超滤系统运行管理探析
王新乔
湖北双环科技公司热电厂
【摘要】本文结合双环公司超滤系统实际情况，从超滤预处理、工艺参数的控制、化学清洗三个方面的运行管理进行了分析和探讨。
【关键词】超滤膜通量预处理运行管理化学清洗
前言
湖北双环科技股份有限公司热电厂现有4台75t/h、2台130t/h的中压锅炉，1台130t/h的高压锅炉，热电联产，供汽为主，发电为辅。正常生产时供一级除盐水450t/h，二级除盐水150t/h 。化水车间共有固定式阳离子交换塔9台（120 t/h台）、阴离子交换塔9台（120 t/h台），混合离子交换塔2台。由于源水水质恶劣、化学水处理工艺缺陷及设备能力不足，一、二级除盐水水质难以达到要求，除盐水中电导率及SiO2超标，特别是高压锅炉蒸汽中的SiO2含量严重超标，高压机组无法运行，严重影响生产。为满高压锅炉水质要求，公司在2003年10月投资650万元建设一套采用超滤反渗透技术生产二级除盐水220 t/h 的水处理装置，以满足高压锅炉用水的要求。1. 水质及系统情况
1.2原水水质
公司采用汉江的支流府河水为水源，河水经混凝、加氯、澄清和过滤处理后送往各用户，其处理水量3000T/H，到化水车间的典型的源水水质分析表如下：
名称含量名称含量
总固形物297mg/l HCO3－60 mg/l
总硬度 1.2 mmol/l SO42 -52 mg/l
总碱度 1.2 mmol/l Cl－50 mg/l
电导率280µs/cm Na+ 3.5mg/l
浊度2－10NTU PH 7.0
Ca2+41mg/l COD 5mg/l
Mg2+ 4.7mg/l Fe2+0.024mg/l
SiO2(胶体) 6 mmol/l SiO2(活性) 8 mmol/l
因水源为地表水，水质受季节影响较大，枯水季节（同年十月至次年四月）水质呈周期性恶化，总固形物高达800 mg/L，Cl－150－200 mg/L，活性SiO2 16 mg/L。
1.2 原制水系统流程如下
：
1.3 新增超滤（ＵＦ）和反渗透（ＲＯ）后的流程示意图如下：
2. 超滤预处理运行管理
原水在供排水车间混凝、澄清、过滤及加氯杀菌处理后（处理水量3000 T/H ），部分水通过公用管道送至化学车间（700T/H ）。因公用管道匀为钢管，运行过程中受其他用户的影响，水量水压波动大，整个管道中形成不规则的漩流及脉冲，水中含有铁锈、菌藻残留物、固体颗粒及破碎矾花等杂质，为防止这些物质对超滤的机械污堵，超滤的预处理显得尤为重要。我公司超滤预处理有粗滤和精滤二部分，粗滤采用四套逆流高效过滤器，直径3000mm，单套产水210 T/H；精滤采用二套20缠绕式滤芯过滤器，单套产水160T/H。
2.1高效过滤器的运行管理
高效过滤器的运行大致可分为三个过程，运行初期滤层阻力小，截污能力大，进水自中心向四周形成速度梯度，配水难以均匀，严重时在过滤器内形成局部死角，特别是过滤器中空气没有排尽时该状况更加严重，给菌藻类滋生繁殖创造极有利条件；运行中期，随着纤维束中心区域截污量的增加，自四周向中心阻力增加，配水趋于均衡，产水量及水质稳定；运行末期，截污能力已尽极限，浅层纤维束已形成阻力极大的滤饼，进出口压差迅速增加，深层纤维束随时有被穿透的可能，出口水质趋势于恶化。
