超滤膜爆破原因分析和处理对策

超滤膜爆破原因分析和处理对策

姜涛;潘晓宝

【摘要】对中宁发电有限责任公司锅炉补给水系统超滤装置在运行中经常出现超滤膜爆破的问题进行了分析,提出了防止超滤膜爆破的有效措施,使超滤装置恢复了安全、经济、健康的运行状态.

【期刊名称】《宁夏电力》

【年(卷),期】2010(000)001

【总页数】4页(P67-70)

【关键词】超滤;膜爆破;老化;安装;调整;安全阀

【作者】姜涛;潘晓宝

【作者单位】宁夏中宁发电有限责任公司,宁夏,中卫市,755100;宁夏中宁发电有限责任公司,宁夏,中卫市,755100

【正文语种】中文

【中图分类】TK223.5

1 系统概况

中宁发电有限责任公司化学水处理使用2套产水量为80t/h的超滤装置，配3台设计出力为90t/h的超滤给水泵提供进水；每套超滤装置配1台182t/h的反洗水泵，满足超滤装置反洗的要求。超滤装置的设置为2个系列单元，每列都能单独运行，也可同时运行。超滤装置能够自动完成投运、反洗、投运过程，也可停运进

行手动强制反洗。

超滤滤元选用进口滤元（美国KOCH），数量为18根/套，型号V8072，型式为中空纤维式，材料为聚醚砜，滤元膜面积50.2m2，设计通量52GFD，工作压力≤0.2MPa，截留分子量为100000，胶体硅去除率大于99%。

机组化学水处理系统流程见图1。

超滤是一种流体切向流动和压力驱动的过滤过程,并按分子量大小分离水中颗粒。超滤膜的孔径大约在（0.002～0.1）μm范围内。溶解物质和膜孔径小的物质能作为透过液透过膜，不能透过膜的物质将被截留下来浓缩于排放液中。因此产水（透过液）将含有水、离子和小分子物质，而胶体物质、颗粒、细菌、病毒和原生动物被膜除去。

中空纤维超滤膜是一种很薄的聚合材料制成并带有非对称的微孔结构。不对称超滤膜拥有一层极光滑极薄的孔径在（0.002～0.1）μm间的内表面，此表面有孔径达到15μm的非对称结构海绵体支撑结构支撑。这种小孔径光滑膜表面和较大孔径支撑材料的结合使得过滤微小颗粒的阻力很小并不宜堵塞（如图2所示）。

2 超滤运行现状的调查

2套超滤装置自2004年年底投运以来，运行一直比较正常。系统自动反洗、停运强制手动反洗效果不错，能够适应系统正常运行的需要；保养性的常规化学清洗（碱洗用浓度0.6%的片碱清洗液打循环2h，加入浓度0.2%的次氯酸钠杀菌，然后用浓度0.6%的柠檬酸液酸洗循环2h，清洗液温度都控制在26℃左右），也能及时恢复设备健康水平，保证系统及时恢复投运。

2006年年初以来，由于冬季黄河水质的特殊性（硅胶类物质及铁离子含量大，化学初级水处理不宜除去），以及冬季供暖运行补水量大，化学水处理系统长期超负荷运行，得不到及时彻底的维护、保养等原因，导致超滤系统出现运行压差明显升

高、反洗效果越来越差、常规化学清洗基本无效等现象，最后经特殊化学清洗保养后系统恢复正常运行。针对超滤制水出现问题以及超滤膜逐渐老化影响机组安全稳定运行，公司决定每年更换超滤膜9根，保证超滤系统正常制水。

公司于2006年8月和2007年9月将#1超滤系统18根超滤膜全部更换完毕，在2007年9月之前超滤运行比较正常，2007年10月开始#2超滤频繁出现膜元件爆破现象，据统计到2008年2月，共有6根膜元件爆破，而且均发生在#2超滤系统，2008年2月由于黄河水质恶化，化学清洗基本无效，公司决定将#1超滤安装的新膜换下，将原来旧膜元件安装上去，以保证超滤正常制水，到2008年4月，超滤系统均未发现膜元件爆破现象，2008年4月在黄河水质好转趋于稳定后将换下来的新膜重新安装在#1超滤系统后，#2超滤又开始频繁出现膜元件爆破现象，并且向#1超滤系统发展，整个超滤系统安全运行受到严重威胁，如不尽快解决问题，对发电机组的安全稳定运行十分不利。

3 超滤系统膜元件爆破原因分析

3.1 超滤系统A、B相气动转换阀故障

超滤系统正常运行以及反洗时，为保证超滤系统膜元件不存在脏污死角，运行时采取对角运行方式，在A相运行一段时间后，先将B相2个转换阀打开，再延时将A相2个转换阀关闭，超滤正常制水，假如在A相运行一段时间后，在AB相转换过程中，当B相两个转换阀由于出现故障（如阀门卡涩、气量不足）还未打开或未完全打开，而A相两个转换阀已关闭，这样会造成超滤系统憋压、超压，特别是在超滤反洗过程中，由于超滤反洗压力远大于超滤正常制水压力，如发生超滤系统憋压、超压现象，当压力超过超滤膜元件最大承受压力时，必然造成膜元件爆破现象。

3.2 超滤新膜元件安装不合理

从超滤膜元件爆破位置发现基本上都发生在#2超滤系统上，超滤新膜元件都安装

在#1超滤系统中，分析认为由于#1超滤安装的新膜元件滤水孔径小，而#2超滤

长期运行滤水孔径变大，当#1、#2超滤并联运行时，共用一条进水管路，#2超

滤膜元件滤水孔径大，#2超滤进水流量大于#1超滤进水流量，造成进水偏流现象，从现场2套超滤进水流量看，#2超滤比#1超滤进水流量高（10～20）t/h，长期恶性循环，导致#2超滤膜元件滤水孔径越来越大，最终使膜元件滤水纤维束破裂

以及整个膜元件的破裂。

3.3 超滤清洗维护周期过长

超滤系统清洗周期规定（2～3）个月进行清洗，同时当系统压差大于0.2MPa进

行清洗，在实际清洗保养过程中超滤运行周期已超过2个月，但系统压差没有大

于0.2MPa，从而延长超滤系统清洗周期至3个月或更长周期，分析认为当超滤运行周期超过2个月，虽然超滤系统压差没有大于0.2MPa，但是膜元件内部污物已达到需要清洗的程度，如继续保持运行，在系统压力和流量作用下，必然导致膜元件滤水孔径增大，加快膜元件的老化，最终使膜元件滤水纤维束破裂以及整个膜元件的破裂。

4 处理对策

4.1 根据水质的变化定期进行化学清洗

严格实行（2～3）个月必须对超滤进行清洗的规定，同时根据黄河水质不同季节

变化，缩短清洗周期，从源头上解决由于超滤滤元脏污，造成超滤滤元过早老化，导致膜元件破裂的现象发生。

4.2 调整超滤新膜元件安装位置

2008年8 月在安装超滤新滤元过程中，保持滤元在#1、#2超滤上均匀安装，安

装结束后对超滤运行状况调试，原则上尽量保持#1、#2超滤系统压差、流量一致，同时在超滤新滤元安装调试结束运行2个月后，如发现#1、#2超滤系统压差、流量有差别时，应对超滤滤元重新调整，原则是只对旧滤元调整，最终使#1、#2超