電廠超濾膜元件儲(chǔ)存、安裝淺析

吳瑞瑞

摘要：超濾裝置作為一種精密過濾設(shè)備是電廠鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)中必不可少的設(shè)備。由于超濾膜元件價(jià)格昂貴，且其活性易受溫度、水質(zhì)影響，致使在超濾裝置安裝過中，超濾膜元件的儲(chǔ)存及安裝成為重點(diǎn)工作。儲(chǔ)存環(huán)境溫度過低會(huì)使膜元件保護(hù)液結(jié)冰，造成膜元件的損傷；安裝過程中，如果在沒有合格水沖洗條件下，就將膜元件安裝到位，會(huì)致使膜元件因長期干燥而發(fā)生損傷。綜上所述，在超濾裝置安裝過程中，熟悉膜元件的構(gòu)成、性質(zhì)及原理，科學(xué)規(guī)劃處理膜元件的儲(chǔ)存及安裝工作對(duì)化學(xué)水的凈化有重要意義。

關(guān)鍵詞：超濾裝置；超濾膜元件；儲(chǔ)存；安裝；溫度；水質(zhì)

一、超濾膜簡介

1 超濾膜概述

超濾膜，是一種孔徑規(guī)格一致，額定孔徑范圍為0.001-0.02微米的微孔過濾膜，是超濾設(shè)備的核心，其以物理截留的方式去除水中一定大小的雜質(zhì)顆粒。在壓力驅(qū)動(dòng)下，溶液中水、有機(jī)低分子、無機(jī)離子等尺寸小的物質(zhì)可通過纖維壁上的微孔到達(dá)膜的另一側(cè)，溶液中菌體、膠體、顆粒物、有機(jī)大分子等大尺寸物質(zhì)被截留，從而達(dá)到篩分溶液中不同組分的目的。超濾膜是最早開發(fā)的高分子分離膜之一，在20世紀(jì)60年代實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化、商業(yè)化。

2 超濾膜分類

超濾膜的分類有很多，主要按膜組件的不同、壓力驅(qū)動(dòng)形式的不同、膜材料的不同等方式進(jìn)行分類[1]。

（1）按照膜組件的不同分類：有管式超濾膜，板框式超濾膜，卷式超濾膜和中空纖維式超濾膜；

（2）按照壓力驅(qū)動(dòng)形式的不同：可以分為內(nèi)壓式和外壓式；

（3）按照膜材料的不同分類：有有機(jī)超濾膜和無機(jī)超濾膜兩種，其中有機(jī)超濾膜按材質(zhì)又可以分：

①聚砜類，如聚砜（PS）、磺化聚砜（SPS）、聚醚砜（PES）等。用這種材料制膜，易成型，膜機(jī)械強(qiáng)度好，耐熱、耐化學(xué)性能也較好，是目前用得較多的材料；

②聚烯烴類，主要是聚丙烯（PP）和聚丙烯腈（PAN）。同聚砜相似，它的機(jī)械和化學(xué)性能較好。PAN的腈基是強(qiáng)極性基因，但PAN并不十分親水，通常引入另一種共聚單體（如醋酸乙烯酯或甲基丙烯酸甲酯），以增加鏈的柔韌性和親水性，從而改變其加工性；

③氟材料，目前主要用的是聚偏氟乙烯（PVDF）和聚四氟乙烯（PTFE），這種材料的超濾膜具有極優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度和耐高溫、耐化學(xué)侵蝕性性能，使用溫度-40～260℃，可在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和多種有機(jī)溶劑條件下使用，但成本很高；

④除上述材料外，還有聚氯乙烯（PVC）、聚砜酰胺、聚醚酮、聚脂肪酰胺、聚酰亞胺、聚醚酰亞胺等。

3 超濾膜產(chǎn)水量影響因素

（1）溫度對(duì)產(chǎn)水量的影響：溫度升高水分子的活性增強(qiáng)，粘滯性減小，產(chǎn)水量增加，反之則產(chǎn)水量減少，目前使用的膜元件運(yùn)行溫度都控制5～45℃之間，在允許的溫度條件下，溫度系統(tǒng)約為0.0215/1°C，即溫度每上升一度，則相應(yīng)的產(chǎn)水量增加2.15%，因此可以使用調(diào)節(jié)水溫的方法來實(shí)現(xiàn)超濾系統(tǒng)的產(chǎn)水量的穩(wěn)定一致[2]；

（2）操作壓力對(duì)產(chǎn)水量的影響：在低壓時(shí)超濾膜的產(chǎn)水量與壓力成正比關(guān)系，即產(chǎn)水量隨著壓力升高而升高，但當(dāng)壓力值超過0.3MPa時(shí)，即使壓力再升高，其產(chǎn)水量的增加也很小，主要是由于在高壓下超濾膜被壓密而增加透水阻力所致，因此在超濾系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)注意，實(shí)際操作中，任何時(shí)候操作壓力都不應(yīng)超過0.3MPa，即使是瞬間超過也可能會(huì)損壞膜結(jié)構(gòu)，甚至打破超濾膜[2]；

（3）進(jìn)水渾濁度對(duì)產(chǎn)水量的影響：進(jìn)水濁度越大時(shí)，超濾膜的產(chǎn)水量越少，而且進(jìn)水濁度大更易引起超濾膜的堵塞，在確定超濾膜產(chǎn)水量時(shí)也應(yīng)考慮進(jìn)水濁度的影響，一般可采用以下方法降低濁度的影響：

