技術交流超濾與反滲透膜法處理循環(huán)水排污水的運行實踐郭包生,張英賢,韓志遠(大唐托克托發(fā)電有限責任公司,內(nèi)蒙古托克托010206)摘要]大唐托克托發(fā)電有限責任公司采用澄清、過濾、超濾、反滲透水處理工藝處理循環(huán)水排污水,并將產(chǎn)品水作為除鹽設備的水源,介紹了系統(tǒng)組成、循環(huán)水排污水水質(zhì)。通過2年多的運行實踐,指出了該系統(tǒng)存在的問題,并給出了解決措施。關鍵詞]600MW機組;循環(huán)水;排污水處理;超濾;反滲透;膜[中圖分類號]TM621.8L文赫標識碼]B文章編號]1002-3364(2007)05-0073-04大唐托克托發(fā)電有限責任公司(以下簡稱托電)表1系統(tǒng)主要設備二期4×600MW機組循環(huán)水排污水處理系統(tǒng)于設備名稱數(shù)量出力備注2004年7月投運,采用澄清、過濾超濾、反滲透等水機械加速澄清池臺450t/h處理工藝,其產(chǎn)品水作為托電二、三期鍋爐補給水處理多介質(zhì)直徑3200mm,采用進口系統(tǒng)離子交換除鹽設備的水源。過濾器10臺(67~83)m3/h雙速水帽,內(nèi)裝細砂和無煙煤超濾裝置4套167t/h超濾水池2個1系統(tǒng)簡介膜組件的設計水通量按照反滲透裝置4套100t/h膜元件制造廠規(guī)定的水通量低值選取1.1系統(tǒng)流程和運行控制特點托電循環(huán)水排污水處理系統(tǒng)工藝流程為:循環(huán)水凝聚澄清、超濾、反滲透裝置及整個水處理設備排污水→生水池→機械加速澄清池→多介質(zhì)過濾器采用1套可編程邏輯控制器(PLC)控制裝置,其設計有與全廠水控制點(在鍋爐補給水車間)的通訊接口。超濾→5m保安過濾器→反滲透→產(chǎn)品水箱。生水池進水電動閥根據(jù)生水池液位自動開啟和關1.2.1機械加速澄清池閉;澄清池定期或連續(xù)排泥;多介質(zhì)過濾器根據(jù)累計制機械加速澄清池對保證超濾、反滲透裝置的穩(wěn)定水量進行自動反洗;超濾裝置的運行及反洗自動控制,運行起重要的作用。從2004年10月底至2005年4根據(jù)超濾水池的水位自動控制啟停;反滲透系統(tǒng)的運月,該系統(tǒng)處理的循環(huán)水濁度高達(50~90)NTU,機行根據(jù)超濾水池、滲透水箱的水位及系統(tǒng)制水量自動械加速澄清池的出水在進水水質(zhì)波動不大時一直很穩(wěn)控制運行。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400萬~800萬1.2主要設備和特點的陰離子型或中性的PAM,因為陽離子型PAM會對系統(tǒng)主要設備見表1。反滲透膜產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的破壞,即反滲透膜表面呈負電荷,容易與正電荷相吸,導致反滲透膜清洗不凈收稿日期:2007-01-25作者簡介:郭包生(1971-),男,1993年畢業(yè)于內(nèi)蒙古大學化學系化學專業(yè),現(xiàn)為大唐托克托發(fā)電有限責任公司發(fā)電部高級工程師,從事電廠化學專業(yè)技術管理。E-mailgbsh0412@sohu.com熱力發(fā)電·200技術交流1.2.2超濾裝置超濾裝置水的利用率設計為90%左右,配置801.3反滲透裝置根1.5m長的225 PVC UFC0.8型膜元件。膜元件分反滲透水回收率設計為60%配置120只1m長別安裝在20只容器中,容器材質(zhì)為玻璃鋼(FRP),臥的美國陶氏BW30-365FR膜元件。膜元件分別安裝式布置。超濾膜以串聯(lián)的形式安裝在容器內(nèi)。膜元件在20只材質(zhì)為FRP(玻璃鋼)的容器中,容器排列形式采用荷蘭NORT公司產(chǎn)品,膜孔徑20nm,為中空纖為一級兩段,1段、2段膜組件比例為13:7。反滲透進維膜,由親水性的聚醚砜中空纖維組成。水中最小顆水加HCl、阻垢劑和 NaSo3。運行中控制反滲透進粒的外徑一般都大于20mm,因此超濾系統(tǒng)能產(chǎn)出水pH值在7~7.5,阻垢劑加藥量為6mg/L左右,氧SDI指數(shù)小于2、濁度小于0.15NTU的高品質(zhì)水,托化還原電位(ORP)為(350~500)mV,余氯(5~20)電超濾裝置產(chǎn)水的污染密度指數(shù)SDI一般為1~2μg/L。