托電循環(huán)水排污水膜法處理
大唐托克托發(fā)電有限責(zé)任公司(以下簡稱托電)一、二期4×600MW機(jī)組循環(huán)水排污水處理系統(tǒng)于2004年7月投運(yùn)，采用澄清、過濾、超濾、反滲透等水處理工藝，其產(chǎn)品水作為托電二、三期鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)離子交換除鹽設(shè)備的水源。
1 系統(tǒng)簡介
（1）系統(tǒng)流程和運(yùn)行控制特點(diǎn)
托電循環(huán)水排污水處理系統(tǒng)工藝流程為：
循環(huán)水排污水—生水池—機(jī)械加速澄清池—多介質(zhì)過濾器—超濾—5μm保安過濾器—反滲透—產(chǎn)品水箱
生水池進(jìn)水電動閥根據(jù)生水池液位自動開啟和關(guān)閉；澄清池定期或連續(xù)排泥；多介質(zhì)過濾器根據(jù)累計制水量進(jìn)行自動反洗；超濾裝置的運(yùn)行及反洗自動控制，根據(jù)超濾水池的水位自動控制啟停；反滲透系統(tǒng)的運(yùn)行根據(jù)超濾水池、滲透水箱的水位及系統(tǒng)制水量自動控制運(yùn)行。
（2）主要設(shè)備和特點(diǎn)
系統(tǒng)主要設(shè)備見表1。
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凝聚澄清、超濾、反滲透裝置及整個水處理設(shè)備采用1套可編程邏輯控制器(PLC)控制裝置，其設(shè)計有與全廠水控制點(diǎn)(在鍋爐補(bǔ)給水車間)的通訊接口。
a 機(jī)械加速澄清池
機(jī)械加速澄清池對保證超濾、反滲透裝置的穩(wěn)定運(yùn)行起重要的作用。從2004年10月底至2005年4月，該系統(tǒng)處理的循環(huán)水濁度高達(dá)(50～90)NTU，機(jī)械加速澄清池的出水在進(jìn)水水質(zhì)波動不大時一直很穩(wěn)定，維持在(5～10)NTU左右。如需向澄清池內(nèi)加PAM(聚丙烯酰胺)，須選用分子量為400萬-800萬的陰離子型或中性的PAM，因為陽離子型PAM會對反滲透膜產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的破壞，即反滲透膜表面呈負(fù)電荷，容易與正電荷相吸，導(dǎo)致反滲透膜清洗不凈。
b 超濾裝置
超濾裝置水的利用率設(shè)計為90％左右，配置80根1.5m長的225PVCUFC0.8型膜元件。膜元件分別安裝在20只容器中，容器材質(zhì)為玻璃鋼(FRP)，臥式布置。超濾膜以串聯(lián)的形式安裝在容器內(nèi)。膜元件采用荷蘭NORIT公司產(chǎn)品，膜孔徑為20nm中空纖維膜，由親水性的聚醚砜中空纖維組成。水中最小顆粒的外徑一般都大于20nm，因此超濾系統(tǒng)能產(chǎn)出SDI指數(shù)小于2、濁度小于0.15 NTU的高品質(zhì)水，托電超濾裝置產(chǎn)水的污染密度指數(shù)SDI一般為1-2。
每只超濾膜元件有效過濾面積為35m2，截留分子量為15萬。中空膜絲的內(nèi)徑為O.8mm，為內(nèi)壓式，被截留的懸浮物、細(xì)菌、大分子有機(jī)物、膠體等積在中空纖維內(nèi)表面。超濾膜的壓差隨運(yùn)行時間會逐漸增加，經(jīng)過20min運(yùn)行后需用產(chǎn)水進(jìn)行1次反洗，反洗流量一般為產(chǎn)水量的3～4倍，反洗排水回收到生水池。經(jīng)過15次左右的反洗之后，分別進(jìn)行1次加HCl反洗和加NaC1O反洗，以清洗膜表面粘附著的不易沖洗掉的污染物和微生物。在超濾裝置反洗過程中，要求反洗壓差<0.05MPa，并保證清洗水運(yùn)行指標(biāo)為150L／(m2·h)。
超濾過程類似常規(guī)的微孔全量過濾，即在過濾過程中無濃水排放。進(jìn)水溫度要求控制在20℃左右，若溫度太高，超濾膜會加速水解。為避免大顆粒堵塞中空膜絲的通道，每套超濾進(jìn)水裝置配置1臺精度為150μm的管道式保安過濾器，進(jìn)水壓力一般<0.2MPa(進(jìn)水壓力不要超過O.3MPa)，進(jìn)出口壓差要求<0.1 MPa。
c 反滲透裝置
