超滤在补给水处理中的应用.doc

1 前言 膜分离技术是近30多年发展非常迅猛的一种技术，与常规方法相比具有能耗低、单级分离效率高、过程简单、不污染环境等优点。其中反渗透(RO)、超滤(UF)、微滤、电渗析四大膜分离技术在全球已广泛的应用于各行业。我们电力行业的大型电站锅炉补给水处理中应用较多的是反渗透技术，超滤技术应用较少，与传统水处理方式相比，以超滤处理方式作为反渗透预处理系统的工艺设计更有自己的特点。2 超滤处理工艺 超滤技术是一种广泛用于水的净化、溶液分离、浓缩，以及从废水中提取有用物质、废水净化再利用等领域的膜技术。超滤是一种以机械筛分原理为基础，以膜两侧压差为驱动力的膜分离技术。它可分离液相中直径在50A2000A(005m02m)的分子和大分子(分子量l万10万)。它与常规过滤不同。它的筛分孔径小，它可截留病毒细菌、胶体、大有机分子、油脂、蛋白质、悬浮物等。它的分离效果取决于膜的孔径及膜致密层表面的结构和化学性质、溶质粒子大小、溶液的化学性质等。整个分离过程是在动态下进行，无滤饼形成。它的使用压力大大低于反渗透，它和反渗透不同处是压差越大其截留率越低，它不能分离小分子物质和无机离子。 它的主要特点可归纳为： 在不加入任何物质下就可达到分离、浓缩、提纯、分级的目的； 能耗低，无热效应及相态变化。在分离后仍保持原产品的物化性质； 结构简单，占地小；系统灵活，操作简便，启动快，安装维护方便，易于实现自动化； 常规超滤膜膜材料CA，CTA，PAN，PS，PSPES，PVDF等几种；超滤的操作模型可分为重过滤和错流过滤；组件类型有中空、卷式、平板、管式等几种。其中中空纤维膜是超滤技术中最为成熟与先进的一种形式。中空纤维外径0520mm，内径0314mm，中空纤维管壁上布满微孔，原水在中空纤维外侧或内腔内加压流动，分别构成外压式和内压式。超滤是动态过滤过程，被截留物质可随浓缩水排除，配合定期反洗及化学清洗，可长期连续运行。 作为反渗透的预处理它比常规的凝聚、澄清、过滤有如下不同： 它的主要优点可归纳为：过滤水质的显著提高；只需一步处理减少运行费用，提高效率，减少了化学药剂投加量；反洗水更容易处理；低压过滤和低压反洗；与反渗透联合应用可减少反渗透系统的投资量和运行费用。3 超滤系统实例 超滤工艺广泛用于纯水与超纯水制备、医用无菌水、工业用饮料、饮用水、工业分离、浓缩、提纯；工业废水处理等领域。据统计，在我国电子工业引进的纯水制造系统中，有RO的约占系统总数的90，有UF的约占20。在我国电力行业中应用超滤技术很少。我厂2000年的技改项目“125MW水处理增加反渗透装置”成功地将超滤作为反渗透的预处理应用于锅炉补给水的制备中。 十里泉电厂125MW水处理系统改造前流程图： 水源地深井泵来水无阀滤池清水箱清水泵机械过滤器阳离子交换器脱碳器中间水箱中间水泵阴离子交换器混合离子交换器除盐水箱 125MW水处理系统反渗透改造后流程图： 水源地深井泵来水无阀滤池清水箱清水泵20过滤器超滤净水箱5过滤器反渗透脱碳器淡水箱淡水泵阳离子交换器阴离子交换器混合离子交换器除盐水箱 我厂UF为4组，每组配有TF140X1200组件34支，共136支组件，每组设计出力40m3h，总进水168m3h，出水160m3h，回收率约96，浓水直接排至中和池。UF组件为天津市天方膜分离工程公司生产，型号1410，装置型号AUFS400，详细规格如下表： 十里泉反渗透技改工程由北京沃特尔水工程公司承担设计、供货、安装、调试。UF+RO联合除盐工艺是与厂家多次进行小型实验确定的结果。整体工程于2001年1月9日开始试运，至2001年1月16日停止，设备连续运行178小时，总制水量约16000m3。