望亭发电厂反渗透系统运行维护及管理

杨少华,张清

(望亭发电厂,江苏苏州 215155)

0 引言

反渗透水处理是当代先进的水处理脱盐技术,广泛应用于电力、化工、石油、饮料、制药、电子等行业,既用于生产除盐水、饮用水,也用于废水处理、物质回收与浓缩等领域。反渗透设备不仅可作为预脱盐装置,而且与其他预脱盐装置(如蒸发器、电渗析等)相比有明显优势。

1 反渗透工作原理

半透膜是广泛存在于自然界动植物体器官上的一种选择透过性膜,严格地说,是只能透过溶剂(通常指水)而不能透过溶质的膜。工业使用的半透膜多是高分子合成的聚合物产品。当把溶剂和溶液(或把2种不同浓度的溶液)分别置于此膜的两侧时,溶剂将自发地穿过半透膜向溶液(或从低浓度溶液向高浓度溶液)侧流动,这种现象叫渗透。如果上述过程中溶剂是纯水,溶质是盐分,当用理想半透膜将他们分隔开时,纯水侧会自发地通过半透膜流入盐水侧。纯水侧的水流入盐水侧,盐水侧的液位上升,上升到一定程度后,水通过膜的净流量等于零,此时该过程达到平衡,与该液位高度差对应的压力称为渗透压。当在膜的盐水侧施加一个大于渗透压的压力时,水的流动向就会逆转,此时盐水中的水将流入纯水侧,这种现象叫做反渗透。

2 运行中遇到的问题及对策

2.1 多介质过滤器出水浊度偏高

望亭发电厂反渗透系统在调试期间曾遇到多介质过滤器运行出水浊度偏高(一般为0.15～0.2 NTU),反洗后出水需经长时间冲洗才能达到出水要求且运行周期较短的问题。

2.1.1 可能存在的原因

(1)前期混凝过滤处理效果不理想,使进入多介质过滤器的进水水质较差,影响了多介质过滤器的运行。

(2)混凝剂及助凝剂加药量不合理或药品质量存在问题。

(3)多介质过滤器滤料存在问题。

(4)多介质过滤器反洗工艺存在问题。(5)在线表计存在问题。

2.1.2 整改措施

(1)检查机械搅拌澄清池和重力滤池出水,除澄清池斜管微生物繁殖较严重外,出水均符合要求。针对这个问题将杀菌剂的加药点前移至机械搅拌澄清池第1反应室,这样既能防止微生物在斜管的繁殖还会对澄清池因有机物含量过高影响混凝效果有一定的改善。

(2)混凝剂和助凝剂质量不存在问题,因为望亭发电厂其他系统也使用这2种药品。

(3)多介质过滤器内部检查未发现滤料有问题,也未发现因反洗工艺问题造成的滤料乱层现象,但在滤层中有助凝剂的残液。分析认为,助凝剂聚丙烯酰胺本身是一种高分子有机物,黏度较大,在配置药品时考虑到失效期的问题相对浓度较高,导致药品在滤层中黏附,这是多介质过滤器运行周期较短的主要原因。针对这个问题,望亭发电厂考虑到前期水质较好而停止了助凝剂的使用,过滤器运行周期可延长至12h。

(4)经校验,在线表计不存在问题。

排除以上几点后,望亭发电厂针对多介质过滤器出水浊度较高的问题进行了专项分析。考虑到望亭发电厂原水前期处理出水水质较好,水中悬浮物含量已降至很低,二次混凝形成的絮凝体主要为混凝剂本身,其结构较松散且受外力易断裂形成小颗粒的絮凝体,不能完全被多介质过滤器截留。针对该点,将原先设在进水泵进口的加药点(原先考虑是通过水泵进行药品的混合)改在水泵出口,以避免絮凝体被水泵打散。加药点移位后多介质过滤器出水浊度降至0.08NTU以下。

