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超滤预处理在锅炉补给水处理系统中的应用实例
冯灵芝1 张文云2 崔 健 2
（1.上海农林职业技术学院，上海松江：201600；2.上海焦化有限公司，上海闵行：200241）
摘 要 ： 超滤膜分离技术作为制取纯水或超纯水工艺的预处理手段，已被广泛应用于各行业制水工艺中。本文介绍了超滤预处理系统在上海焦化有限公司锅炉补给水处理中的运行情况，针对运行过程中存在问题，提出了整改措施，并对系统运行过程中应注意的事项进行了总结。
关键词 ：超滤；反渗透；水处理；应用
膜分离技术是近30多年来发展非常迅猛的一种技术，与常规方法相比具有能耗低、单级分离效率高、装置简单、没有相变等优点。超滤（UF）是一个单纯的物理分离过程，超滤膜的孔径介于纳米与微米之间，采用超滤设备代替传统的砂滤、活性炭、微滤，作为反渗透法的预处理，能够连续稳定地提供低浊度、低SDI值的产水，使系统运行更加稳定，提高了反渗透膜设备的性能，延长了清洗周期。
1 超滤系统概述
上海焦化有限公司2003年的4万吨苯酐／年技措项目中与其配套了25 m3/h 全膜法二级除盐水系统，将超滤作为反渗透的预处理应用于锅炉补给水的制备中，具体工艺流程为：进水经100mm多介质过滤器、超滤后经二级反渗透处理，EDI处理，然后供锅炉使用。超滤预处理系统如图1所示。
本超滤预设备采用海得能HYDRAcap60超滤膜元件，共9支膜内径为0.7mm，外径为1.2 mm，膜孔径0.01~0.02mm，外压式中空纤维膜，系统产水量40T/h，回收率〉90%，运行压力<0.3MPa。
UF设备运行自动化程度高，采用运行—反洗—运行交替方式，膜过滤周期为40min，反冲洗时间为90s，反冲洗水取自于超滤部分产水。在运行平稳的情况下坚持每个月进行一次化学清洗。
超滤装置
反洗排水
厂区工业水
原水箱
多介质过滤器
热交换器
杀菌剂
反洗泵
净化水箱
化学清洗箱
清洗泵
图1 超滤预处理系统工艺流程图

2 运行情况
苯酐二级除盐水装置于2004年3月安装调试完成，并于当年6月开始投入正式生产，期间设备整体运行较为稳定。
从04年12月初开始，原水多介质过滤器和超滤系统发生严重堵塞，原水多介质过滤器几乎每周需要更换滤芯（以前一月一次），超滤流量下降25%，运行压力不断上升。首先，调整工艺运行参数，缩短产水时间，延长其反冲洗和正冲洗的时间，继而又对机组采取了大水量的连续反冲洗、正冲洗操作，发现效果只能维持很短的一段时间，机组的产水量和TMP又重新恶化。其次，拆下其中一支反冲洗后的超滤膜，发现膜入口处有棕黄色粘滑性胶状物，同时对原水水质进行分析，发现原水水质发生较大变化，尤其是COD指标变化较大。根据上述依据，初步判断超滤设备主要受到了水中有机物和微生物的污染。
该公司于12月中旬，在原水100mm多介质过滤器前增加FeCl3絮凝剂加药系统，2台无阀滤池设备，以去除水中易造成膜污染的胶体物质。同时，投入人力在数天中连续进行化学清洗，超滤系统运行压力基本稳定，并在京华最高产量需求下维持了一个月。
2005年1月下旬开始，超滤系统运行压力又不稳定，又对超滤膜进行连续数次清洗，但每次清洗后的正常运行只能维持一周左右。频繁的膜清洗，影响苯酐生产，被迫降负荷生产。
为了彻底解决问题，2005年3月份，该公司在不影响生产用水，保证原水处理装置运行，并且在经济、有效的前提下对超滤预处理系统进行改造，如图2所示。具体分以下步骤：
（1）调整加药系统在无阀滤池前加入杀菌剂NaClO和聚合铝，通过管道混合器混合后再过滤，可提高加药效果。
（2）在100mm过滤器前增加2台活性炭过滤器（1用1备）、1台反洗泵及1只电动阀，炭过滤器用于吸附原水中的绝大部分有机物、胶体等，可大幅减轻原水多介质过滤器和超滤设备的负担。
（3）增加现场SDI测试仪，对原水水质进行监控。
（4）在原超滤装置上增加四支膜， 保证在超滤流量下降的情况下也能满足生产用水需求。
（5）考虑到反渗透及EDI设备的化学清洗，增加一台容积150m3水箱与超滤产水箱连通，并且对有问题隐患的管道阀门进行更换。
该系统自5月份改造完成后，超滤装置进水pH为4~10，TOC<2mg/L，产水SDI<2，至今系统一直运行稳定。

