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(北京朗新明環(huán)?？萍加邢薰?，北京100039)

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)作為火電廠中用水量和排水量最大的單元，其水質(zhì)條件與水源、空氣潔凈度、濃縮倍率、處理方式等息息相關(guān)。由于循環(huán)水水質(zhì)對機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性、安全性有重大影響，因此，需要對循環(huán)水水質(zhì)進(jìn)行及時調(diào)整。而對循環(huán)水排污水進(jìn)行深度處理、回用，不僅是一種有效的水質(zhì)調(diào)整、節(jié)水節(jié)能措施，還對實(shí)現(xiàn)全廠廢水零排放、降低工業(yè)污染具有重要意義。在循環(huán)水排污水深度處理系統(tǒng)中，超濾多用于反滲透系統(tǒng)的預(yù)處理設(shè)備，可穩(wěn)定高效地去除水中的膠體、懸浮物、生化需氧量、化學(xué)耗氧量(COD)等，是保證反滲透設(shè)備的安全可靠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵，因此，在設(shè)備選型前，有必要針對超濾運(yùn)行情況進(jìn)行試驗(yàn)。

1 試驗(yàn)水質(zhì)和設(shè)備

某電廠一期工程4×200 MW機(jī)組循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水為地下水與水庫水(混合比例范圍1∶1～1∶2)，4臺機(jī)組循環(huán)水處理方式和濃縮倍率基本相同，1至4季度循環(huán)冷卻水排污水主要水質(zhì)分析結(jié)果見表1，其中全硬度、臨時硬度皆以CaCO3計(jì)。超濾運(yùn)行參數(shù)見表2，其中CEB為化學(xué)加強(qiáng)反洗。

擬采用的循環(huán)水排污水深度處理系統(tǒng)為“循環(huán)水排污水→生水箱→生水泵→孔隙式纖維過濾器→超濾裝置→清水箱→高壓泵→反滲透→產(chǎn)水箱”，深度處理系統(tǒng)用水取自1～4號機(jī)循環(huán)水排污水至沖灰水系統(tǒng)管線。該系統(tǒng)的超濾、反滲透單元的選型試驗(yàn)由2家水處理公司A和B分別進(jìn)行，本文主要以試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析不同超濾膜的運(yùn)行性能。

超濾裝置前過濾器采用光子晶體光纖(PCF)孔隙式纖維過濾器，濾元采用一種新型柔軟纖維絲，過濾精度可達(dá)幾微米，在過濾過程中對纖維絲施以回轉(zhuǎn)機(jī)具壓榨，使其纖維絲縱向之間孔隙變小，水中的懸浮物均被擋住留在纖維絲外。當(dāng)過濾器內(nèi)被截留的懸浮污物(雜質(zhì))增多，處理水量下降，壓力達(dá)到設(shè)定值時，自動進(jìn)入壓縮空氣和水反沖洗。

該過濾器流速可達(dá)60～100 m/h，且反洗較徹底，每次經(jīng)反洗后運(yùn)行初始壓差基本為0，自用水率僅為0．5% ～2．0%，運(yùn)行終點(diǎn)控制出、入口壓差為0．15 MPa，運(yùn)行周期為4～6 h，產(chǎn)水最大濁度為1．5 MTU，平均濁度0．8 MTU。

2 超濾試驗(yàn)

2．1 原水溫度影響試驗(yàn)

水溫是影響超濾膜通量的關(guān)鍵因素之一，試驗(yàn)過程中原水溫度在10～40℃波動，規(guī)律性不強(qiáng)。超濾進(jìn)水溫度變化曲線見圖1。

在超濾膜潔凈狀態(tài)下，維持進(jìn)水壓力0．16～0．18 MPa，分別在 10、15、20、25、30、35、40 ℃ 下分別運(yùn)行30 min。3套超濾的產(chǎn)水流量與溫度都具有良好的線性關(guān)系，均與公式(1)相符。

表1 4臺機(jī)組循環(huán)冷卻水排污水水質(zhì)分析月平均值

表2 超濾運(yùn)行參數(shù)

圖1 超濾進(jìn)水溫度變化曲線

式中:Q25為25℃水溫下膜組件產(chǎn)水量;t為膜組件進(jìn)水水溫;Qt為t水溫下膜組件產(chǎn)水量。

2．2 原水濁度影響及濁度去除率

運(yùn)行幾天后，生水箱內(nèi)壁、超濾裝置的濃水、反洗排水中均有黑色物質(zhì)。經(jīng)清華大學(xué)熱能實(shí)驗(yàn)室檢測，此黑色顆粒物質(zhì)大部分為煤粉，其成分分析數(shù)據(jù)以及其在原水、濃水、盤式過濾器出口水中的粒度分布表明，水中不存在粒徑小于1 μm的顆粒物質(zhì)，因此，全部截留在膜孔通道外部，依靠反洗就能夠全部從超濾膜表面清除，不會對超濾膜造成嚴(yán)重污堵。A公司與B公司超濾膜濁度去除率對比見圖2。