经多项测试完全达到设计的要求。试运过程中多次测量4组UF的SDI值全部小于1，其中各组的平均值分别是1号0807、2号0700、3号03094号0600。单组出力测试UF，当入口压力为015MPa时，流量为62m3h，超出额定值150。出水水质效果评价优异。 改套超滤系统有如下特点：(1) 全部设备国产化，大大降低了设备费用。现国产UF膜的成本较进口产品便宜很多，进口超滤设备成本与反渗透相差不大，这一点限制了UF的广泛应用，我厂投运的此套国产系统，费用仅为反渗透单项费用的的三分之一，设备安全可靠，有助于国产UF的推广普及。(2) 设备自动化水平高，程序自动控制运行步序，运行反洗运行交替进行，可灵活根据水质调整每个步序的控制时间，根据流量调节整定阀门开度，根据液位和相同设备的运行状态设定步序投运的闭锁条件。(3) 膜的反洗操作过程简单，利用反渗透的浓排水进行UF的反洗，节约用水。反洗泵采用变频器控制，转速逐渐提升，确保反洗压力小于01Mpa，完全无超压造成中空纤维断裂的危险。(4) 膜的清洗系统简单实用，UF膜使用到一定时问应进行清洗，否则会影响产水量，增加阻力。通常在产水量降低10时就进行清洗，清洗方法采用先药液浸泡，然后等压循环清洗，清洗药剂配方是经多次试验后找到的最佳配方。现在，此套系统经过11个多月的运行，整个系统出水维持稳定，水质良好，多次测定SDI值均小于15，对反渗透起到了非常好的保护效果，大大提高了整套制水系统的稳定性。4 超滤系统应用问题探讨UF工艺作为一项成熟的技术已获得广泛的应用，但由于此项技术的特点，具体应用时还需全面考虑。现结合我厂UF+RO联合水处理工艺运行至今爆漏出一些问题探讨如下。(1) 膜及其组件的好坏关系到水处理系统安全、稳定、经济的运行。为此选用时应考虑如下几点：具有良好的机械稳定性、化学稳定性、热稳定性；适量均匀的溢流(无静水区)；装填密度大；制造成本低；易于清洗；压力损失小；更换膜的成本尽可能低。(2) 系统设计一定要严谨、科学；我厂设计时考虑UF运行压力要求控制在0103MPa，一般要求宜低于015MPa，选用生水泵的压头较低，忽略了UF出水母管进入净水箱的水校压头，造成实际UF进口与出口的实际压差003004MPa，结果压差过小。UF新投运时单套出力可达62m3h，可随着长时间运行，UF膜稳定后，就达不到额定出力了，现单套出力30m3h。这实际上不是UF膜的有效出力降低了，需要后期改造生水泵来解决此问题。(3) UF的运行一定要防止水源突然恶化，要确保UF前的处理设备起到应有的作用，防止进入不合格的水。我厂就因水源水质恶化，UF进入污水，造成2次UF膜严重污堵；结果严重影响了出力，经过多次清洗后才解决。(4) UF外壳一般为ABS工程塑料与聚甲基丙烯酸甲脂组合而成，若一旦出现运行超压，设备渗漏点出现较多，且检修不好消除，所以应选用全不锈钢外壳。(5) 适时进行系统清洗，控制微生物的滋长。清洗剂应针对污染源选用，如用多种清洗液清洗，每次清洗后应排尽残液并用清水冲洗干净再换另一种药品。注意清洗液应对膜及组件材料无化学损伤。(6) 做好膜及系统的停运保护：超滤组件停运必须进行充分清洗，然后密封湿态保存。膜及系统停运期间，如果时间短(10天内)应打循环并每3天换一次水。如长时间停运，(10天以上)应用10甲醛水溶液浸泡，并每月检查一次，夏天控制环境温度在25以下以防霉变。冬天应防冻，必要时加入1020的甘油。所以设计整套系统时，要考虑周全，建议设备长期运行。5 结束语 目前UF正向组建大型化、高效化发展，6英寸以上的高通量大组件、集束化、设备化的超滤器已出现。大孔径、粗中空丝的超微滤膜已出现，这种膜正越来越多地应用到反渗透的预处理中，构成所谓的集成膜处