锅炉补给水处理系统保安过滤器滤芯频繁污堵原因分析及治理

时间：2024-04-25

摘要：为防止污染物堵塞保安过滤器滤芯以及反渗透膜，对频繁堵塞原因进行分析，并采取针对性的有效措施，彻底解决膜系统污堵问题。

关键词：反渗透;保安过滤器;污堵;超滤;有机物;胶体

1 工程概况

重庆石柱发电厂新建工程锅炉补给水水源为长江上游库区水，水处理主要设备由盘式过滤器、超滤、一级反渗透、二级反渗透、混床组成。

保安过滤器滤芯频繁污堵，化学清洗频繁。不仅造成备件损耗大、化学药剂使用多，也影响反渗透设备的正常运行。因此必须尽快找出保安过滤器滤芯污染的原因。

2.水处理系统简介

2.1系统流程

长江水→取水泵船取水泵→配水井滤网间→高密度沉淀池→综合水池→过滤升压泵→无阀滤池→化学水泵→盘式过滤器→超滤→超滤水泵→一级反渗透→高压泵→中间水箱→中间水泵→二级反渗透→高压泵→淡水箱→淡水泵→混床→除盐水箱→除盐水泵→主厂房凝补水箱。

2.2 反渗透系统概述

共设两套反渗透设备，出力分别为2×57t/h、2×45t/h，反渗透膜组件采用日本旭化成公司生产的抗污染型聚酰胺复合膜。

2.3 保安过滤器基本情况

保安过滤器精度5μm，目的是防止水中的大颗粒物损坏反渗透膜。

2.4 系统加药情况

反渗透阻垢剂采用美国亚仕兰原装进口阻垢剂，加药量为4mg/L。

反渗透还原剂采用亚硫酸氢钠，溶药浓度为2%，进水ORP值设定为-150MV～+150MV。

原水投加混凝剂。

3.现场异常情况

一级、二级反渗透系统于2014年1月调试完成投入试运行，2014年7月两台机组168正式投入运行，投产后一级反渗透保安过滤器滤芯频繁堵塞，更换频率由初期的1-2个月逐渐恶化到每周更换一次，且一级反渗透膜一段压差持续上升，系统制水量逐渐减少。

投产初期保安过滤器滤芯堵塞，打开反渗透保安过滤器端盖检查。滤芯颜色为深褐色且有大量铁屑、水箱内衬防腐等;进入夏季后堵塞越发频繁，滤芯表面有大量黄色、褐色、绿色的黏附物，并伴随着刺鼻的恶臭味。对管道内部冲洗后也发现大量黏附物冲出，冲洗后再次滋生黏附物。

保安过滤器堵塞后，伴随着一级反渗透一段、二段压差也逐渐上升，最高时一段压差达到0.5MPa，二段达到0.3MPa.通过化学清洗后压差有所下降，化学清洗排出的清洗液产生大量黄色的黏附物;化学清洗后运行1～2月一段压差、二段压差又开始逐渐上升。

