电厂超滤膜元件储存、安装浅析

吴瑞瑞

摘要：超滤装置作为一种精密过滤设备是电厂锅炉补给水处理系统中必不可少的设备。由于超滤膜元件价格昂贵，且其活性易受温度、水质影响，致使在超滤装置安装过中，超滤膜元件的储存及安装成为重点工作。储存环境温度过低会使膜元件保护液结冰，造成膜元件的损伤；安装过程中，如果在没有合格水冲洗条件下，就将膜元件安装到位，会致使膜元件因长期干燥而发生损伤。综上所述，在超滤装置安装过程中，熟悉膜元件的构成、性质及原理，科学规划处理膜元件的储存及安装工作对化学水的净化有重要意义。

关键词：超滤装置；超滤膜元件；储存；安装；温度；水质

一、超滤膜简介

1 超滤膜概述

超滤膜，是一种孔径规格一致，额定孔径范围为0.001-0.02微米的微孔过滤膜，是超滤设备的核心，其以物理截留的方式去除水中一定大小的杂质颗粒。在压力驱动下，溶液中水、有机低分子、无机离子等尺寸小的物质可通过纤维壁上的微孔到达膜的另一侧，溶液中菌体、胶体、颗粒物、有机大分子等大尺寸物质被截留，从而达到筛分溶液中不同组分的目的。超滤膜是最早开发的高分子分离膜之一，在20世纪60年代实现了工业化、商业化。

2 超滤膜分类

超滤膜的分类有很多，主要按膜组件的不同、压力驱动形式的不同、膜材料的不同等方式进行分类[1]。

（1）按照膜组件的不同分类：有管式超滤膜，板框式超滤膜，卷式超滤膜和中空纤维式超滤膜；

（2）按照压力驱动形式的不同：可以分为内压式和外压式；

（3）按照膜材料的不同分类：有有机超滤膜和无机超滤膜两种，其中有机超滤膜按材质又可以分：

①聚砜类，如聚砜（PS）、磺化聚砜（SPS）、聚醚砜（PES）等。用这种材料制膜，易成型，膜机械强度好，耐热、耐化学性能也较好，是目前用得较多的材料；

②聚烯烃类，主要是聚丙烯（PP）和聚丙烯腈（PAN）。同聚砜相似，它的机械和化学性能较好。PAN的腈基是强极性基因，但PAN并不十分亲水，通常引入另一种共聚单体（如醋酸乙烯酯或甲基丙烯酸甲酯），以增加链的柔韧性和亲水性，从而改变其加工性；

③氟材料，目前主要用的是聚偏氟乙烯（PVDF）和聚四氟乙烯（PTFE），这种材料的超滤膜具有极优良的机械强度和耐高温、耐化学侵蚀性性能，使用温度-40～260℃，可在强酸、强碱和多种有机溶剂条件下使用，但成本很高；

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

3 超滤膜产水量影响因素

（1）温度对产水量的影响：温度升高水分子的活性增强，粘滞性减小，产水量增加，反之则产水量减少，目前使用的膜元件运行温度都控制5～45℃之间，在允许的温度条件下，温度系统约为0.0215/1°C，即温度每上升一度，则相应的产水量增加2.15%，因此可以使用调节水温的方法来实现超滤系统的产水量的稳定一致[2]；

（2）操作压力对产水量的影响：在低压时超滤膜的产水量与压力成正比关系，即产水量随着压力升高而升高，但当压力值超过0.3MPa时，即使压力再升高，其产水量的增加也很小，主要是由于在高压下超滤膜被压密而增加透水阻力所致，因此在超滤系统设计应注意，实际操作中，任何时候操作压力都不应超过0.3MPa，即使是瞬间超过也可能会损坏膜结构，甚至打破超滤膜[2]；

（3）进水浑浊度对产水量的影响：进水浊度越大时，超滤膜的产水量越少，而且进水浊度大更易引起超滤膜的堵塞，在确定超滤膜产水量时也应考虑进水浊度的影响，一般可采用以下方法降低浊度的影响：