反滲透1段、2段可以串聯(lián)清洗,也可以單獨清每只超濾膜元件有效過濾面積為35m2,截留分洗,均為順流清洗。子量為15萬。中空膜絲的內(nèi)徑為0.8mm,為內(nèi)壓式,被截留的懸浮物細菌大分子有機物膠體等積在中2循環(huán)水排污水水質(zhì)空纖維內(nèi)表面。超濾膜的壓差隨運行時間會逐漸增加,經(jīng)過20min運行后需用產(chǎn)水進行1次反洗,反洗循環(huán)水排污水來自3號機組冷卻塔塔池排水,水流量一般為產(chǎn)水量的3~4倍,反洗排水回收到生水質(zhì)特點見圖1~圖3。池。經(jīng)過15次左右的反洗之后,分別進行1次加HCl200反洗和加NaCO反洗,以清洗膜表面粘附著的不易沖60硫酸根mg/L洗掉的污染物和微生物。在超濾裝置反洗過程中,要0電導率pSmU求反洗壓差<0.05MPa,并保證清洗水運行指標為600ˇ一氯根m400150L/(m2h)。超濾設備的運行、反洗程序見表2。2006810(月份)表2超濾設備的運行、反洗程序①(2004年)(205年)(2006年)圖1循環(huán)水硫酸根、電導率和氯根變化趨勢步驟操作時間流量開啟泵mIn運行167清水泵反洗670超濾反洗泵濃編倍率反洗670超濾反洗泵3反洗加HCl投藥1350超濾反洗泵HC】計量泵(630mg/L)浸泡10沖洗670超濾反洗泵0(月份)2004年)(2005年(2006年)反洗670超濾反洗泵反洗加投藥超濾反洗泵、圖2循環(huán)水濃縮倍率、堿度、砸度及總磷變化趨勢4NaCO計量泵(200mg/L)浸泡10沖洗670超濾反洗泵7060①1、2步驟循環(huán)進行15次左右,且運行和反洗為左右同時進出;50COD.mg/L每隔6h左右進行步驟(3)1次和步驟(4)1次。40濁度MT30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。進水溫度要求控制在20℃左右,若011135791113579(月份)溫度太高,超濾膜會加速水解。為避免大顆粒堵塞中(2004(2005)(2006年)空膜絲的通道,每套超濾進水裝置配置1臺精度為圖3循環(huán)水 CODM和濁度變化趨勢150m的管道式保安過濾器,進水壓力一般<0.2MPa(進水壓力不要超過0.3MPa),進出口壓差要求<0.1MPa。中國煤化工[熱力發(fā)電·2007(5)CNMHG技術交流為110天,第2次更換濾芯的周期為30天,第3次更3運行中存在的問題及應對措施換濾芯的周期為20天,第4次更換濾芯的周期為4天。濾芯使用周期短的原因如下3.1預處理系統(tǒng)(1)超濾水池內(nèi)壁的防腐工藝不適于5Hm濾芯。循環(huán)水排污水冬季水溫在10℃以下,夏季在2004年10月之前,循環(huán)水排污水處理站的來水溫度30℃左右。由于環(huán)境溫度晝夜溫差大,機組負荷也是維持在25℃左右,波動很小,所以超濾水池內(nèi)壁防腐晝夜波動大,導致冬季循環(huán)水水溫晝夜溫差大,造成機漆因熱脹冷縮受到的破壞不嚴重,脫落到水中的雜質(zhì)械加速澄清池冬季每天發(fā)生“翻池”現(xiàn)象,出水濁度曾少;2004年10月之后,循環(huán)水排污水處理站的來水溫高達(50~100)NTU。所以,在系統(tǒng)設計時,需要重點度為20℃~7℃,波動較大,超濾水池內(nèi)壁的防腐漆考慮將凝汽器人口和出口的循環(huán)水適當配比混合以保因熱脹冷縮受到的破壞嚴重,脫落到水中的雜質(zhì)增多證水溫維持在20℃~25℃。例如可考慮分別在凝汽2005年1月10日,解列1個超濾水池,進行清理檢查器入口和出口進入循環(huán)水排污水處理系統(tǒng)的管路上增時發(fā)現(xiàn)池底較干凈,但內(nèi)壁的防腐漆有多處手掌大的加受溫度控制的電動調(diào)節(jié)閥,通過調(diào)節(jié)閥開度控制從鼓包或脫落,而且內(nèi)壁黑色的防腐漆用手能涂抹下來凝汽器入口和出口進入循環(huán)水排污水處理系統(tǒng)的水少量黑色顆粒,每次更換下來的5m濾芯表面也呈量,從而達到調(diào)節(jié)溫度的目的;也可以考慮用生水加熱黑色,說明超濾水池防腐工藝不良。防腐材料最好選器控制機械加速澄清池的進水溫度維持在20℃~用PVC、硫脲等,以免防腐漆或玻璃鋼環(huán)氧樹脂脫落。