4 反渗透系统污染物种类

4.1 聚铝等胶体污堵：在预处理中使用了阳离子混凝剂聚铝，沉积在膜表面形成胶体污染。超滤发生断丝造成胶体拦截率降低，进而直接进入保安过滤器污堵滤芯。

4.2 有机物污堵：预处理未投加杀菌剂、还原剂加入量过多，造成微生物大量滋生繁殖，粘附在膜表面形成生物粘膜。使系统运行压差升高，产水量下降。

4.3 钙镁等沉积物结垢：往往发生在一级反渗透的二段，浓水中过量的溶解盐沉淀结垢。

4.4 固体颗粒物等堵塞：机组新系统投运时冲洗不彻底，系统管道内泥土、铁锈及超滤水箱残余的防腐材料等。这些是机械性污堵，是可以预防的。

5 对污染物样品进行化验分析

将污堵保安过滤器滤芯邮寄美国3M中国有限公司过滤实验室进行分析，利用SEM扫描电镜、EDS能谱仪对来样进行分析：

（1）滤芯完整，滤芯表面存在肉眼可见污物，滤芯过滤层放大看，有明显颗粒及条状物，颜色各异。

（2）经电镜扫描后与空白对比样相比，滤芯纤维内部污物堵塞。

（3）经EDS能谱分析，颗粒污染物构成C，O为多，且同时含有Fe、Ca、S、Al、Si、P等成分。

6.原因分析

6.1采用长江水作为水源，预处理只加入混凝剂，混凝剂加药量一直平稳，出水浊度较好，保安滤芯内部有聚铝，说明超滤系统有断丝现象，对胶体等拦截率降低，造成进入保安滤芯堵塞。

6.2采用长江水作为水源，预处理未加入杀菌剂，只是在盘式过滤器出口管道混合器加入杀菌剂，流速过快、管道长度过短，造成杀菌剂杀菌效果较差，造成微生物滋生较快，造成有机物进入保安过滤器堵塞滤芯。

6.3反渗透一段压差升高发生在保安过滤器污堵之后，而且随着运行时间的延长呈持续上升趨势，反映出有机物污堵严重，从污染物化验结果来看，污染物的主要成分为有机物质，无机组分主要是铁。

污染物已经透过滤芯进入反渗透一段端口，可以判断反渗透污染的原因是保安过滤器污堵后污染物穿透滤芯造成的;二段压差也相对较高，反映Ca、Mg等离子进入，反映出超滤膜有断丝现象。

6.4 一级反渗透保安过滤器入口未加装ORP表，无法判断还原剂加入量是否合理。反渗透设备运行中加入还原剂主要是为了除去设备残余的氧化性杀菌剂，防止反渗透膜被氧化，还能把系统中的高价铁还原成亚铁。但还原剂投入过量会使系统中存有大量的硫酸盐，硫酸盐还原菌在无氧或缺氧的状态下，利用硫酸盐中的氧，进行氧化反应而得到了能量，形成了细菌群，硫酸盐还原菌造成保安过滤器及反渗透膜生物污堵，铁的来源可能与水箱或管道防腐有关。

7.处理措施

（1）在原水预处理高密度沉淀池新加装杀菌剂加药系统1套，采用次氯酸钠，从源头控制原水中的有机物滋生，保证水体适当的余氯值。

（2）停止投加助凝剂聚丙烯酰胺，避免堵塞膜系统，增加膜系统负担。

（3）一级反渗透入口加装ORP表，控制在-150MV～+150MV。

（4）定期对超滤膜进行断丝的气密性试验，共检查出3支超滤膜不同程度地断丝，更换后超滤出水浊度控制在0.2NTU范围内，且对胶体悬浮物拦截率达到99.9%以上，保安过滤器没有发生胶体堵塞。

（5）定期对反渗透膜进行化学清洗，清洗工艺是酸洗→碱洗→非氧杀菌→再碱洗，清洗后一段压差和出力基本恢复到洗前水平。

（6）超滤水箱每周定期冲击投加非氧化性杀菌剂，提高杀菌效果，防止水箱内的水长期停滞滋生有机物。

（7）加强保安过滤器滤芯的验收，采用质量和精度有保证的产品，运行过程中差压达到0.15MPa及时更换。

（8）利用机组大小修的机会及时对水箱内部进行清理并对水箱防腐进行检查。

（9）确保阻垢剂药品的品质，提高阻垢效果，定期冲洗、清理药箱。

（10）机组停备期间，每天定期进行低压冲洗一次，冲洗时间为10min。

经过以上治理措施后，再没有发生过滤芯污堵问题，滤芯压差一直维持在较低范围内。反渗透保安过滤器至保安过滤器滤芯的更换周期由之前的最短一周一次延长至最长9个月更换一次，大大降低保安过滤器滤芯的更换数量和膜系统化学清洗的频率，节省保安过滤器滤芯的采购费用和清洗药剂的采购费用。