浸没式超滤在电厂中水深度处理系统中的设计及运行

高燕宁，何彩燕，王 平

（河北省电力研究院，河北 石家庄 050021）

1 概 述

浸没式超滤工艺是将膜组件或膜箱直接浸入到需要处理的水中，用泵或虹吸的方式建立负压后，将水及溶解性小分子从膜中抽吸出，达到超滤的效果。该系统的占地面积小，能耗仅为0.1kW。ZeeWeed超滤膜是1种独特的将水由外向内负压抽吸的PVDF中空纤维膜，膜孔径为0.02～0.04μm，具有超常的物理化学耐受性，广泛应用于大型水厂及污水处理系统。

某热电厂为2台330MW亚临界燃煤空冷供热机组，该热电厂的中水深度处理系统中采用了浸没式超滤工艺。采用城市污水处理厂的出水作为生产用水，这种水再经中水深度处理后，可作为辅机循环水和锅炉给水等系统的补充水。污水处理厂的出水水质，见表1所示。

表1 污水处理厂出水的水质

（续表1）

2 中水深度处理系统的工艺流程

污水处理厂来水进入电厂的中水深度处理站，在中水调节池中，加入杀菌剂和混凝剂后，经过自反洗盘式过滤器和浸没式超滤处理，可得到浊度小于0.4NTU的清水。再经清水泵输送至锅炉补给水处理系统，主要工艺流程如图1所示。

图1 中水深度处理系统制水流程

在运行过程中，当某列盘式过滤器进、出水的差压达到0.02MPa（可调节）时，将自动进入反洗状态，使用其它运行列中的产水作为反洗水源。反洗时的进水压力不低于0.28MPa。对于浸没式超滤设备，则每运行28min（可调节）进行1次反冲洗，其流程为超滤产水→反洗清水池→超滤产水泵→超滤膜箱，再进入中水调节池中。

3 中水处理系统的出水水质

该电厂的中水深度处理系统额定出力为480 m3／h，出水水质的控制指标，如表2所示。

表2 中水处理系统出水水质

中水深度处理系统的出水，主要作为锅炉补给水系统用水及辅机循环冷却水补水。反渗透系统的进水要求为：进水SDI＜5；游离氯含量＜0.1mg／L；pH值7～8；浊度＜1NTU，用水量为130m3／h；辅机循环冷却水的补水水质要求：悬浮物＜20mg／L；pH值7～9；Cl－＜1000mg／L；补充水量为200m3／h，可满足辅机循环水补水的要求指标。

4 中水深度处理设计及运行参数

4.1 混凝

混凝剂采用5%～10%浓度的聚合铝，加药浓度控制为10～20mg／L。

4.2 盘式过滤器

盘式过滤器采用阿速德自动反洗离心过滤系统，主要参数为：过滤精度100μm；过滤面积1.492cm2（单个滤元）；最大压力0.98MPa；最大流量20m3／h；清洗流量14.4m3／h；清洗最小压力0.294MPa。

4.3 浸没式超滤

该厂的中水深度处理系统由4列并行的超滤装置构成，每列的额定出力为160m3／h，每列ZeeWeed超滤装置由膜池、膜元件（组装在膜箱内）及超滤产水泵组成，超滤装置膜材料的参数见表3所示。1台水射器用以抽除超滤产水泵入口前的水中气体。在系统反冲洗时，超滤产水泵从反洗清水池抽水反冲洗膜元件。每列超滤装置由运行模式开关控制，可通过这些选择开关确定该列装置运行、冲洗或停运状态。

表3 超滤装置的主要参数

4.4 超滤装置的运行工况

浸没式超滤的进水指标应达到表4中的要求。从表4可知，浸没式超滤可适应浊度＜100NTU的进水水源，且对水中余氯无要求，表明可以对进水采用较高浓度的次氯酸钠、二氧化氯等氧化剂去除有机物和微生物，防止有机物和微生物对滤膜的污堵。反洗时，浸没式超滤所需的运行条件，如表5所示。

表4 浸没式超滤的主要进水参数

表5 浸没式超滤的反洗控制条件

5 中水系统的出水水质

在稳定运行工况下，中水深度处理系统将自动对系统进水、盘式过滤器出水和浸没式超滤产水进行取样。分析后的主要水质指标，见表6所示。分析结果表明，浸没式超滤对进水中的浊物具有优良的去除效果，去除效率达90%以上，同时，也可有效去除水中的有机物，CODcr去除率接近50%，但中水深度处理系统对溶解性离子的处理无显著效果。从表6数据可知，盘式过滤器可有效去除悬浮物，故将其作为超滤的前处理，有利于减轻超滤的污堵，可显著延长超滤的反洗周期。表6中的水质分析结果是该系统连续运行一周后，其相关指标的平均值。

表6 中水深度处理系统的水质指标

对超滤系统进出水进行ICP分析，结果见表7所示。ICP的分析结果表明，经过浸没式超滤系统后，基本去除了铁、铝、锰等胶体物质，适应后续反渗透系统的进水水质要求；对钙、镁、硅等垢类无机盐成分的变化不大，符合理论结果。

表7 超滤系统进出水ICP分析结果 mg／L

6 系统的运行优化

（1）在初始设计中，超滤系统反洗排水是返回中水调节池的。经过一段时期的运行，中水调节池水的浊度及固体悬浮物含量不断增加，造成盘式过滤器压差增大，达到设定的反洗参数临界值，使系统频繁启动进行反洗，系统的周期制水量下降。通过试验发现，在超滤反洗水浊度超过10NTU，将反洗水改排至工业废水处理系统，可以消除对系统运行的影响。因此，在反洗水排至中水调节池的管道上加装三通阀，根据反洗水浊度，适时选择排水方式，可减少系统启动反洗的次数。

（2）运行数月后，后续系统的反渗透过滤器的堵塞现象严重，平均每周就需更换过滤器的滤芯。经分析，有机物生长的代谢物或死亡后的产物释放在滤芯上造成堵塞现象。将二氧化氯杀菌剂的投加量由初始5mg／L，提高至20mg／L，可缓解堵塞程度，滤芯的运行时间将延长3－6月。

7 结 语

浸没式超滤可以适应浊度＜100NTU的各种进水水源，且对水中余氯无要求，表明可采用较高浓度的二氧化氯等氧化剂去除进水中的有机物和微生物。

浸没式超滤系统对浊物的去除可超过90%，对COD的去除率接近50%，对氯离子等溶解性离子没有明显的去除作用。

运行后，对超滤系统出现的问题进行了改造和优化，使其出水的浊度在0.2NTU以下，能够满足后续反渗透的进水要求，同时，可满足辅机循环水对补充水的水质要求。

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