鄭州燃氣發電有限公司全膜法化學水處理系統優化技術報告

牛長軍

摘 要：文章介紹了鄭州燃氣電廠化學水處理設備運行中遇到的異常問題，并針對異常問題進行的化驗分析，得出了初步的解決方案。希望通過文章的分析，能夠對相關工作提供參考。

關鍵詞：鄭州燃氣電廠；化學水處理；自來水；有機物；解決思路；管理

1 概述

鄭州燃氣發電有限公司鍋爐補給水處理系統采用的水源為鄭州市高新區市政自來水，系統采用碟片式過濾器+超濾+兩級反滲透+EDI處理形式，其中反滲透裝置采用的是芳香聚酰胺復合膜元件，超濾膜采用的是中空纖維膜元件。該系統從2014年起逐漸出現以下問題：

（1）原水（自來水）水質波動較大，初步判斷水中存在大量的微生物，對超濾、反滲透的正常運行產生不利影響，需要對原水水質進行深度分析。

（2）超濾裝置運行壓力和壓差增大，需要頻繁進行化學清洗。2015年9月，已更換了#1、#2超濾裝置的膜元件。

（3）反滲透前的保安過濾器及一級反滲透膜元件的壓差頻繁增大，從2015年2、3月份起，保安過濾器濾芯平均運行10天左右即失效（最短只能運行一周時間），必須更換；每10天左右必須在線清洗反滲透膜。

為徹底解決以上問題，我們從2015年2月起，連續3個季度對化學水處理的水源情況、系統的運行狀況進行了取樣分析、調查和評估，初步理清了解決思路。

2 水質分析情況簡介（表1）

3 超濾、反滲透系統異常原因分析

超濾出水和自來水的CODMn含量幾乎相同，但經過超濾水箱后，從反滲透進水取樣，CODMn含量成倍升高（#1反滲透進水升高為超濾出水的2.5倍，#2反滲透進水升高為超濾出水的2.3倍）。由此可見，超濾水箱及其前后連接管道中已經發生了微生物污染，超濾水箱和連接管道的內壁上極有可能生成了生物黏膜。導致超濾裝置運行壓力和壓差增大、反滲透保安過濾器頻繁污堵失效，被迫頻繁清洗反滲透膜的主要原因是原水中含有較多的微生物、有機物，從而導致超濾、反滲透系統中發生了微生物污染。

原水中的微生物主要包括藻類、細菌、真菌（霉菌、酵母菌）及其芽孢、孢子和病毒等，這些微生物普遍存在于地表水中（包括市政自來水）。對于反滲透系統，生物污染物開始時易在反滲透系統前端形成污染物，隨后擴展到整個反滲透系統。反滲透在運行過程中，濃水側微生物的滋生速度是很快的，微生物分泌的黏性液體與膜表面截留的污染物一起形成黏性的污堵層，使膜的透水率大幅降低，形成反滲透膜元件的生物污染。生物污染導致反滲透組件間的進出口壓差迅速增加，膜元件產水量下降。膜元件一旦產生生物膜，清洗就非常困難。因為生物膜的黏附力極強，很不容易清除。清洗后殘留的生物膜將是運行后微生物再次繁殖的滋生地，細菌的再次繁殖速度將更快。因此，對于反滲透水處理系統，微生物的防治是預處理的最主要任務之一，尤其是對于以地表水或廢水為水源的反滲透系統更是如此。良好的反滲透預處理工藝設計和有效的運行中殺菌處理是非常重要的。

4 解決思路

造成公司化學水處理系統的膜處理設備近一年多來頻繁發生生物污染的根本原因是近一年多來自來水水源發生了變化，水中微生物及微生物的營養物質均有所增加。根據公司的具體情況，擬對反滲透的預處理工藝進行適當的技改，并提出兩個技改方案：

4.1 方案A

方案A是在超濾裝置和反滲透裝置之間增設活性炭過濾器，并在超濾前投加氯系殺菌劑，如次氯酸鈉或氯氣，以控制超濾系統（含超濾水箱）中的微生物。

氯系殺菌劑能夠使許多微生物快速失去活性。殺菌的效率取決于氯的濃度、水的pH值和接觸時間。為了有效控制微生物的滋生，建議超濾進水的余氯含量控制在0.5～1.0mg/L范圍內；反應時間控制在20～30min。氯的加藥量需要通過調試確定，因為水中有機物也會消耗氯。采用加氯殺菌，最佳的pH值為4～6。

