2ppm，小于最佳投加值，說明保安過濾器堵塞的主因并非絮凝劑投加過量。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察，多介質(zhì)過濾器在反洗時(shí)出現(xiàn)大量的污染物，正洗后再次反洗，仍會(huì)洗出大量污染物，說明系統(tǒng)反洗不徹底；后經(jīng)觀察，發(fā)現(xiàn)多介質(zhì)過濾器反洗初期，反洗流量為2500L/min，后期下降至900L/min，說明在反洗過程中出現(xiàn)了堵塞的情況，因此判定：多介質(zhì)過濾器濾料堆積過高，導(dǎo)致反洗時(shí)濾料膨脹，堵塞濾帽，由于系統(tǒng)反洗不徹底，導(dǎo)致多介質(zhì)過濾器失效，最終導(dǎo)致出水水質(zhì)變差，堵塞保安過濾器。

原來設(shè)計(jì)的濾料填充高度為1100mm，罐體直段高度為1400mm，按照濾料50%的膨脹率，濾料填充高度應(yīng)不大于933mm。現(xiàn)有的折疊式大流量濾芯相對(duì)表面積大，納污能力強(qiáng)，但在滿足設(shè)計(jì)要求的情況下，過濾器體積小會(huì)導(dǎo)致整個(gè)過濾器納污能力下降，更換周期縮短。

3 改造措施

根據(jù)前面的實(shí)驗(yàn)分析，在活性炭過濾器和保安過濾器之間安裝帶自動(dòng)反洗功能的過濾器可以解決保安過濾器堵塞的問題。將多介質(zhì)過濾器和活性炭過濾器的濾料層減薄200mm，防止反洗時(shí)堵塞頂部濾帽，造成反洗強(qiáng)度不足。

建議將多介質(zhì)過濾器和活性炭過濾器的濾料按如表1和表2級(jí)配進(jìn)行改造。目前所用的保安過濾器直徑為219mm，若按照傳統(tǒng)熔噴式濾芯設(shè)計(jì)則需要約800mm直徑，約25根濾芯方可滿足制水要求，因此若將目前所用的保安過濾器換為熔噴式濾芯，受現(xiàn)場(chǎng)條件限制，可能無法施行，若換為客戶提出的袋式過濾器，則納污能力更差，因此，建議仍保留原有的保安過濾器。

4 結(jié)束語

本文通過實(shí)驗(yàn)分析對(duì)反滲透裝置保安過濾器堵塞的問題進(jìn)行了研究，認(rèn)為多介質(zhì)過濾器濾料堆積高度不宜過高，不能超過933mm，否則會(huì)反洗時(shí)濾料膨脹，堵塞濾帽。經(jīng)過改造多介質(zhì)過濾器和活性炭過濾器，可以保證保安過濾器不被堵塞。

參考文獻(xiàn)

[1]王曉香，王國(guó)義.反滲透裝置故障解決對(duì)策[J].中國(guó)設(shè)備工程，2016（1）：62-64.

[2]代海濤，馬龍，劉國(guó)強(qiáng).直流換流站閥外水冷系統(tǒng)外排水回收處理研究[J].山東電力技術(shù)，2015，42（2）：57-60.