電廠反滲透系統(tǒng)的改造

【摘 要】針對電廠鍋爐用水量及水質要求，介紹電廠化學車間反滲透系統(tǒng)運行技術，主要介紹反滲透化學清洗技術。同時針對車間反滲透除鹽設備運行幾年來存在的缺陷，造成水質及性能下降的問題，進行技術分析，并結合系統(tǒng)擴容進行了技術改造，取得了明顯效果。

【關鍵詞】反滲透；技術改造；化學清洗

反滲透除鹽水處理工藝采用無相變的物理方法，它在諸多方面具有傳統(tǒng)的水處理方法所沒有的優(yōu)點：其系統(tǒng)簡單，操作方便，性能穩(wěn)定，運行費用低，不耗酸、堿，相應的腐蝕和環(huán)境污染問題也少；產品水水質穩(wěn)定，無忽高忽低的波動，對電廠鍋爐及汽輪機的正常運行極為有利。

我公司反滲透除鹽裝置建成投產，反滲透膜元件選用普羅名特CPA3-8040型膜元件，改造后共174只膜元件，系統(tǒng)進行二級除鹽處理，一級處理分成兩組膜堆分別為一級膜1#堆，共12個膜桶72個膜元件；一級膜2#堆，共8個膜桶48個膜元件；二級處理為一組膜堆，共9個膜桶54個膜元件。

1、化學車間工藝流程

原水→換熱器→袋式過濾器→超濾→預處理水箱→袋式過濾器→高壓泵→一級膜堆→除碳器→中間水箱→袋式過濾器→高壓泵→二級膜堆→外送

2、反滲透系統(tǒng)維護及化學清洗

針對影響反滲透性能的因素，從投運開始根據運行及水質需求逐漸改進并制定了合理的工藝參數(shù)，包括膜堆進水水質（SDI值<3.5）、操作壓力、水通量、溫度（25℃）、回收率等，根據鍋爐用水供需平衡對反滲透膜堆設計了4種調整方案，供運行人員對膜堆進行調整，解決了運行初期膜堆不能連續(xù)運行等控制難題，大大降低了因間斷運行，導致預處理系統(tǒng)水質波動、水耗、電耗超高，工作人員勞動強度大等缺點。

目前通過對工業(yè)進水的pH值、電導率的監(jiān)控，設定阻垢劑的加藥量等，保證膜系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，從而延長反滲透膜系統(tǒng)運行周期。達到運行周期后，反滲透膜系統(tǒng)會出現(xiàn)結垢、污染現(xiàn)象，致使水通量降低、脫鹽率下降、制水成本升高。因此在日常運行過程中，通過對階段性控制參數(shù)建立詳細的數(shù)據檔案，及時準確地判斷膜堆的運行工況及化學清洗周期，同時根據各段的壓力上升趨勢來確定污染情況和化學清洗藥品的種類。

2.1膜系統(tǒng)滿足以下條件時進行化學清洗

產品水質降低10%～15%；鹽透過率增加10%～15%；使用壓力增加10%～15%；RO各段間的壓差增加明顯；在正常壓力下如產品水流量降至正常值得85%～90%。

2.2化學清洗工藝的確定

通過近幾年來對污染物的分析及摸索，確定了車間反滲透系統(tǒng)的一般化學清洗藥品，它們是：酸洗為檸檬酸，用氨水調節(jié)pH值，堿洗為乙二胺四乙酸二鈉、十二烷基苯磺酸鈉、三聚磷酸鈉，用Na（）H調節(jié)pH值。在化學清洗過程中要求對進膜藥液濃度、溫度（35℃～40℃）、pH值（酸洗不低于2.0，堿洗不高于12.0，以免對膜元件造成損害，特別在溫度較高時更應注意）、壓力等進行嚴格控制，針對清洗液的顏色及pH值變化趨勢確定進藥總量，使其低壓下在濃水外側充分清洗，直至清洗液與原液保持一致方可進入下一步驟循環(huán)、浸泡。根據循環(huán)、浸泡后的pH值變化趨勢確定化學清洗結束時間。進入低壓沖洗階段，在沖洗徹底結束后投入運行，觀察運行效果，總結相關數(shù)據，指導下一步的維護措施及改進辦法。