2.2 反渗透进水与浓水端压差较高

2.2.1 可能存在的原因

(1)反渗透进水受悬浮物污染,进水网格通道堵塞。

(2)反渗透进水网格通道受微生物繁殖污染。

2.2.2 整改措施

针对该问题,首先检查保安过滤器的运行情况,对其滤元检查未见异常。对SDI测定膜片检查发现有少量活性炭粉末,后经拆膜检查发现进水端有活性炭粉末。分析认为,活性炭机械强度不够,在反复反洗、空气擦洗后部分活性炭碎裂成粉末进入反渗透系统。后经更换活性炭后恢复正常。

2.3 脱盐率降低

2.3.1 可能存在的原因

(1)膜表面结垢或发生污染。(2)膜发生不可逆的降解。(3)膜设备发生机械损坏。

2.3.2 整改措施

(1)膜的降解主要是因为进水中含有氧化剂,导致膜发生不可逆的降解。考虑到望亭发电厂反渗透系统设置活性炭过滤器并添加还原剂,因此,进水中含有氧化剂的可能性不大。但从系统表计上分析,望亭发电厂碳床出水添加还原剂后的ORP(Oxidation-ReductionPotential)值为-200MV左右,整个水体呈还原性,有利于厌氧菌的生长和繁殖。这部分厌氧菌进入反渗透膜后会在膜面孳生,其分泌物会对膜系统产生一定的破坏。针对这个问题,望亭发电厂将ORP值调整控制到100～50MV,主要以反渗透进口余氯小于0.1mg/L即可。

(2)膜表面结垢或发生物污染。针对这个问题,望亭发电厂对反渗透膜进行了化学清洗。同时,望亭发电厂技术人员分析认为,在系统运行时还存在低流量运行时浓水排放流量不足的问题,在较低流量运行时,膜表面浓差极化现象较严重。针对这个问题,在运行时,规定了在不大于最大淡水回收率的前提下,必须保证二段浓水排放流量不小于最小浓水排放量。

(3)膜的机械损伤。通过对每段膜的淡水进行测定,发现一段和二段各有几根膜的出水电导较大,不排除发生机械损伤的可能性。

1)启停阶段膜系统受到很大的机械推力,每个膜壳的最末一层膜承受很大的机械应力,导致膜发生止推环损坏或膜损坏现象。但望亭发电厂使用变频泵和电动慢开阀来避免启停阶段压力突变,所以该问题不会很突出。

2)停运后的反渗透膜浓水侧或淡水侧因产生超过0.03MPa的“背压”,导致膜损伤。望亭发电厂浓水侧产生“背压”的可能性不大,首先浓水是低位排放,其次是浓水为电动调节阀,停运时可关闭。淡水侧产生“背压”的可能性是存在的,因为淡水出水一般不设置电动或气动关断阀,仅设置手动阀和逆止阀,停运时手动阀不会关闭,出水的严密性仅靠逆止阀保证。在1套运行1套停运的状态下,如逆止阀不严密极有可能发生淡水侧“背压”,长期的淡水侧“背压”会使卷式膜的膜袋损坏。针对这个问题,检查了逆止阀的严密性。

3)停运后发生膜的渗透现象,使膜面发生剥离。望亭发电厂因设计问题,低压水冲洗系统采用塑管,机械强度较差且低压冲洗水泵不设变频装置,启动时压力较大,多次发生管道断裂,致使低压水冲洗系统长期投运不上。因此,在系统停运后可能存在淡水向浓水侧的渗透现象和因浓差极化产生膜表面的结垢。针对该点,望亭发电厂改造了低压水冲洗系统,采用不锈钢管道,使停运后的低压水冲洗恢复正常。

3 结束语

对望亭发电厂反渗透系统进行以上有针对性的整改后,目前该系统运行较正常。多介质过滤器出水浊度从0.15～0.2NTU下降到0.06～0.08NTU,反渗透系统各段进水与浓水段间压差从0.3MPa下降到0.15～0.2MPa,各项技术指标均能达到设计要求。

[1]冯逸仙,杨世纯.反渗透水处理工程[M].北京:中国电力出版社,2000.

[2]安树林.膜科学技术实用教程[M].北京:化学工业出版社,2005.