托电循环水排污水膜法处理

大唐托克托发电有限责任公司(以下简称托电)一、二期4×600MW机组循环水排污水处理系统于2004年7月投运,采用澄清、过滤、超滤、反渗透等水处理工艺,其产品水作为托电二、三期锅炉补给水处理系统离子交换除盐设备的水源。

1 系统简介

(1)系统流程和运行控制特点

托电循环水排污水处理系统工艺流程为:

循环水排污水—生水池—机械加速澄清池—多介质过滤器—超滤—5μm保安过滤器—反渗透—产品水箱

生水池进水电动阀根据生水池液位自动开启和关闭;澄清池定期或连续排泥;多介质过滤器根据累计制水量进行自动反洗;超滤装置的运行及反洗自动控制,根据超滤水池的水位自动控制启停;反渗透系统的运行根据超滤水池、渗透水箱的水位及系统制水量自动控制运行。

(2)主要设备和特点

系统主要设备见表1。

凝聚澄清、超滤、反渗透装置及整个水处理设备采用1套可编程逻辑(PLC)控制装置,其设计有与全厂水控制点(在锅炉补给水车间)的通讯接口。

 

a 机械加速澄清池

机械加速澄清池对保证超滤、反渗透装置的稳定运行起重要的作用。从2004年10月底至2005年4月,该系统处理的循环水浊度高达(50~90)NTU,机械加速澄清池的出水在进水水质波动不大时一直很稳定,维持在(5~10)NTU左右。如需向澄清池内加PAM(聚丙烯酰胺),须选用分子量为400万-800万的阴离子型或中性的PAM,因为阳离子型PAM会对反渗透膜产生不可逆转的破坏,即反渗透膜表面呈负电荷,容易与正电荷相吸,导致反渗透膜清洗不净。

b超滤装置

超滤装置水的利用率设计为90%左右,配置80根1.5m长的225PVCUFC0.8型膜元件。膜元件分别安装在20只容器中,容器材质为玻璃钢(FRP),卧式布置。超滤膜以串联的形式安装在容器内。膜元件采用荷兰NORIT公司产品,膜孔径为20nm中空纤维膜,由亲水性的聚醚砜中空纤维组成。水中最小颗粒的外径一般都大于20nm,因此超滤系统能产出SDI指数小于2、浊度小于0.15 NTU的高品质水,托电超滤装置产水的污染密度指数SDI一般为1-2。

每只超滤膜元件有效过滤面积为35m2,截留分子量为15万。中空膜丝的内径为O.8mm,为内压式,被截留的悬浮物、细菌、大分子有机物、胶体等积在中空纤维内表面。超滤膜的压差随运行时间会逐渐增加,经过20min运行后需用产水进行1次反洗,反洗流量一般为产水量的3~4倍,反洗排水回收到生水池。经过15次左右的反洗之后,分别进行1次加HCl反洗和加NaC1O反洗,以清洗膜表面粘附着的不易冲洗掉的污染物和微生物。在超滤装置反洗过程中,要求反洗压差<0.05MPa,并保证清洗水运行指标为150L/(m2·h)。

超滤过程类似常规的微孔全量过滤,即在过滤过程中无浓水排放。进水温度要求控制在20℃左右,若温度太高,超滤膜会加速水解。为避免大颗粒堵塞中空膜丝的通道,每套超滤进水装置配置1台精度为150μm的道式保安过滤器,进水压力一般<0.2MPa(进水压力不要超过O.3MPa),进出口压差要求<0.1 MPa。

c 反渗透装置

反渗透水回收率设计为60%,配置120只1m长的美国陶氏BW30-365FR膜元件。膜元件分别安装在20只材质为FRP(玻璃钢)的容器中,容器排列形式为一级两段,1段、2段膜组件比例为13:7。反渗透进水加HCl、阻垢剂和NaHSO3。运行中控制反渗透进水pH值在7-7.5,阻垢剂加药量为6mg/L左右,氧化还原电位(ORP)为(350~500)mV,余氯(5~20)μg/L。反渗透l段、2段可以串联清洗,也可以单独清洗,均为顺流清洗。

2 超滤装置运行中发现的问题

(1)超滤装置的化学清洗

超滤装置于2004年7月投运后,到2005年10月之前一直运行正常,当运行压差上升到0.12MPa左右,可以通过在线加强化学清洗方式恢复压差到0.06MPa,出力恢复到正常出力167m3/h。2005年底之后,超滤产水sDI值恶化和水通量衰减后,在线加强化学清洗方式已基本失去作用。

经分析认为,超滤系统运行过程中,在线加强化学清洗方式只能实现定期反洗,不能做错流冲洗,导致膜丝内部淤集沉积物,长期累积导致超滤产水量下降,压差增加。因此,决定采用错流清洗方式恢复超滤膜的产水通量。实施错流清洗恢复了超滤膜元件的水通量后,还需进行膜丝的完整性测试和修复工作,才能确保出水水质得到恢复。

在2006年7月对超滤膜采用了离线清洗的方式,清洗效果比较理想。在被污染的膜丝内,悬浮物和无机盐相互覆盖,用次氯酸钠Aquaklean7314(有机螯和剂,表面活性剂)对超滤膜进行交替清洗可以获得较好的清洗效果(表2)。

(2)超滤装置清洗、反洗注意事项及工艺优化

 

超滤装置的出力要大于反渗透进水流量的20%左右,才能保证反渗透装置的连续稳定运行,这是因为超滤的白用水率随着超滤污染程度的增大而增大。超滤装置反洗加Na0H,有利于清洗膜表面粘附的不易冲洗掉的污染物和微生物,但反洗水中若含有因加絮凝剂产生的A13+,极易生成大量乳状沉淀,所以反洗时不宜加NaOH。反洗水来自水塔循环水,硬度一般在(10-14)mmol/L,加NaOH进行超滤反洗,易生成Ca(OH)2沉淀,污染超滤膜。

实践证明,加NaCL0进行超滤反洗对降低超滤压差比加HCl更有效。由于NaCL0溶液在偏酸性条件下的杀菌效果更好,所以建议在设计NaCL0加药系统时,在NaCL0药箱设计1根加HCI。加药反洗时,超滤反洗出力太大,使得进入超滤的药液浓度过稀,不利于提高或控制合适的药液浸泡浓度。如果单设1台小流量反洗,专门用于加药步序,则有利于提高或控制合适的药液浸泡浓度,增强反洗效果,节约药品。

为了使超滤装置自用水率低于10%,达到节水目的,设计将超滤反洗水回收到生水池,但是当超滤运行压差增大后,需要进行大剂量、高频次的在线加药化学清洗时,短时间内会有大量NaCL0随着超滤反洗水进入到生水池内,而反渗透进水母上的NaHSO3。加药量不能及时足量加入(用于超滤反洗的NaCL0计量出力为1000L/h,反渗透进水母上的NaHSO3。计量出力只有15 L/h,容易发生余氯超标,使得反渗透膜被氧化而影响性能。因此,建议将超滤反洗水回收到生水池内的同时,增设1根直排地沟的排水。托电于2006年6月加装了1根直排地沟的超滤反洗水排水,避免了上述问题的发生。