运行初期和末期的监控是运行管理的重点，运行初期要使进水均匀，余气排尽，在保证产水量的情况下将进水适当截流，使过滤器内水流速度差降至最低，消除过滤死角，防止菌藻类滋生繁殖，在运行过程中随着产水量的变化逐渐增加进水量；在运行末期，严格监测进出口压差及产水浊度，压差超过0。2MPa或浊度超过2FTU时，过滤器退出运行进行气水洗。另外，过滤器在运行过程中不得停运，以防滤层紊乱及搅动影响产水质量。
过滤器的日常清洗通过上进水下进气的方式对流冲洗，保持进气强度在60L/s﹒m3左右，使纤维束充分搅动，达到截留物彻底脱落的目的。同时在运行之初，缓慢升压，废水外排，直到产水合格后并入系统。
高效过滤器长期运行后，由于菌藻类滋生繁殖、胶体与纤维束的静电吸引、有机物的污染等因素，造成运行周期短，截污能力下降，水气洗后压降不明显，就需要进行化学清洗。我们采用3%NaOH、0.5%NaCLO混合液，加热到30℃，浸泡滤料24小时后进行气水合洗，至PH≤8时结束，清洗后产水还原率可达98%以上，截污容量大于10㎏/m3。
2.2精密过滤器的运行管理
精密过滤器中缠绕滤芯采用承插式安装，工作侧与产水侧由“O”型圈分隔，因过滤器直径小（600mm），进出水没有设置配水装置，结构简单。在过滤初期，要缓慢进水，排尽空气，防止形成过滤死角及水锤冲击破坏闭封圈，造成进出水短路；在运行过程中，严格监测进出水压差，当压差大于0。1MPa时，必须对滤芯进行更换，否则，会造成出水筛板变形，滤芯与孔板密封不
严，进出水短路，产水水质恶化。更新滤芯后的首次投运，产水排放10～15分钟，防止线绒及检修残留物对超滤的污堵。
经过以上预处理后，超滤进水SDI在5左右，为超滤的稳定运行创造了良好的条件。
3. 超滤装置的运行管理和维护保养
3.1 超滤系统工艺装置情况
我公司超滤反渗透系统由武汉科梦发展有限公司设计调试，超滤采用一级一段部分循环连续式工艺流程，四组并联运行，浓水回流四组合一，单泵增压循环，每组挂超滤柱39支，单组产水76t/h，系统浓缩水排放8t/h。进水配置20μ过滤器二台及稳压调节门一台，以控制进水水质及进水压力。超滤反洗采用气水脉冲擦洗，配备反洗泵二台、空压机一台，反洗频率每二小时一次。超滤柱直径200mm，额定工作压力0.25MPa，产水量2t/h，滤膜为聚丙烯中空纤维膜，有良好的耐酸碱性和透气性能，截留分子量5000D，产水SDI≤3。另外，为使冬季超滤装置的正常制水，在总进水处安装表面式换热器一台，以提高水温（15℃—30℃），保证其产水量,同时，整个系统操作全部实行程控操作，劳动强度极低。
3.2运行参数和运行工况的调整及控制
3.2.1运行压力
超滤进水为清水泵出水，压力在0.55～0.65MPa，超过其运行压力，为此，在20μ后安装了一台JD745型多功能自动调压阀，使超滤进水压力在0.1～0.25MPa之间波动。根据聚丙烯膜的运行特性及原水水质状况，在一个化学清洗周期内（25天左右），在保证产水量300t/h的情况下，运行压力控制大致分为三个阶段，其曲线图如下：
3.2.2回流比
由于四组超滤浓水通过一台泵加压回流，并联运行，系统阻力各异，回流比难以控制。在总进水压力稳定后，通过调整各组浓水回流门控制单组回流比，在调整过程中各组运行工况相互干扰，很难保证四组回流比一致，一般控制在1：1～1：3范围，正是这种差异造成每过滤工况和过滤效果的差异，使四组膜通量不在同一均衡水平，因此，对并联系统而言，回流比的调整是涉及运行压力、产水量、膜通量、产水水质、清洗周期及运行效率的综合因素，其运行调整显得至关重要。