反滲透水回收率設(shè)計為60％，配置120只1m長的美國陶氏BW30-365FR膜元件。膜元件分別安裝在20只材質(zhì)為FRP(玻璃鋼)的容器中，容器排列形式為一級兩段，1段、2段膜組件比例為13：7。反滲透進(jìn)水加HCl、阻垢劑和NaHSO3。運(yùn)行中控制反滲透進(jìn)水pH值在7-7.5，阻垢劑加藥量為6mg／L左右，氧化還原電位(ORP)為(350～500)mV，余氯(5～20)μg/L。反滲透l段、2段可以串聯(lián)清洗，也可以單獨(dú)清洗，均為順流清洗。
2 超濾裝置運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的問題
（1）超濾裝置的化學(xué)清洗
超濾裝置于2004年7月投運(yùn)后，到2005年10月之前一直運(yùn)行正常，當(dāng)運(yùn)行壓差上升到0.12MPa左右，可以通過在線加強(qiáng)化學(xué)清洗方式恢復(fù)壓差到0.06MPa，出力恢復(fù)到正常出力167m3/h。2005年底之后，超濾產(chǎn)水sDI值惡化和水通量衰減后，在線加強(qiáng)化學(xué)清洗方式已基本失去作用。
經(jīng)分析認(rèn)為，超濾系統(tǒng)運(yùn)行過程中，在線加強(qiáng)化學(xué)清洗方式只能實現(xiàn)定期反洗，不能做錯流沖洗，導(dǎo)致膜絲內(nèi)部淤集沉積物，長期累積導(dǎo)致超濾產(chǎn)水量下降，壓差增加。因此，決定采用錯流清洗方式恢復(fù)超濾膜的產(chǎn)水通量。實施錯流清洗恢復(fù)了超濾膜元件的水通量后，還需進(jìn)行膜絲的完整性測試和修復(fù)工作，才能確保出水水質(zhì)得到恢復(fù)。
在2006年7月對超濾膜采用了離線清洗的方式，清洗效果比較理想。在被污染的膜絲內(nèi)，懸浮物和無機(jī)鹽相互覆蓋，用次氯酸鈉Aquaklean7314(有機(jī)螯和劑，表面活性劑)對超濾膜進(jìn)行交替清洗可以獲得較好的清洗效果(表2)。
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（2）超濾裝置清洗、反洗注意事項及工藝優(yōu)化
超濾裝置的出力要大于反滲透進(jìn)水流量的20％左右，才能保證反滲透裝置的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，這是因為超濾的白用水率隨著超濾污染程度的增大而增大。超濾裝置反洗加Na0H，有利于清洗膜表面粘附的不易沖洗掉的污染物和微生物，但反洗水中若含有因加絮凝劑產(chǎn)生的A13+，極易生成大量乳狀沉淀，所以反洗時不宜加NaOH。反洗水來自水塔循環(huán)水，硬度一般在(10-14)mmol／L，加NaOH進(jìn)行超濾反洗，易生成Ca（OH)2沉淀，污染超濾膜。
實踐證明，加NaCL0進(jìn)行超濾反洗對降低超濾壓差比加HCl更有效。由于NaCL0溶液在偏酸性條件下的殺菌效果更好，所以建議在設(shè)計NaCL0加藥系統(tǒng)時，在NaCL0藥箱設(shè)計1根加HCI管。加藥反洗時，超濾反洗泵出力太大，使得進(jìn)入超濾的藥液濃度過稀，不利于提高或控制合適的藥液浸泡濃度。如果單設(shè)1臺小流量反洗泵，專門用于加藥步序，則有利于提高或控制合適的藥液浸泡濃度，增強(qiáng)反洗效果，節(jié)約藥品。
為了使超濾裝置自用水率低于10％，達(dá)到節(jié)水目的，設(shè)計將超濾反洗水回收到生水池，但是當(dāng)超濾運(yùn)行壓差增大后，需要進(jìn)行大劑量、高頻次的在線加藥化學(xué)清洗時，短時間內(nèi)會有大量NaCL0隨著超濾反洗水進(jìn)入到生水池內(nèi)，而反滲透進(jìn)水母管上的NaHSO3。加藥量不能及時足量加入(用于超濾反洗的NaCL0計量泵出力為1000L/h，反滲透進(jìn)水母管上的NaHSO3。計量泵出力只有15 L/h，容易發(fā)生余氯超標(biāo)，使得反滲透膜被氧化而影響性能。因此，建議將超濾反洗水回收到生水池內(nèi)的同時，增設(shè)1根直排地溝的排水管。托電于2006年6月加裝了1根直排地溝的超濾反洗水排水管，避免了上述問題的發(fā)生。
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