超滤与反渗透膜法处理循环水排污水的运行实践

技术交流超滤与反渗透膜法处理循环水排污水的运行实践郭包生,张英贤,韩志远(大唐托克托发电有限责任公司,内蒙古托克托010206)摘要]大唐托克托发电有限责任公司采用澄清、过滤、超滤、反渗透水处理工艺处理循环水排污水,并将产品水作为除盐设备的水源,介绍了系统组成、循环水排污水水质。通过2年多的运行实践,指出了该系统存在的问题,并给出了解决措施。关键词]600MW机组;循环水;排污水处理;超滤;反渗透;膜[中图分类号]TM621.8L文赫标识码]B文章编号]1002-3364(2007)05-0073-04大唐托克托发电有限责任公司(以下简称托电)表1系统主要设备二期4×600MW机组循环水排污水处理系统于设备名称数量出力备注2004年7月投运,采用澄清、过滤超滤、反渗透等水机械加速澄清池台450t/h处理工艺,其产品水作为托电二、三期锅炉补给水处理多介质直径3200mm,采用进口系统离子交换除盐设备的水源。过滤器10台(67~83)m3/h双速水帽,内装细砂和无烟煤超滤装置4套167t/h超滤水池2个1系统简介膜组件的设计水通量按照反渗透装置4套100t/h膜元件制造厂规定的水通量低值选取1.1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:循环水凝聚澄清、超滤、反渗透装置及整个水处理设备排污水→生水池→机械加速澄清池→多介质过滤器采用1套可编程逻辑控制器(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。超滤→5m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1.2.1机械加速澄清池闭;澄清池定期或连续排泥;多介质过滤器根据累计制机械加速澄清池对保证超滤、反渗透装置的稳定水量进行自动反洗;超滤装置的运行及反洗自动控制,运行起重要的作用。从2004年10月底至2005年4根据超滤水池的水位自动控制启停;反渗透系统的运月,该系统处理的循环水浊度高达(50~90)NTU,机行根据超滤水池、渗透水箱的水位及系统制水量自动械加速澄清池的出水在进水水质波动不大时一直很稳控制运行。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400万~800万1.2主要设备和特点的阴离子型或中性的PAM,因为阳离子型PAM会对系统主要设备见表1。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收稿日期:2007-01-25作者简介:郭包生(1971-),男,1993年毕业于内蒙古大学化学系化学专业,现为大唐托克托发电有限责任公司发电部高级工程师,从事电厂化学专业技术管理。E-mailgbsh0412@sohu.com热力发电·200技术交流1.2.2超滤装置超滤装置水的利用率设计为90%左右,配置801.3反渗透装置根1.5m长的225 PVC UFC0.8型膜元件。膜元件分反渗透水回收率设计为60%配置120只1m长别安装在20只容器中,容器材质为玻璃钢(FRP),卧的美国陶氏BW30-365FR膜元件。膜元件分别安装式布置。超滤膜以串联的形式安装在容器内。膜元件在20只材质为FRP(玻璃钢)的容器中,容器排列形式采用荷兰NORT公司产品,膜孔径20nm,为中空纤为一级两段,1段、2段膜组件比例为13:7。反渗透进维膜,由亲水性的聚醚砜中空纤维组成。水中最小颗水加HCl、阻垢剂和 NaSo3。运行中控制反渗透进粒的外径一般都大于20mm,因此超滤系统能产出水pH值在7~7.5,阻垢剂加药量为6mg/L左右,氧SDI指数小于2、浊度小于0.15NTU的高品质水,托化还原电位(ORP)为(350~500)mV,余氯(5~20)电超滤装置产水的污染密度指数SDI一般为1~2μg/L。