25℃?？傊?水溫保持穩(wěn)定是避免機械加速澄清池發(fā)(2)超濾膜之間的產(chǎn)水連接件的密封圈發(fā)生泄生“翻池”和避免膜殼內(nèi)的超濾膜元件或反滲透膜元件漏。運行中發(fā)現(xiàn),當超濾進水溫度波動較大時,超濾出發(fā)生軸向位移的重要條件。溫度波動較大時,還會導水水質(zhì)變差;當超濾進水溫度恢復穩(wěn)定時,超濾出水水致超濾膜和反滲透膜性能惡化。質(zhì)變好。分析認為,由于熱脹冷縮效應,膜殼內(nèi)的超濾當循環(huán)水處理改變加藥量和加藥種類以及循環(huán)水膜元件發(fā)生了軸向位移,導致超濾膜之間的產(chǎn)水連接水質(zhì)發(fā)生明顯改變時,應加強超濾和反滲透裝置運行件的密封圈發(fā)生錯位,密封性變差,進而導致超濾出水工況監(jiān)督或?qū)⑺辞袚Q到水質(zhì)較好的塔池。水質(zhì)變差,加快了保安過濾器5pm濾芯被污染的速度。解決方法是盡量減小超濾進水溫度的波動。3.2保安過濾器保安過濾器5m濾芯使用周期偏短。2004年93.3反滲邏裝置月16日之前循環(huán)水排污水處理站的來水溫度比較穩(wěn)3.3.1啟動過程中產(chǎn)水管頻繁爆裂定,維持在25℃左右,5m濾芯(以下簡稱濾芯)狀態(tài)反滲透裝置產(chǎn)水管為PVC材質(zhì)。2004年系統(tǒng)投直很好,但來水溫度會影響保安過濾器壓差和其更運后,發(fā)現(xiàn)反滲透裝置啟動過程中產(chǎn)水管頻繁爆裂(約換周期(表3)10次)。分析后認為,反滲透裝置啟動過程中產(chǎn)水管表3來水溫度對濾芯壓差的影響和鴻芯更換情況排地溝門開啟后,使得反滲透裝置產(chǎn)水側(cè)排空并造成時間來水溫度/℃濾芯壓差濾芯更換情況負壓狀態(tài),此時啟動反滲透高壓泵,在反滲透裝置產(chǎn)水管側(cè)會產(chǎn)生水錘,致使產(chǎn)水管爆破。2004年9月~25未曾更換16日之前正常過濾芯2004年12月6日拆下了反滲透裝置產(chǎn)水管排地10月2日開始上升至溝門的氣動頭,使得該閥門信號反饋正常,但實際上閥10月19日20~150.09 MPa門不再動作。此后,2套反滲透產(chǎn)水管未再發(fā)生爆裂10月25日7.7在1天之內(nèi)上10月29日1號保安過濾器第1現(xiàn)象。升至0.2MPa次更換濾芯3.3.2化學清洗1號、2號保安2005年1月510月25日過濾器濾芯壓日、9日對1號反滲透裝置剛投運的1年半中,每半年進行1次5~511月26日差分別上升至2號保安過濾器0.26MPa和的濾芯又進行化學清洗,投運2年后,每季度進行1次化學清洗0.28MPa。了4次更換。般在總壓差達到0.4MPa時進行化學清洗,先堿洗后①保安過濾器生產(chǎn)廠要求壓差上升至0.1MPa時更換濾芯酸洗,堿洗效果比酸洗效果更明顯。清洗后總壓差能以1號保安過濾器為例,第1次更換濾芯的周期恢復到0.3MPa,產(chǎn)水量基本恢復到銘牌出力。中國煤化工熱力發(fā)電·20技術交流(1)堿洗:堿洗液為0.1%的氫氧化鈉和0.1%的清洗效果比較理想。在被污染的膜絲內(nèi),懸浮物和無EDTA混合溶液,pH值11~12,同時清洗1段、2段機鹽相互覆蓋,用次氯酸鈉和 Aquaklean7314(有機螯1h,然后1段清洗2h,2段清洗1h,再同時清洗1段、和劑,表面活性劑)對超濾膜進行交替清洗可以獲得較2段1h,水沖洗2h好的清洗效果(表4)。(2)酸洗:酸洗液為0.2%的鹽酸溶液,pH值2~表42006年7月超濾離線清洗前后運行數(shù)據(jù)對比2.5,同時清洗1段、2段1h,然后1段清洗1h,2段清進水左進水左出水右進水右出水洗1h,水沖洗1h。清洗液溫度30℃~35℃項目流量壓力壓力壓力壓力出水/m3h-1/MPa / MPa /MPa / MPa SDI tE3.3.3設備防腐、計量加藥、清洗工藝優(yōu)化、余氯檢測離線清0.0550.0050.0650,005為了保證反滲透阻垢劑連續(xù)、均勻、準確地加入,洗前離線清以反滲透阻垢劑藥箱液位的下降速度作為監(jiān)控指標,洗后1800,0500.0050,0600.0051.5~2.7當藥箱液位的下降速度不在規(guī)定值時,及時調(diào)整加藥計量泵的沖程和頻率這比監(jiān)控加藥計量泵的沖程和34.2超濾裝置清洗、反洗注意事項及工藝優(yōu)化頻率更準確合理。