超滤在赤峰热电厂水处理中的应用

韩凤丽　郭红梅

摘 要：随着社会的发展，科技的进步，超滤装置以其技术先进、性能可靠、自动化程度高、操作简便而广泛应用于医药、化工、电力、电子、食品等行业中的物质的分离与浓缩工艺过程。我厂用超滤装置作为反渗透装置的预处理，其出水完全能够满足一级RO进水要求，且设备操作简单，出水稳定。

关键词：超滤原理；膜结构；应用；预处理；膜寿命

1 超滤原理

超滤（UF）是介于微滤和纳滤之间的一种膜分离技术，以孔径为0.005～1um的不对称多孔性半透膜——超滤膜作为过滤介质，在0.1～1.0MPa的静压力的推动下，溶液中的溶剂、溶解盐类和小分子溶质透过膜，而各种悬浮颗粒、胶体、蛋白质、微生物和大分子等被截留，以达到分离纯化目的的一种膜分离技术。超滤膜截留溶质的原因有吸附、架桥和筛分。由于膜孔径比较小，故筛分为主要原因。

2 超滤装置在我厂的使用情况

赤峰热电厂B厂为2×135MW双抽凝汽式供热机组、两台440t/h循环硫化床锅炉。锅炉补给水量115.2t/h（冬季采暖期最大），锅炉补给水处理系统出力124t/h。原水为地下水，采用盘式过滤器—UF—双极RO—EDI处理方式。超滤装置作为化学水处理的预处理装置，共设四套，每套出力53t/h，可单独运行也可同时运行。原水水质见下表：

我厂选用美国进口KOCH公司生产的超滤膜组件，膜型号为V1072-35-PMC，材质为聚砜（PS），中空纤维结构，切割分子量为10万道尔顿。采用内压式过滤方式，即原水从中空纤维丝的内中心通道流过，并透过膜成为产品水。通道为开放通道，无死角，不易堵塞，易于清洗。膜结构为完全不对称楔形结构，即膜的过滤流道为楔型孔状（倒喇叭口形状），接触原水的一侧膜流通孔径小，膜结构致密，膜面光滑，越向外侧孔径逐渐变大，膜结构逐渐疏松，在处理较差的原水时，膜表面不易堵塞。这种结构，使膜具有更强的抗污染性能和更容易的清洗恢复性。该膜组件采用永久强亲水性材质，抗污染能力强，化学稳定性好，特别适合于较差的原水水源，可允许广泛的运行和清洗范围。超滤过程不发生相变，能耗较低。我厂采用循环过滤模式，如图所示：

系统采用错流循环过滤方式，产水、回流比为1：1，浓水排放量为6t/h。即一部分水透过膜组件成为产品水，一部分水会流至超滤给水泵入口，循环运行，以提高膜表面的运行流速，避免杂质粘附在膜表面，降低污染趋势。运行时采用恒流控制，根据每套超滤装置的产水流量信号，自动调节超滤循环泵的运行频率，调节超滤循环泵的出水流量和压力，保证超滤产水流量的恒定，以避免超滤进出水压差过大、产水量过高造成膜的污染倾向过大。系统设置4台超滤循环泵，与超滤装置一对一对应的变频控制，以实现超滤恒流过滤。其出水指标：微生物去除率R≥99%、浊度<0.2NTU、SDI<1.0、回收率≥93%。

超滤装置运行一段时间后，就会有一些杂质粘附在膜表面，此时需要通过反冲洗将杂质冲出膜元件，使之恢复原有过滤性能。经调试确定，每隔30分钟反洗1分钟、快冲0.5分钟。反洗水用超滤的产品水，由PLC控制，自动完成。每个运行过程均由运行—反洗—正洗—运行过程组成，根据时序控制循环进行。反洗时在反洗水中加入适量的杀菌剂，以氧化剥离膜表面粘附的杂质，提高反洗效果。

根据厂家要求，当系统运行1—2个月之后需对膜元件进行化学清洗，彻底将杂质清除，但在我们实际运行中，短时期内没有发现如下问题：正常压力下产品水流量下降量达到正常值的10～15%；为了维持正常的产品水流量，经温度校正后的给水压力增加了10～15%；使用压力增加了10～15%。超滤出口水SDI值始终在合格范围内，也就是说设备和水质状态一直保持良好，这样我们就延长了化学清洗的时间。从2006年10月投产，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月分别对四套超滤进行化学清洗保养。厂家提供的技术参数：膜使用年限为5年。我们运行至今已7年有余，出水依然稳定，从未换过膜。

根据多年运行经验，要想设备运行稳定、使用寿命长，以下几点很重要：

1、首先设计合理。我厂采用进口中空纤维膜，截留分子量10万道尔顿，确保预处理的水量与水质。

2、定时检查超滤入口水温度、浊度，确保入口水质合格，并且根据进水指标调整反冲洗间隔时间和运行制水时间。

3、合适的操作压力。压力增大，透水通量上升，相应地被膜截留的物质越来越多，水力阻力增大，反而引起透水速率衰减，微粒也易于进入膜孔道，因此应尽量在低的压力下运行膜组件，以利于长期通量的保持。

4、完善在线仪表，实现对水质的连续监督，便于发现水质异常，根据运行经验，正确判断水质变化趋势，及时采取适当措施。

5、严格按膜元件的使用说明来运行及维护，确保膜的运行环境。

6、化学清洗要有针对性，根据原水水质情况确定清洗方案。如：原水中Fe、Mn、Al、Ca、Mg等金属离子含量高的情况下，采用1-3%的HCL进行化学清洗；原水中COD、BOD及其它有机成份较高的情况下，采用1～3%的NaOH进行清洗；如果单纯用酸、碱等清洗剂效果较差，则在清洗时加入一些表面活性剂，如：酒精、EDTA、十二烷基苯磺酸钠等以增强清洗效果。化学清洗过程中，每一个步骤都应严格把关。

结论：

运行结果表明：根据水源水质及用水要求，选择合适的超滤膜组件，经调试找出最佳运行方案，运行中认真监测、合理加药，超滤出水完全能达到一级RO进水要求。超滤装置作为反渗透装置的预处理，具有常规不可比拟的优越性，对保证反渗透装置的安全、稳定运行十分有利。它还可以提高反渗透装置的回收率，使水的利用率进一步提高。

参考文献

[1]周柏青主编的《全膜水处理技术》中国电力出版社

[2]《TYUF系列超滤装置操作维护使用说明书》北京天元恒业水处理公司

作者简介

韩凤丽（1967-），女，内蒙古赤峰市，现职称：技师，学历：大专

郭红梅（1969-），女，内蒙古赤峰市，现职称：技师，学历：中专