反渗透1段、2段可以串联清洗,也可以单独清每只超滤膜元件有效过滤面积为35m2,截留分洗,均为顺流清洗。子量为15万。中空膜丝的内径为0.8mm,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2循环水排污水水质空纤维内表面。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,反洗循环水排污水来自3号机组冷却塔塔池排水,水流量一般为产水量的3~4倍,反洗排水回收到生水质特点见图1~图3。池。经过15次左右的反洗之后,分别进行1次加HCl200反洗和加NaCO反洗,以清洗膜表面粘附着的不易冲60硫酸根mg/L洗掉的污染物和微生物。在超滤装置反洗过程中,要0电导率pSmU求反洗压差<0.05MPa,并保证清洗水运行指标为600ˇ一氯根m400150L/(m2h)。超滤设备的运行、反洗程序见表2。2006810(月份)表2超滤设备的运行、反洗程序①(2004年)(205年)(2006年)图1循环水硫酸根、电导率和氯根变化趋势步骤操作时间流量开启泵mIn运行167清水泵反洗670超滤反洗泵浓编倍率反洗670超滤反洗泵3反洗加HCl投药1350超滤反洗泵HC】计量泵(630mg/L)浸泡10冲洗670超滤反洗泵0(月份)2004年)(2005年(2006年)反洗670超滤反洗泵反洗加投药超滤反洗泵、图2循环水浓缩倍率、碱度、砸度及总磷变化趋势4NaCO计量泵(200mg/L)浸泡10冲洗670超滤反洗泵7060①1、2步骤循环进行15次左右,且运行和反洗为左右同时进出;50COD.mg/L每隔6h左右进行步骤(3)1次和步骤(4)1次。40浊度MT30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011135791113579(月份)温度太高,超滤膜会加速水解。为避免大颗粒堵塞中(2004(2005)(2006年)空膜丝的通道,每套超滤进水装置配置1台精度为图3循环水 CODM和浊度变化趋势150m的管道式保安过滤器,进水压力一般<0.2MPa(进水压力不要超过0.3MPa),进出口压差要求<0.1MPa。中国煤化工[热力发电·2007(5)CNMHG技术交流为110天,第2次更换滤芯的周期为30天,第3次更3运行中存在的问题及应对措施换滤芯的周期为20天,第4次更换滤芯的周期为4天。滤芯使用周期短的原因如下3.1预处理系统(1)超滤水池内壁的防腐工艺不适于5Hm滤芯。循环水排污水冬季水温在10℃以下,夏季在2004年10月之前,循环水排污水处理站的来水温度30℃左右。由于环境温度昼夜温差大,机组负荷也是维持在25℃左右,波动很小,所以超滤水池内壁防腐昼夜波动大,导致冬季循环水水温昼夜温差大,造成机漆因热胀冷缩受到的破坏不严重,脱落到水中的杂质械加速澄清池冬季每天发生“翻池”现象,出水浊度曾少;2004年10月之后,循环水排污水处理站的来水温高达(50~100)NTU。所以,在系统设计时,需要重点度为20℃~7℃,波动较大,超滤水池内壁的防腐漆考虑将凝汽器人口和出口的循环水适当配比混合以保因热胀冷缩受到的破坏严重,脱落到水中的杂质增多证水温维持在20℃~25℃。例如可考虑分别在凝汽2005年1月10日,解列1个超滤水池,进行清理检查器入口和出口进入循环水排污水处理系统的管路上增时发现池底较干净,但内壁的防腐漆有多处手掌大的加受温度控制的电动调节阀,通过调节阀开度控制从鼓包或脱落,而且内壁黑色的防腐漆用手能涂抹下来凝汽器入口和出口进入循环水排污水处理系统的水少量黑色颗粒,每次更换下来的5m滤芯表面也呈量,从而达到调节温度的目的;也可以考虑用生水加热黑色,说明超滤水池防腐工艺不良。防腐材料最好选器控制机械加速澄清池的进水温度维持在20℃~用PVC、硫脲等,以免防腐漆或玻璃钢环氧树脂脱落。25℃。总之,水温保持稳定是避免机械加速澄清池发(2)超滤膜之间的产水连接件的密封圈发生泄生“翻池”和避免膜壳内的超滤膜元件或反渗透膜元件漏。