由于芳香聚酰胺復合膜反滲透膜元件的耐氧化性較差，對進水余氯有嚴格要求（不得大于0.1mg/L），因此必須設法消除反滲透裝置進水中的余氯?；钚蕴窟^濾器具有吸附余氯的作用，活性炭是一種優良的還原劑，而余氯有很強的氧化性，因此活性炭對余氯的吸附不僅是一種物理吸附，并且伴隨著氧化還原化學反應?；钚蕴课接嗦鹊幕瘜W反應為：

2Cl2+C+2H2O→4HCl+CO2↑

由于上述反應的存在，活性炭過濾器對余氯的去除率很高，活性炭吸附Cl2非常迅速，Cl2在濾層中停留時間一般為1～2min已足夠。但是，余氯對活性炭微孔的破壞也很嚴重。常見的問題是活性炭顆粒容易破碎形成碎末，不僅活性炭損耗大，而且炭末可能會帶入活性炭過濾器的出水中。因此，不宜用活性炭直接吸附較高含量的余氯，應該預先加入還原劑（如NaHSO3），消耗掉大部分的余氯后，再利用活性炭吸附剩余的余氯。

活性炭過濾器在吸附水中余氯的同時還可有效吸附超濾出水中的有機成分，降低反滲透系統（含保安過濾器）中微生物滋生的風險。

4.2 方案B

方案B是在方案A的基礎上，同時在超濾系統之前增加直流混凝過濾系統。該系統中的過濾器可采用多介質過濾器或PCF纖維過濾器，原有的碟片過濾器可以拆除。這是因為水源水質發生變化后，碟片過濾器的過濾效果難以滿足超濾裝置對進水水質的要求。碟片過濾器能夠過濾去除水中的固體顆粒等懸浮物質，但對水中的膠體物質、微生物、有機物沒有去除能力。

由于地表水水源中的微生物可視為膠體，帶有負電荷，通過混凝澄清、凝聚過濾等手段可除去相當多部分的微生物。去除水中膠體物質（含微生物）的最佳水處理工藝是混凝+澄清+過濾工藝，最常用的混凝澄清設備是機械加速澄清池，但由于公司水處理車間不具備建造機械加速澄清池的場地條件，因此可以考慮采用直流混凝過濾，或者直接過濾的工藝。

《火力發電廠化學設計技術規程》（DL/T5068-2006）在水的預處理中指出，“地表水、海水預處理宜采用沉淀（混凝）、澄清、過濾。懸浮物含量較小時，可采用接觸混凝、過濾或膜處理”。

直流混凝就是將混凝劑投加到一般過濾器的進水管道內，為了保證混凝劑在進入過濾器前能很好的和水混合，并完成水解過程，加藥地點應設在水進入過濾器前至少50d（d為管徑）距離處。

5 結束語

（1）鄭州燃氣發電有限公司化學水處理系統使用的原水為高新區市政自來水，該自來水的水質近一年多來發生了明顯改變，有機物、微生物含量明顯增加，其原因是高新區自來水的水源從原先的黃河“九五灘”深層地下水逐漸變成了地下水和黃河地表水的混合水。

（2）鄭州燃氣發電有限公司超濾、反滲透水處理系統發生的異常情況主要有：超濾運行壓力、壓差增大；反滲透保安過濾器頻繁污堵失效，反滲透膜元件壓差增大被迫頻繁化學清洗等。發生這些問題的主要原因是原水中含有較多有機物、微生物，而現有預處理工藝缺乏去除有機物、微生物的有效措施，導致超濾、反滲透系統發生了生物污染：超濾膜、超濾水箱、連接管道、反滲透膜中生成微生物黏膜，僅靠化學清洗難以解決，問題不斷重復發生。

（3）為了解決超濾、反滲透系統發生生物污染的問題，應采取必要的技改措施，增加能夠有效去除水中有機物和微生物的工藝設備。同時，在日常運行管理方面必須采取若干針對性的措施來防止超濾、反滲透系統中微生物的滋生繁殖，預防微生物黏膜的形成。

參考文獻

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