超濾性能問(wèn)題的分析與改進(jìn)

王春芹,王新娣，李文濤,王 強(qiáng)，薛 萍

（山鋼股份萊蕪分公司能源動(dòng)力廠，山東萊蕪 271104）

1 現(xiàn)狀分析

萊鋼化水車(chē)間型鋼除鹽水站班組擔(dān)負(fù)著3 座130 t/h中溫中壓鍋爐用除鹽水、50 MW發(fā)電機(jī)用除鹽水、65 MW 發(fā)電機(jī)用除鹽水、特鋼100 t電爐用除鹽水、煉鋼轉(zhuǎn)爐用除鹽水、型鋼廠加熱爐除鹽水、燒結(jié)廠用除鹽水、寬厚板用除鹽水等生產(chǎn)和補(bǔ)給工作。外供除鹽水量平均200 t/h,生產(chǎn)壓力較大。除鹽水生產(chǎn)工藝是“膜法脫鹽+離子交換”，隨著運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)，設(shè)備老化嚴(yán)重，運(yùn)行狀態(tài)出現(xiàn)劣化，因此維護(hù)、保持設(shè)備的良好運(yùn)行狀態(tài)，是保質(zhì)保量的除鹽水生產(chǎn)、外供工作前提。然而,近年發(fā)現(xiàn)反滲透進(jìn)水水質(zhì)變差，使反滲透運(yùn)行周期縮短，產(chǎn)水能力下降，造成生產(chǎn)成本升高，嚴(yán)重制約生產(chǎn)運(yùn)行。通過(guò)調(diào)查分析,影響反滲透運(yùn)行周期短的因素，主要體現(xiàn)在進(jìn)水污染指數(shù)不合格；進(jìn)水污染指數(shù)主要受超濾影響，據(jù)此分析是超濾出現(xiàn)了問(wèn)題。見(jiàn)圖1。

圖1 影響因素餅形圖

2 存在的問(wèn)題

超濾是膜法除鹽工藝中的重要設(shè)備之一，是反滲透設(shè)備的重要預(yù)處理工藝。正常超濾出水污染指數(shù)（SDI）在4以下，滿足反滲透進(jìn)水要求。如果超濾出現(xiàn)斷絲，截污能力降低，出水污染指數(shù)就會(huì)升高，隨著斷絲膜元件的增加，污染指數(shù)突破4 以上，導(dǎo)致反滲透污堵增速，化學(xué)清洗頻次增加，產(chǎn)能下降，嚴(yán)重影響除鹽水的正常生產(chǎn)供應(yīng)。

首先，對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行中的4 套反滲透預(yù)處理工藝超濾設(shè)備所有參數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析,發(fā)現(xiàn)每套超濾膜元件中有2/3 以上存在斷絲現(xiàn)象。其次，對(duì)超濾進(jìn)水殺菌劑濃度進(jìn)行分析，超濾進(jìn)水殺菌劑濃度應(yīng)控制在2～3 mg/L之間，調(diào)查發(fā)現(xiàn)殺菌劑濃度大部分在1～2 mg/L，還有部分3 mg/L 以上，殺菌劑濃度添加不合格。再者，對(duì)超濾定期清洗維護(hù)發(fā)現(xiàn)，清洗方式單一，只有堿洗，且清洗時(shí)間短，造成清洗效果不理想。最后，對(duì)超濾在線反洗工藝調(diào)查發(fā)現(xiàn)，氮?dú)夥聪磯毫?.5 MPa大于廠家承諾的0.2 MPa，反洗壓力大也是造成超濾斷絲的主要原因，同時(shí)沒(méi)有反洗加藥系統(tǒng)，使超濾反洗不徹底，反洗效果差。

3 改進(jìn)措施

3.1 在線診斷處理

對(duì)1#～4#超濾進(jìn)行了在線快速斷絲診斷、處理，方法要點(diǎn)：（1）停運(yùn)設(shè)備，借助氣洗管道作為檢漏氣源，維持進(jìn)氣壓力在0.1 MPa；（2）打開(kāi)氮?dú)獾撞窟M(jìn)氣閥，持續(xù)進(jìn)氣1～2 min，當(dāng)?shù)獨(dú)鈮喝胗袛嘟z的超濾膜元件時(shí)，氮?dú)饩蜁?huì)從斷絲處滲入，從產(chǎn)水中排出，沒(méi)有斷絲的氮?dú)鈩t從濃排管排出，超濾的產(chǎn)水管上有一透明管，當(dāng)有氣泡逸出時(shí)，判定為該膜元件有斷絲；（3）當(dāng)查出的超濾膜元件有斷絲后，將有斷絲的膜元件上邊蓋板打開(kāi)，再重復(fù)此方法檢漏一遍，就能準(zhǔn)確找到哪根濾絲斷裂，然后用堵漏簽蘸專(zhuān)用膠水將確定的斷裂濾絲堵住，待膠水干透粘固后，切下堵漏絲柄，蓋上膜元件上邊蓋板，即可恢復(fù)運(yùn)行。根據(jù)斷絲情況進(jìn)行了超濾膜的倒膜及更換，針對(duì)斷絲不嚴(yán)重的膜元件進(jìn)行了斷絲堵漏，消除了超濾斷絲問(wèn)題。