运行中发现,当超滤进水温度波动较大时,超滤出发生轴向位移的重要条件。温度波动较大时,还会导水水质变差;当超滤进水温度恢复稳定时,超滤出水水致超滤膜和反渗透膜性能恶化。质变好。分析认为,由于热胀冷缩效应,膜壳内的超滤当循环水处理改变加药量和加药种类以及循环水膜元件发生了轴向位移,导致超滤膜之间的产水连接水质发生明显改变时,应加强超滤和反渗透装置运行件的密封圈发生错位,密封性变差,进而导致超滤出水工况监督或将水源切换到水质较好的塔池。水质变差,加快了保安过滤器5pm滤芯被污染的速度。解决方法是尽量减小超滤进水温度的波动。3.2保安过滤器保安过滤器5m滤芯使用周期偏短。2004年93.3反渗逻装置月16日之前循环水排污水处理站的来水温度比较稳3.3.1启动过程中产水管频繁爆裂定,维持在25℃左右,5m滤芯(以下简称滤芯)状态反渗透装置产水管为PVC材质。2004年系统投直很好,但来水温度会影响保安过滤器压差和其更运后,发现反渗透装置启动过程中产水管频繁爆裂(约换周期(表3)10次)。分析后认为,反渗透装置启动过程中产水管表3来水温度对滤芯压差的影响和鴻芯更换情况排地沟门开启后,使得反渗透装置产水侧排空并造成时间来水温度/℃滤芯压差滤芯更换情况负压状态,此时启动反渗透高压泵,在反渗透装置产水管侧会产生水锤,致使产水管爆破。2004年9月~25未曾更换16日之前正常过滤芯2004年12月6日拆下了反渗透装置产水管排地10月2日开始上升至沟门的气动头,使得该阀门信号反馈正常,但实际上阀10月19日20~150.09 MPa门不再动作。此后,2套反渗透产水管未再发生爆裂10月25日7.7在1天之内上10月29日1号保安过滤器第1现象。升至0.2MPa次更换滤芯3.3.2化学清洗1号、2号保安2005年1月510月25日过滤器滤芯压日、9日对1号反渗透装置刚投运的1年半中,每半年进行1次5~511月26日差分别上升至2号保安过滤器0.26MPa和的滤芯又进行化学清洗,投运2年后,每季度进行1次化学清洗0.28MPa。了4次更换。般在总压差达到0.4MPa时进行化学清洗,先碱洗后①保安过濾器生产厂要求压差上升至0.1MPa时更换滤芯酸洗,碱洗效果比酸洗效果更明显。清洗后总压差能以1号保安过滤器为例,第1次更换滤芯的周期恢复到0.3MPa,产水量基本恢复到铭牌出力。中国煤化工热力发电·20技术交流(1)碱洗:碱洗液为0.1%的氢氧化钠和0.1%的清洗效果比较理想。在被污染的膜丝内,悬浮物和无EDTA混合溶液,pH值11~12,同时清洗1段、2段机盐相互覆盖,用次氯酸钠和 Aquaklean7314(有机螯1h,然后1段清洗2h,2段清洗1h,再同时清洗1段、和剂,表面活性剂)对超滤膜进行交替清洗可以获得较2段1h,水冲洗2h好的清洗效果(表4)。(2)酸洗:酸洗液为0.2%的盐酸溶液,pH值2~表42006年7月超滤离线清洗前后运行数据对比2.5,同时清洗1段、2段1h,然后1段清洗1h,2段清进水左进水左出水右进水右出水洗1h,水冲洗1h。清洗液温度30℃~35℃项目流量压力压力压力压力出水/m3h-1/MPa / MPa /MPa / MPa SDI tE3.3.3设备防腐、计量加药、清洗工艺优化、余氯检测离线清0.0550.0050.0650,005为了保证反渗透阻垢剂连续、均匀、准确地加入,洗前离线清以反渗透阻垢剂药箱液位的下降速度作为监控指标,洗后1800,0500.0050,0600.0051.5~2.7当药箱液位的下降速度不在规定值时,及时调整加药计量泵的冲程和频率这比监控加药计量泵的冲程和34.2超滤装置清洗、反洗注意事项及工艺优化频率更准确合理。因为,加药计量泵的冲程和频率并超滤装置的出力要大于反渗透进水流量的20%不能直观反映加药量,即使同样的冲程和频率情况下,左右,才能保证反渗透装置的连续稳定运行,这是因为也会由于系统阻力发生异常或加药箱、加药管路发生超滤的自用水率随着超滤污染程度的增大而增大异常等因素导致加药量不能准确地加人。