因為,加藥計量泵的沖程和頻率并超濾裝置的出力要大于反滲透進水流量的20%不能直觀反映加藥量,即使同樣的沖程和頻率情況下,左右,才能保證反滲透裝置的連續(xù)穩(wěn)定運行,這是因為也會由于系統(tǒng)阻力發(fā)生異?；蚣铀幭?、加藥管路發(fā)生超濾的自用水率隨著超濾污染程度的增大而增大異常等因素導致加藥量不能準確地加人。超濾裝置反洗加NaOH,有利于清洗膜表面粘附反滲透清洗箱溢流口徑應至少設計成DN0的不易沖洗掉的污染物和徽生物但反洗水中若含有mm,以滿足堿洗時泡沫及時溢流。系統(tǒng)閥門不要選用因加絮凝劑產(chǎn)生的AP+,極易生成大量乳狀沉淀,所蝶閥,應選用截止閥,便于控制流量。清洗回液管和產(chǎn)以反洗時不宜加NaOH。反洗水來自水塔循環(huán)水,硬水回流管的管口建議接到清洗箱內(nèi)部,使管口距離清度一般在10~14)mmo/L,加NaOH進行超濾反洗,洗箱底部約三分之二避免回流液體沖擊清洗箱內(nèi)的易生成Ca(OH)2沉淀,污染超濾膜。清洗液而產(chǎn)生大量泡沫。實踐證明,加NaCO進行超濾反洗對降低超濾壓為了避免余氯氧化反滲透膜,在反滲透進水母管差比加HC更有效。由于NaCO溶液在偏酸性條件上安裝余氯表比ORP表更好,ORP表只能間接反映下的殺菌效果更好所以建議在設計 NaClO加藥系統(tǒng)余氯的大小,不如余氯表直觀時,在 Naclo藥箱設計1根加HCl管。加藥反洗時超濾反洗泵出力太大,使得進入超濾的藥液濃度過稀,3.4超濾裝置不利于提高或控制合適的藥液浸泡濃度。如果單設13.4.1超濾裝置的化學清洗臺小流量反洗泵,專門用于加藥步序,則有利于提高或超濾裝置于2004年7月投運后,到2005年10月控制合適的藥液浸泡濃度,增強反洗效果,節(jié)約藥品。之前一直運行正常,當運行壓差上升到0.12MPa左為了使超濾裝置自用水率低于10%達到節(jié)水目右,可以通過在線加強化學清洗方式恢復壓差到0.06的,設計將超濾反洗水回收到生水池,但是當超濾運行MPa,出力恢復到正常出力167m3/h2005年底之壓差增大后,需要進行大劑量、高頻次的在線加藥化學后,超濾產(chǎn)水SDI值惡化和水通量衰減后,在線加強化清洗時,短時間內(nèi)會有大量NaCO隨著超濾反洗水進學清洗方式已基本失去作用人到生水池內(nèi),而反滲透進水母管上的 NaSO3加藥經(jīng)分析認為,超濾系統(tǒng)運行過程中,在線加強化學量不能及時足量加入(用于超濾反洗的 Naclo計量泵清冼方式只能實現(xiàn)定期反洗,不能做錯流沖洗,導致膜出力為1000/h,反滲透進水母管上的 NaHsO3計絲內(nèi)部淤集沉積物長期累積導致超濾產(chǎn)水量下降,壓量泵出力只有15L/h),容易發(fā)生余氯超標使得反滲差增加。因此,決定采用錯流清洗方式恢復超濾膜的透膜被氧化而影響性能。因此,建議將超濾反洗水回產(chǎn)水通量。實施錯流清洗恢復了超濾膜元件的水通量收到生水池內(nèi)的同時,增設1根直排地溝的排水管后,還需進行膜絲的完整性測試和修復工作,才能確保托電于2006年6月加裝了1根直排地溝的超濾反洗出水水質(zhì)得到恢復。水排水管,避免了上述問題的發(fā)生在2006年7月對超濾膜采用了離線清洗的方式(下轉(zhuǎn)第79頁⑦熱力發(fā)電·200(5)TCNMHG技木交流(2)按變體相似理論設計的水力模型用于水室擋出版社,1990:148-156.板流阻模擬試驗,其結(jié)果可靠,可用于實際工程設計,[2]關醒凡泵的理論與設計M,北京:機械工業(yè)出版社并已在AC600SG總體設計中采用。1987:111-114[3]李建威,等.水力機械測試技術[M].北京:機械工業(yè)出版社,1981:72-111[參考文獻][1]劉天寶,等,流體力學與葉柵理論[M].