3.2 嚴(yán)格殺菌操作

首先嚴(yán)控殺菌劑質(zhì)量，每次卸殺菌劑前由值班人員對(duì)其進(jìn)行濃度化驗(yàn)（濃度大約10%），合格后方可卸貨。其次，增加兩臺(tái)殺菌劑泵，讓超濾與殺菌劑泵一一對(duì)應(yīng)，當(dāng)超濾運(yùn)行時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的殺菌劑泵，避免了隨著用水量變化而不能及時(shí)調(diào)控殺菌劑加藥量的難題，解決了殺菌劑加藥濃度不合格的問(wèn)題。

3.3 優(yōu)化化學(xué)清洗方式

將原來(lái)的單一的殺菌堿洗改為水汽堿洗-殺菌堿洗-酸洗三步清洗，并且延長(zhǎng)清洗時(shí)間至36 h，采用高流量清洗。水汽堿洗即在清洗水箱中加入適當(dāng)?shù)膲A液，一邊進(jìn)清洗液一邊進(jìn)氮?dú)?，控制清洗液流?0 t/h，控制氮?dú)鈮毫υ?.2 MPa,超濾底部進(jìn)水汽上部廢液排出，清洗30 min。后轉(zhuǎn)為殺菌堿，即在清洗水箱中加入適當(dāng)?shù)臍⒕鷦┖蛪A液，控制清洗液流量70 t/h，清洗24 h。最后進(jìn)行酸洗，即在清洗水箱中加入適當(dāng)?shù)臋幟仕?，控制清洗液流?0 t/h，清洗12 h。清洗后超濾產(chǎn)水量達(dá)130 t/h，完成目標(biāo)。

3.4 穩(wěn)定氣洗壓力

為了控制進(jìn)氣壓力，只能調(diào)控進(jìn)口閥門(mén)，在沒(méi)有壓力表無(wú)法準(zhǔn)確顯示壓力數(shù)值情況下，不能精準(zhǔn)手動(dòng)調(diào)控進(jìn)口閥門(mén)，同時(shí)當(dāng)?shù)獨(dú)饽腹軌毫τ凶兓瘯r(shí)，也會(huì)造成氣洗壓力有變化。為此，車(chē)間探索出用減壓閥組解決問(wèn)題的思路。在超濾反洗進(jìn)氣母管適當(dāng)?shù)奈恢迷黾訙p壓閥組，通過(guò)調(diào)節(jié)彈簧壓力設(shè)定出口壓力,利用膜片傳感出口壓力變化,通過(guò)導(dǎo)閥啟閉驅(qū)動(dòng)活塞調(diào)節(jié)主閥節(jié)流部位過(guò)流面積的大小，實(shí)現(xiàn)減壓穩(wěn)壓功能。技改實(shí)施后，氣洗壓力穩(wěn)定在0.2 MPa，避免了壓力控制不當(dāng)造成的超濾膜元件內(nèi)中空絲破裂等問(wèn)題，降低了超濾斷絲概率，起到了良好效果。

3.5 其他

超濾系統(tǒng)只有定期反洗工藝，沒(méi)有加強(qiáng)反洗工藝，隨著超濾長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，超濾反洗并不能完全沖洗掉粘附在上面的微生物等物質(zhì)，降低了超濾的截污能力。增加一套加強(qiáng)反洗工藝，設(shè)定每運(yùn)行20周期進(jìn)行加強(qiáng)反洗一次，加強(qiáng)反洗藥液為殺菌劑+鹽酸。不但使反洗效果變好，同時(shí)也減少了超濾的化學(xué)清洗頻次，取得預(yù)期目標(biāo)。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)的氣洗工藝使用氮?dú)?，生產(chǎn)過(guò)程中為保證安全，反洗排水通過(guò)管道引入到室外排放，并且現(xiàn)場(chǎng)安裝了固定式氧氣檢測(cè)儀保證安全使用。

4 實(shí)施效果

通過(guò)一系列的改進(jìn)措施提升超濾工藝參數(shù)后，運(yùn)行半年以來(lái)，沒(méi)有發(fā)生超濾斷絲現(xiàn)象，超濾產(chǎn)水量由80 t/h提高到120 t/h，出水污染指數(shù)由4.8以上降低為2.8 以下，提高了反滲透進(jìn)水水質(zhì)，降低超濾和反滲透反洗頻次，降低了除鹽水水耗，確保了膜法除鹽設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。型鋼除鹽水站共有6套超濾，年節(jié)工業(yè)生水約10萬(wàn)t，節(jié)約維修成本30余萬(wàn)元。