超滤装置反洗加NaOH,有利于清洗膜表面粘附反渗透清洗箱溢流口径应至少设计成DN0的不易冲洗掉的污染物和徽生物但反洗水中若含有mm,以满足碱洗时泡沫及时溢流。系统阀门不要选用因加絮凝剂产生的AP+,极易生成大量乳状沉淀,所蝶阀,应选用截止阀,便于控制流量。清洗回液管和产以反洗时不宜加NaOH。反洗水来自水塔循环水,硬水回流管的管口建议接到清洗箱内部,使管口距离清度一般在10~14)mmo/L,加NaOH进行超滤反洗,洗箱底部约三分之二避免回流液体冲击清洗箱内的易生成Ca(OH)2沉淀,污染超滤膜。清洗液而产生大量泡沫。实践证明,加NaCO进行超滤反洗对降低超滤压为了避免余氯氧化反渗透膜,在反渗透进水母管差比加HC更有效。由于NaCO溶液在偏酸性条件上安装余氯表比ORP表更好,ORP表只能间接反映下的杀菌效果更好所以建议在设计 NaClO加药系统余氯的大小,不如余氯表直观时,在 Naclo药箱设计1根加HCl管。加药反洗时超滤反洗泵出力太大,使得进入超滤的药液浓度过稀,3.4超滤装置不利于提高或控制合适的药液浸泡浓度。如果单设13.4.1超滤装置的化学清洗台小流量反洗泵,专门用于加药步序,则有利于提高或超滤装置于2004年7月投运后,到2005年10月控制合适的药液浸泡浓度,增强反洗效果,节约药品。之前一直运行正常,当运行压差上升到0.12MPa左为了使超滤装置自用水率低于10%达到节水目右,可以通过在线加强化学清洗方式恢复压差到0.06的,设计将超滤反洗水回收到生水池,但是当超滤运行MPa,出力恢复到正常出力167m3/h2005年底之压差增大后,需要进行大剂量、高频次的在线加药化学后,超滤产水SDI值恶化和水通量衰减后,在线加强化清洗时,短时间内会有大量NaCO随着超滤反洗水进学清洗方式已基本失去作用人到生水池内,而反渗透进水母管上的 NaSO3加药经分析认为,超滤系统运行过程中,在线加强化学量不能及时足量加入(用于超滤反洗的 Naclo计量泵清冼方式只能实现定期反洗,不能做错流冲洗,导致膜出力为1000/h,反渗透进水母管上的 NaHsO3计丝内部淤集沉积物长期累积导致超滤产水量下降,压量泵出力只有15L/h),容易发生余氯超标使得反渗差增加。因此,决定采用错流清洗方式恢复超滤膜的透膜被氧化而影响性能。因此,建议将超滤反洗水回产水通量。实施错流清洗恢复了超滤膜元件的水通量收到生水池内的同时,增设1根直排地沟的排水管后,还需进行膜丝的完整性测试和修复工作,才能确保托电于2006年6月加装了1根直排地沟的超滤反洗出水水质得到恢复。水排水管,避免了上述问题的发生在2006年7月对超滤膜采用了离线清洗的方式(下转第79页⑦热力发电·200(5)TCNMHG技木交流(2)按变体相似理论设计的水力模型用于水室挡出版社,1990:148-156.板流阻模拟试验,其结果可靠,可用于实际工程设计,[2]关醒凡泵的理论与设计M,北京:机械工业出版社并已在AC600SG总体设计中采用。1987:111-114[3]李建威,等.水力机械测试技术[M].北京:机械工业出版社,1981:72-111[参考文献][1]刘天宝,等,流体力学与叶栅理论[M].北京:机械工业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页)其中膜材料费用占40%。所以,循环水排污水处理系统对于节水减排效益是明显的。但是,其总经济效益4节水减排效益需结合电厂新鲜水取水水价及废水排放环保排污费用进行评价。以2006年运行数据为例进行分析。托电4×100t/h循环水排污水处理系统使托电全年新鲜水取水量参考文献]降低6%,全年废水排放量降低14%。每节约1t新鲜1]半岛水处理有限公司托电循环水排污水处理系统操作水所消耗的水处理膜材料和化学药品费用约1.5元,手册[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热力发电·2007THCNMHo