北京:機械工業(yè)STUDY ON FLOW RESISTANCE OF BAFFLE PLATE IN THE WATER CHAMBERYU Hui- giong, JI Quan-kai, FU Jie, XIE Yong-yao, ZHANG Wen-qi'(1. West China University, Chengdu 610039, Sichuan Province, PRC;2. China Nuclear Power Design & Research Institute, Chengdu 610041, Sichuan Province, PRC)Abstract: A test method based on the affinite law of anamorphosis to determine the flow resistance of a shape- complicated piece hasbeen put forward, a hydraulic model being designed by using the said law, and simulation test of the flow resistance being carriedout, obtaining the characteristic curve of the baffle plate flow resistance in water chamber of the steam generator for AC 600 pressurized reactor. The obtained curve can be used in engineering design.Key words: steam generator of the pressurized reactor; baffle plate in water chamber; simulation test of flow resistance: local resist-ance coefflcient(上接第76頁)其中膜材料費用占40%。所以,循環(huán)水排污水處理系統(tǒng)對于節(jié)水減排效益是明顯的。但是,其總經(jīng)濟效益4節(jié)水減排效益需結(jié)合電廠新鮮水取水水價及廢水排放環(huán)保排污費用進行評價。以2006年運行數(shù)據(jù)為例進行分析。托電4×100t/h循環(huán)水排污水處理系統(tǒng)使托電全年新鮮水取水量參考文獻]降低6%,全年廢水排放量降低14%。每節(jié)約1t新鮮1]半島水處理有限公司托電循環(huán)水排污水處理系統(tǒng)操作水所消耗的水處理膜材料和化學藥品費用約1.5元,手冊[Z]OPERATION PRACTICE OF USING ULTRAFILTRATION ANDANTI-OSMOSIS MEMBRANE METHOD FOR TREATMENTOF BLOW-OFF WATER FROM THE CIRCULATING SYSTEMGUO Bao-sheng, ZHANG Ying-xian, haN Zhi-yuanDatang Tuoketuo Power Generation Co Ltd, Tuoketuo 010206, Inner Mongolia Region, PRC)Abstract: Adopting water treatment technologies, such as settlementation, ultrafiltration, and anti-osmosis membrane method etc.the blow-off water from circulating system in Tuoketuo Power Generation Co Ltd has been treated, and the produced water beingused as water source of the desalting equipment. The composition of the said system and the quality of blow - off water have beenbriefly presented. Through operation practice of a period more than two years, the problems existing in the said system have been putorward, and corresponding countermeasures being given.Key words: 600 MW Power generating unit; circulating water; treatment of blow -off water; ultrafiltration; anti-osmosis熱力發(fā)電·2007THCNMHo