超濾裝置的異常情況分析及應對措施

摘 要：文章詳細說明了黃陵礦業(yè)一號煤礦井下疏干水深度處理系統(tǒng)的超濾裝置，在運行一年半之后出現(xiàn)跨膜壓差增大，產(chǎn)水量急劇下降等情況。在通過對加藥量不足、膜結(jié)垢、反洗不充分等原因逐一排除后，最終確定原因為超濾前活性炭過濾器濾料出現(xiàn)問題，采取了相對應措施后，超濾最終恢復正常運行狀態(tài)。

關鍵詞：超濾裝置；異常情況分析；排除；應對措施

前言

近年來，隨著黃陵礦業(yè)公司煤、電、路、化、建材、果蔬等多元化發(fā)展，礦區(qū)的生產(chǎn)生活用水量急劇增大，為了節(jié)約用水，實現(xiàn)廢物資源化利用，黃陵礦業(yè)在2013年建成了處理能力為320噸/時的井下疏干水深度處理系統(tǒng)，其主要作用就是將原本簡單的混凝、沉淀處理之后達標排放的黃陵礦業(yè)一號煤礦井下疏干水進行進一步脫鹽處理，隨后供往煤矸石電廠二次利用。黃陵礦業(yè)一號煤礦井下疏干水的主要特點為高硬度、高硫酸鹽型礦井水，且含有少量油脂。

1 簡介

1.1 工藝簡介

根據(jù)黃陵礦業(yè)一號煤礦井下疏干水的水質(zhì)特點和煤矸石電廠的工業(yè)用水要求，設計出了疏干水深度處理系統(tǒng)的基本工藝。工藝流程如下所示。

1.2 設備參數(shù)

該系統(tǒng)采用的活性炭過濾器、自清洗過濾器、超濾、反滲透均為對應4套?；钚蕴窟^濾器每臺設計處理水量為80噸/時；自清洗過濾器和超濾設計處理水量也均為每臺80噸/時；超濾設計為回收率95%，產(chǎn)水量為每臺75噸/時；反滲透設計回收率70%，脫鹽率95%，產(chǎn)水量為每臺53噸/時。而該套系統(tǒng)的超濾采用的是美國陶氏膜，型號為SFP2880，每套20支。反滲透采用的也是美國陶氏膜，型號為BW30-400FR抗污染膜，每套72支。

2 異常情況分析

2.1 發(fā)現(xiàn)異常

黃陵一號煤礦疏干水深度處理系統(tǒng)自2013年投運一年時間內(nèi)，運行一直良好，壓差和產(chǎn)水量均無明顯變化。在運行一年半之后，突然出現(xiàn)跨膜壓差增高、產(chǎn)水量急劇下降的情況（如表1所示）。

2.2 問題分析

2.2.1 超濾的基本原理。超濾是利用一種壓力活性膜，在外界推動力（壓力）作用下，以機械篩分原理為基礎的一種溶液分離過程，可以截留水中的蛋白質(zhì)、懸浮固體、微生物病毒、膠體等。超濾膜對溶質(zhì)的分離過程主要有：（1）在膜表面及微孔內(nèi)吸附（一次吸附）；（2）在孔中停留而被去除（阻塞）；（3）在膜表面的機械截留（篩分）。[1]超濾截留原理如圖1所示。

2.2.2 超濾壓差增高、產(chǎn)水量下降的幾種可能。在超濾運行過程中，由于被截留的雜質(zhì)在膜表面上不斷積累，會產(chǎn)生濃差極化現(xiàn)象，當膜面溶質(zhì)濃度達到某一極限時即生成凝膠層，使膜的透水量急劇下降，跨膜壓差增高。深度處理系統(tǒng)所采用的超濾為外壓錯流式運行方式，根據(jù)超濾構(gòu)造及原理分析，超濾壓差升高可能原因有以下幾種：（1）日常反洗不徹底，導致膜表面污染物增多，壓差增高；（2）殺菌劑泵故障，導致殺菌劑加藥量不足而促使膜表面有機物污染嚴重；（3）水中含鹽量過高，導致膜表面結(jié)垢、積鹽；（4）超濾前過濾處理不徹底，有懸浮物穿透或濾料跑出。

3 措施及效果

針對以上幾種可能性，采取逐一排除法來確認壓差增高原因。

3.1 該系統(tǒng)四套超濾設計每40分鐘上反洗、下反洗、氣洗各1分鐘，出現(xiàn)異常情況后，首先將反洗時間縮短為30分鐘反洗1次，反洗各時間段均更改為2分鐘。經(jīng)過改變后壓差沒有下降趨勢，仍然逐漸增高。

3.2 對殺菌劑泵進行逐一排氣檢查，四臺泵均出藥正常，說明加藥量足夠。

3.3 對四組超濾進行化學清洗。（1）酸洗（單臺清洗）。a.連續(xù)執(zhí)行氣洗-反洗排水-上反洗-下反洗循環(huán)3-8次，直至排水清澈，之后排凈存水。b.在清洗箱內(nèi)將25kg鹽酸融入4000L水中（pH1-2），開啟清洗泵對超濾循環(huán)清洗30分鐘后浸泡2小時。c.再次開啟清洗水泵，以相同流量循環(huán)清洗30min后停止，放空藥箱，將藥箱、管道沖洗干凈。d.對超濾正洗至少30分鐘測進出水電導率相差不超過20？滋s/cm。（2）堿洗（單臺）。在清洗藥箱融入75kg次氯酸鈉和2kg片堿（pH11-12），清洗方法同酸洗。經(jīng)過以上化學清洗之后超濾壓差恢復，產(chǎn)水量增至80噸/時左右，但是運行不到一天時間，又迅速增大到異常值，因此判定結(jié)垢、積鹽不是真正原因。

3.4 因為超濾的前處理為活性炭過濾器和自清洗過濾器，自清洗過濾器反洗正常，所以，重點查看活性炭過濾器濾料，打開人孔后，發(fā)現(xiàn)濾料料層增高，內(nèi)有板結(jié)現(xiàn)象，且濾料表面已被污染物嚴重附著，失去活性。最后決定對4臺活性炭更換濾料。更換濾料后，對超濾又進行了一次化學清洗，壓差、產(chǎn)水量均恢復正常（如表2所示）。投運后也未發(fā)現(xiàn)壓差和產(chǎn)水量出現(xiàn)異常。

4 結(jié)束語

通過這些運行經(jīng)驗表明，超濾的日常監(jiān)測和定期清洗至關重要，但是也要注重超濾裝置的前期處理，過濾器的反洗是否徹底與濾料的質(zhì)量直接關系到超濾裝置的使用壽命。另外，我們在日常工作中也應當認真分析運行工況，發(fā)現(xiàn)異常情況及時處理，查明原因后采取切實可行的處理措施，才能保障設備的長期穩(wěn)定運行。

參考文獻

[1]劉洪升.化學運行[M].北京：中國電力出版社，2009.

作者簡介：蓋婧（1983-，），女，陜西富平人，2015年畢業(yè)于寶雞文理學院，工學學士學位，工程師職稱，現(xiàn)擔任黃陵礦業(yè)煤矸石發(fā)電有限公司化水車間副主任，長期從事電廠化學水處理。