①增加前級(jí)預(yù)處理降低原水濁度；

②使用錯(cuò)流過濾方式，并降低系統(tǒng)回收率。

（4）流速對(duì)產(chǎn)水量的影響：流速的變化對(duì)產(chǎn)水量的影響不像溫度和壓力那樣明顯，流速過大時(shí)反而會(huì)導(dǎo)致膜組件的產(chǎn)水量下降，這主要是因?yàn)橛捎诹魉偌涌煸黾恿私M件壓力損失而造成的，因此在設(shè)計(jì)超濾系統(tǒng)流速時(shí)，一定要控制在給定的流速范圍內(nèi)，流速太慢影響超濾分離質(zhì)量，容易形成濃差。

二、超濾膜元件的儲(chǔ)存

在電廠建設(shè)過程中，由于供貨周期及施工特性等因素，“現(xiàn)需現(xiàn)供”模式無法滿足建設(shè)需求，設(shè)備物資基本都是根據(jù)需求規(guī)劃提前到場，由此決定，設(shè)備物資的存儲(chǔ)成為電廠建設(shè)的一項(xiàng)重要工作。

超濾膜元件價(jià)格昂貴，且其活性易受溫度、水質(zhì)等因素影響，所以超濾膜元件的存儲(chǔ)不僅要有足夠的場地空間，而且存儲(chǔ)場地的環(huán)境也要滿足需求。目前，超濾膜元件都是帶有保護(hù)液封存的狀態(tài)到場，由于保護(hù)液的存在，水質(zhì)因素對(duì)超濾膜元件的影響可以不予考慮，由此環(huán)境溫度成為儲(chǔ)存階段對(duì)超濾膜元件影響最大的因素。目前普遍使用的超濾膜元件適宜溫度在5～45℃范圍內(nèi)，北方電廠建設(shè)過程中，要著重考慮環(huán)境溫度這一點(diǎn)。

三、超濾膜元件的安裝

超濾膜制成成品后，為防止膜水解、微生物侵蝕、凍結(jié)及收縮變型、膜失效等問題，需要對(duì)其進(jìn)行封存并充入保護(hù)液。超濾膜元件安裝時(shí)，需要先把保護(hù)液放掉，再與超濾裝置配套管件相連。超濾膜失去保護(hù)液之后，必須確保每隔一星期用水沖洗保養(yǎng)一次膜元件，否則將導(dǎo)致超濾膜因干燥膜孔坍塌，從而嚴(yán)重影響膜的透過性和機(jī)械強(qiáng)度，這就要求膜元件放掉保護(hù)液安裝之前，要確保有水質(zhì)合格的沖洗水。

在電廠建設(shè)中，超濾處理的前級(jí)一般都是原水預(yù)處理，水源通過原水預(yù)處理之后，懸浮物等粒子得到有效去除，水質(zhì)達(dá)到?jīng)_洗膜元件的指標(biāo)[4]。還是以廣東省中山嘉明電力有限公司3×390MW燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電冷聯(lián)產(chǎn)工程項(xiàng)目為例，超濾膜元件在安裝之前，先是調(diào)試了原水預(yù)處理系統(tǒng)，在確保原水預(yù)處理系統(tǒng)線路貫通，且出水水質(zhì)合格后，再將水引到超濾系統(tǒng)。超濾膜元件安裝之前，先用原水出水沖洗超濾管線，防止管道中的雜質(zhì)污染超濾膜，管道沖洗完畢后，再進(jìn)行膜元件的安裝，安裝結(jié)束后，原水預(yù)處理產(chǎn)水亦可以滿足超濾膜的沖洗保養(yǎng)。

超濾裝置本體管道沖洗是超濾管線沖洗工作的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)，由于其與膜元件大量接口的存在，致使沖洗管線選擇及沖洗水排放成為難點(diǎn)。

在沖洗管線選擇方面，由于大量接口的存在，本體管道多點(diǎn)與大氣相通，致使管線沖洗過程中，本體管道無法起壓，沖洗水進(jìn)入某一管道后直接在接口處流出，而不能流向與之相連的其它管道，針對(duì)此問題，需在超濾裝置本體管道加盲板，來控制水流方向，尤其是上部管道沖洗時(shí)，必須要在底部管道添加盲板，以免水流順著下部管道接口流走。

在沖洗水排放方面，由于大量接口的存在，排水口難以控制。當(dāng)超濾裝置處在車間一層時(shí)，此問題相對(duì)來講還好處理，只需用彩條布等材料遮擋一下水流，使沖洗排水順著地面流向排水溝即可；當(dāng)超濾裝置處在車間二層（上層）時(shí)，此問題就比較棘手，就不能直接允許沖洗水直接排向地面，此時(shí)應(yīng)把超濾裝置本體管道與膜元件的接口封堵住，再布置臨時(shí)管道，將沖洗排水導(dǎo)走。

本文在超濾膜理化性質(zhì)、超濾膜儲(chǔ)存及超濾膜安裝三方面進(jìn)行了簡要論述，旨在總結(jié)超濾膜安裝過程中的一些注意事項(xiàng)，通過這些注意事項(xiàng)的總結(jié)，為以后的安裝工作提供參考性經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)而進(jìn)一步規(guī)范超濾膜的儲(chǔ)存、安裝流程，為締造精品工程、向業(yè)主提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)打下基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]百度文庫：淺析超濾裝置在電廠化學(xué)水處理中的應(yīng)用；

[2]百度文庫：影響超濾膜產(chǎn)水量的因素；

[3]電力建設(shè)施工技術(shù)規(guī)范：第6部分 水處理及制氫設(shè)備和系統(tǒng)（DL5190.6-2012）。

（作者單位：山東電力建設(shè)第三工程有限公司）