由于運行維護得當，目前膜堆的化學清洗周期控制在一級膜堆六個月，二級膜堆一年以上，完全達到最佳設計。且針對公司進水水質特點總結了一套成熟可靠的化學清洗方案，使其完全可以達到恢復膜堆性能的作用。

2.3反滲透裝置的停用保護

反滲透裝置短期停運期間，應每隔12～24h對反滲透膜組件進行沖洗，沖洗時間約3min。

在正常情況下，反滲透裝置的停用不得超過72h，停用期間每天用反滲透產品水進行一次沖洗，沖洗時間3min。停機時的低壓沖洗，排除壓力容器中的濃水，防止空氣進入。沖洗時不能含有任何化學藥劑，尤其是阻垢劑。

在反滲透裝置停運期間，周圍環(huán)境溫度不得低于5℃，防止壓力容器內溶液凍結，也不得高于45℃，避免膜降解加速。系統(tǒng)停機期間，溫度保持在5℃～45℃之間。低溫有利于膜元件的保存，但應防止系統(tǒng)結冰凍結。

在條件允許情況下，為了確保能避免微生物在系統(tǒng)內繁殖，可以用含有1. 0%亞硫酸氫鈉的溶液沖洗反滲透系統(tǒng)，如果同時用這種溶液浸泡膜元件，效果更好，重復沖洗周期也將相應延長。

3、反滲透系統(tǒng)的改造

3.1改造原因

3.1.1膜元件更換原因分析

近幾年在運行過程中發(fā)現(xiàn)膜堆出力不足現(xiàn)象日益嚴重，膜堆初始運行狀態(tài)下，在25℃時高壓泵前端進水壓力為8～9kg，膜堆制水量為60t，為滿足生產供水需求改造前壓力調至14kg，制水量為52t，同時溫度已提高至28℃，而高壓泵壓力上限為15kg.已無法繼續(xù)增加；同時各段出水水質惡化，化學清洗頻次增加。在對單個膜桶進行逐個水質分析過程中，不難看出，改造前一級膜堆各項水質指標逐年下降、脫除率逐年遞減，出水水質已不能滿足二級膜制水要求，從而也影響二級膜堆制水率及出水指標。

二級膜堆為反滲透系統(tǒng)的二級處理，改造前二級膜出水各項指標脫除率迅速下降，同時由于前端一級膜堆出水水質較差，二級膜也受之影響。其次由于二級膜出水出現(xiàn)硬度，而硬度指標對鍋爐產生影響較大，則對膜桶進行內部檢查，發(fā)現(xiàn)膜元件老化嚴重，內部出現(xiàn)裂紋，端頭變形、爆裂等情況，從而可判斷二級膜膜桶已受損嚴重。通過數(shù)據及現(xiàn)象分析確定將反滲透一級膜1#堆及二級膜所有膜元件進行更換。

通過嚴寒期水平衡數(shù)據表明，改造前二級膜出水量按每小時55t計算，可以滿足鍋爐用水需求，而此工況下，出水水質較差，長時間運行影響鍋爐熱效應，不利于鍋爐經濟運行。因此為保證公司內部供水平衡和經濟運行將二級膜進行擴容，且擴容2根膜桶共12根膜元件。

3.2改造后效果

通過更換一級膜l#堆及二級膜膜元件和擴容二級膜堆，公司化學車間從水質各項脫除率及用水需求上得到很大改觀。此次更換的膜元件為海德能公司CPA3系列產品，此系列膜元件是在低壓操作運行時，實現(xiàn)兼顧高脫除率和高透水量的復合聚酰胺反滲透膜，該膜具有卓越的去除Si02、TOC的能力，且系統(tǒng)壓差大幅度降低并提高耐污堵性能。

4、結論

通過本次反滲透系統(tǒng)改造，經使用后各項性能達到預期要求，保證整個熱力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。