①增加前级预处理降低原水浊度；

②使用错流过滤方式，并降低系统回收率。

（4）流速对产水量的影响：流速的变化对产水量的影响不像温度和压力那样明显，流速过大时反而会导致膜组件的产水量下降，这主要是因为由于流速加快增加了组件压力损失而造成的，因此在设计超滤系统流速时，一定要控制在给定的流速范围内，流速太慢影响超滤分离质量，容易形成浓差。

二、超滤膜元件的储存

在电厂建设过程中，由于供货周期及施工特性等因素，“现需现供”模式无法满足建设需求，设备物资基本都是根据需求规划提前到场，由此决定，设备物资的存储成为电厂建设的一项重要工作。

超滤膜元件价格昂贵，且其活性易受温度、水质等因素影响，所以超滤膜元件的存储不仅要有足够的场地空间，而且存储场地的环境也要满足需求。目前，超滤膜元件都是带有保护液封存的状态到场，由于保护液的存在，水质因素对超滤膜元件的影响可以不予考虑，由此环境温度成为储存阶段对超滤膜元件影响最大的因素。目前普遍使用的超滤膜元件适宜温度在5～45℃范围内，北方电厂建设过程中，要着重考虑环境温度这一点。

三、超滤膜元件的安装

超滤膜制成成品后，为防止膜水解、微生物侵蚀、冻结及收缩变型、膜失效等问题，需要对其进行封存并充入保护液。超滤膜元件安装时，需要先把保护液放掉，再与超滤装置配套管件相连。超滤膜失去保护液之后，必须确保每隔一星期用水冲洗保养一次膜元件，否则将导致超滤膜因干燥膜孔坍塌，从而严重影响膜的透过性和机械强度，这就要求膜元件放掉保护液安装之前，要确保有水质合格的冲洗水。

在电厂建设中，超滤处理的前级一般都是原水预处理，水源通过原水预处理之后，悬浮物等粒子得到有效去除，水质达到冲洗膜元件的指标[4]。还是以广东省中山嘉明电力有限公司3×390MW燃气-蒸汽联合循环热电冷联产工程项目为例，超滤膜元件在安装之前，先是调试了原水预处理系统，在确保原水预处理系统线路贯通，且出水水质合格后，再将水引到超滤系统。超滤膜元件安装之前，先用原水出水冲洗超滤管线，防止管道中的杂质污染超滤膜，管道冲洗完毕后，再进行膜元件的安装，安装结束后，原水预处理产水亦可以满足超滤膜的冲洗保养。

超滤装置本体管道冲洗是超滤管线冲洗工作的重点，也是难点，由于其与膜元件大量接口的存在，致使冲洗管线选择及冲洗水排放成为难点。

在冲洗管线选择方面，由于大量接口的存在，本体管道多点与大气相通，致使管线冲洗过程中，本体管道无法起压，冲洗水进入某一管道后直接在接口处流出，而不能流向与之相连的其它管道，针对此问题，需在超滤装置本体管道加盲板，来控制水流方向，尤其是上部管道冲洗时，必须要在底部管道添加盲板，以免水流顺着下部管道接口流走。

在沖洗水排放方面，由于大量接口的存在，排水口难以控制。当超滤装置处在车间一层时，此问题相对来讲还好处理，只需用彩条布等材料遮挡一下水流，使冲洗排水顺着地面流向排水沟即可；当超滤装置处在车间二层（上层）时，此问题就比较棘手，就不能直接允许冲洗水直接排向地面，此时应把超滤装置本体管道与膜元件的接口封堵住，再布置临时管道，将冲洗排水导走。

本文在超滤膜理化性质、超滤膜储存及超滤膜安装三方面进行了简要论述，旨在总结超滤膜安装过程中的一些注意事项，通过这些注意事项的总结，为以后的安装工作提供参考性经验，进而进一步规范超滤膜的储存、安装流程，为缔造精品工程、向业主提供更优质的服务打下基础。

参考文献

[1]百度文库：浅析超滤装置在电厂化学水处理中的应用；

[2]百度文库：影响超滤膜产水量的因素；

[3]电力建设施工技术规范：第6部分 水处理及制氢设备和系统（DL5190.6-2012）。

（作者单位：山东电力建设第三工程有限公司）