杀菌剂
厂区工业水
无阀滤池
絮凝剂
管道混和器
超滤装置
原水箱
多介质过滤器
热交换器
反洗泵
净化水箱
活性炭过滤器
图2 预处理改造部分方框图

注：超滤装置改造时按虚线路线

3 超滤系统应用注意事项
超滤工艺作为一项新型的技术已获得广泛的应用，但由于此项技术的特点，具体应用时还需全面考虑。现结合本公司超滤+反渗透 +EDI联合水处理工艺运行至今出现的一些问题探讨如下：
（1）超滤UF的运行一定要防止水源突然恶化，要确保UF前的处理设备起到应有的作用，防止进入不合格的水，造成超滤膜严重污堵，影响出水，需要多次清洗后才能解决。
（2）适时进行系统清洗，控制微生物的滋长。超滤膜使用到一定时间应进行清洗，否则会影响产水量，增加阻力。通常在产水量降低10％时就进行清洗，清洗方法采用先药液浸泡，然后等压循环清洗。如用多种清洗液清洗，每次清洗后应排尽残液并用清水冲洗干净再换另一种药品。
（3）清洗剂应针对污染源选用，在实际中可根据进水水质变化情况、运行数据、 保安过滤器内的沉积物、超滤膜表面沉积物的成分等分析污染物的类型，并注意清洗液应对膜及组件材料无化学损伤。
（4）系统设计一定要严谨、科学。本公司设计时按照超滤膜正常产水通量进行设备购置，采用海得能HYDRAcap60超滤膜元件，共9支。由于对原水水质变化估计不足，当水质恶化时，使得超滤膜污染，水回收率下降，压差增加，增加了清洗频率，造成当初设计的超滤系统到达负荷极限。因此在系统设计时不应该过分降低造价使装置的滤膜元件减少。
（5）做好膜及系统的停运保护。膜组件停运必须进行充分清洗，然后密封湿态保存。若时间短(10天内)应打循环并每1天换一次水。如长时间停运，(10天以上)应用1.0％甲醛水溶液浸泡，并每月检查一次，夏天控制环境温度在25℃以下以防霉变。冬天应防冻，必要时加入10％—20％的甘油。建议设备长期运行。
4 结束语
目前超滤膜正越来越多地应用到反渗透的预处理中，构成所谓的集成膜处理系统(IMS)，用超滤代替传统的砂滤、活性炭、微滤是今后水处理工艺的一个新的发展趋势。但超滤膜的选用需结合水源地的水质情况来选用，若源水污染严重，超滤膜设备去除溶解性有机物存在很大局限性，必须与其他技术组合才能达到超滤的预定效果。

参考文献
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[6]邵刚，膜法水处理技术及工程实例[M]．北京：化学工业出版社，2003.
An Application Example of Ultrafiltration as a Pretreatment in the Boiler Makeup Water Treatment System
Feng Lingzhi1，Zhang Wenyun2，Cui Jian2
(1．Shanghai Vocational and Technical College of Agriculture & Forestry，Songjiang，Shanghai，201600；2．Shanghai Coking Co. Ltd，Minhang，Shanghai，200241)
Abstract: The membrane separation technology of Ultrafiltration as a pretreatment of ultra-pure water or pure water,has been widely used in various water plants. In the paper, the operation of the ultrafiltration pretreatment system in the boiler makeup water treatment system of Shanghai Coking Co.Ltd are introduced. It points out reform measures according to the problems in the operation.The transactions needed attention in the operation of the elements are summarized as well.
Key words: ultrafiltration，R/O，watertreatment，application
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