實(shí)驗(yàn)證明，2種超濾膜對于濁度都具有良好的去除效果，平均去除率在99．5%以上。

2．3 COD去除效果試驗(yàn)

超濾膜對COD的去除效果試驗(yàn)，A公司每天1次，B公司2天1次，2家公司都未達(dá)到各廠家承諾的指標(biāo)，COD去除率見圖3。

從圖3可以看出，超濾膜對COD去除率在20%到60%間波動，不穩(wěn)定。

圖2 A公司與B公司超濾膜濁度去除率對比

圖3 A公司與B公司COD去除率對比

2．4 系統(tǒng)全鐵質(zhì)量濃度變化試驗(yàn)

2個公司均2天1次監(jiān)測系統(tǒng)鐵質(zhì)量濃度的變化，采用在超濾入口連續(xù)投加FeCl3強(qiáng)化超濾處理，其作用與常規(guī)混凝澄清用絮凝劑有所不同，其主要是預(yù)防水中的小顆粒物質(zhì)堵塞超濾膜孔。A公司與B公司超濾進(jìn)出水全鐵質(zhì)量濃度變化對比見圖4。

試驗(yàn)證明，雖然混凝劑劑量控制穩(wěn)定時，絮凝劑加入的鐵不會進(jìn)入產(chǎn)水側(cè)，而加入混凝劑前后運(yùn)行對比表明，在進(jìn)水壓力和出水流量基本不變的情況下，加入混凝劑后，超濾膜運(yùn)行周期可延長約1/4。

2．5 膠體硅去除效果試驗(yàn)

圖4 A公司與B公司超濾進(jìn)出水全鐵質(zhì)量濃度變化對比

從試驗(yàn)結(jié)果看，2家公司超濾膜對膠體硅的去除效果不顯著，平均去除率分別為40．2%、35．5%。分析認(rèn)為，這與超濾前加的FeCl3質(zhì)量有關(guān)，試驗(yàn)選用的FeCl3為工業(yè)級，純度相對較低，且含有較多的硅類雜質(zhì);另外，分析用濾紙過濾精度較低，也是膠體硅分析結(jié)果去除率不理想的原因之一。

2．6 運(yùn)行壓力與壓差試驗(yàn)

過膜壓差是考察超濾膜性能的關(guān)鍵參數(shù)之一。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，膜入口壓力對過膜壓差影響最為顯著，因此，工業(yè)設(shè)計(jì)中，應(yīng)注意原水泵揚(yáng)程選擇和水泵的運(yùn)行流量穩(wěn)定性。在進(jìn)水壓力不變時，過膜壓差達(dá)到0．1 MPa左右時，出水流量就會下降10% ～20%;達(dá)到0．2 MPa左右時，產(chǎn)水流量就會下降30% ～50%。運(yùn)行壓力與壓差試驗(yàn)A公司每天2次，B公司每天1次，進(jìn)出水運(yùn)行壓力和壓差見圖5。

2．7 反滲透控制值(SDI值)試驗(yàn)

出水SDI值變化試驗(yàn)對比見圖6，A公司與B公司均2天測試1次。從圖6看出，2種濾膜產(chǎn)水整個試驗(yàn)過程中的SDI值始終不超過2，低于反滲透控制值(不超過3)，能夠?yàn)榉礉B透穩(wěn)定、安全運(yùn)行提供保障。

3 結(jié)論與建議

通過一段時間的運(yùn)行情況和檢查結(jié)果表明，處理帶有煤粒的顆粒物質(zhì)的源水，PCF孔隙式纖維過濾器出水水質(zhì)穩(wěn)定、處理效果較理想，PCF孔隙式纖維過濾器+錯流式超濾工藝組合可為后續(xù)反滲透穩(wěn)定運(yùn)行提供技術(shù)保證，但仍需要注意以下4點(diǎn)。

圖5 A公司與B公司進(jìn)出水運(yùn)行壓力和壓差對比

圖6 A公司于B公司出水SDI值變化試驗(yàn)對比

a．水源中顆粒性物質(zhì)較高時，正向沖洗、反向沖洗、增強(qiáng)反洗、空氣擦洗、錯流運(yùn)行是保證超濾膜可靠運(yùn)行的關(guān)鍵措施，因此，設(shè)備選型時應(yīng)重視運(yùn)行工藝選擇。

b．試驗(yàn)結(jié)束后，拆卸超濾膜時發(fā)現(xiàn)膜絲內(nèi)表面還存積少量黃色的鐵的氧化物。建議停止在超濾膜進(jìn)水中加入混凝劑。

c．從超濾檢查看，還需進(jìn)一步優(yōu)化增強(qiáng)反洗周期和參數(shù)，確保超濾每次反洗后初始運(yùn)行壓差不大于 0．07 MPa。

d．系統(tǒng)設(shè)計(jì)回收率宜控制在80%左右。