某火电厂反渗透系统污堵分析及清洗策略.pdf
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1、工业用水与废水陨晕阅哉杂栽砸陨粤蕴 宰粤栽耘砸 驭 宰粤杂栽耘宰粤栽耘砸灾燥造援54晕燥援4Aug.袁 2023徐兆郢1袁 王子闯2袁 彭芳1袁 曹红梅3袁 慕时荣1袁 朱学兵1袁 王宏宾1渊1.西安西热水务环保有限公司高效灵活煤电及碳捕集利用封存全国重点实验室袁 西安710054曰2.华能威海发电有限责任公司袁 山东威海264205曰 3.华能山东发电有限公司袁 济南250000冤基金项目院 华能集团总部科技项目渊HNKJ21-HF176冤反渗透膜法脱盐具有脱盐率高尧 占地面积小尧运行成本低尧 自动化程度高等优点袁 是目前火电厂高盐水预脱盐的一项主流技术遥 但受来水水质及预处理效果的影响袁
2、反渗透膜元件易被微生物尧 无机盐垢尧 硅垢尧 金属氧化物渊如铁尧 锶等冤尧 无机胶体尧 有机物等污染而发生污堵现象咱员暂袁 导致系统跨膜压差增高尧 产水水质变差尧 出力下降袁 进而影响整个除盐水系统和机组的安全稳定运行遥 本文主要摘要院 某火电厂除盐水系统以地表水为水源袁 投运 1 a 后反渗透系统出力下降明显袁 仅用物理冲洗无法恢复遥采用外观检查尧 水质理论计算及 XRF尧 SEM 分析等方法对膜元件进行系统检测袁 得知膜污染原因为微生物及无机盐结垢袁 结垢组分为硫酸盐尧 铝硅酸盐等难溶盐及水合金属氧化物遥 采用复配的酸性尧 碱性清洗药剂并以先酸洗后碱洗的化学清洗方式清洗后袁 反渗透系统进水
3、压力降低 17%袁 跨膜压差降低 30%袁 系统出力基本恢复至污染前的水平袁 膜性能基本得到恢复遥关键词院 火电厂曰 反渗透曰 膜污染曰 跨膜压差曰 化学清洗中图分类号院 TQ085曰 TU991.2文献标志码院 粤文章编号院摇员园园怨原圆源缘缘渊圆园23冤园4原园园44原园5Analysis on fouling and plugging problem of reverse osmosis systemin a thermal power plant and cleaning strategy thereofX哉 在澡葬燥赠蚤灶早员袁 宰粤晕郧 在蚤糟澡怎葬灶早圆袁 孕耘晕郧 云葬灶早员袁
4、 悦粤韵 匀燥灶早皂藻蚤猿袁 酝哉 杂澡蚤则燥灶早员袁在匀哉 载怎藻遭蚤灶早员袁 宰粤晕郧 匀燥灶早遭蚤灶员渊1.Xi忆an TPRI Water-Management 驭 Environmental Protection Co.,Ltd.,State Key Laboratory of High-efficiency FlexibleCoal Power Generation and Carbon Capture Utilization and Storage,Xi忆an 710054,China曰 2.Huaneng Weihai Power Generation Co.,Ltd.,Wei
5、hai 264205,China曰 3.Huaneng Shandong Power Generation Co.,Ltd.,Jinan 250000,China冤Abstract院 The desalted water system of a thermal power plant used surface water as the water source.through a one-year operation,the output of the reverse osmosis system decreased significantly,and it could notbe recov
6、ered only by physical flushing.Adopting visual inspection,theoretical calculation of water quality,XRF,SEM analysis and some other methods,the membrane elements were systematically tested,which showed that themembrane pollution was caused by microbial and inorganic salt scaling,and the components of
7、 the scaling weresulfate,aluminosilicate and other insoluble salts and hydrated metal oxides.After the composite acid and alkalinecleaning agents were used and the chemical cleaning method of acid-alkaline cleaning was adopted,the waterinlet pressure of the reverse osmosis system was reduced by 17%,
8、the transmembrane differential pressure wasreduced by 30%,the system output was recovered to the level before the pollution,and the membrane perfor鄄mance was basically restored.Keywords院 thermal power plant;reverse osmosis;membrane fouling;transmembrane pressure;chemicalcleaning某火电厂反渗透系统污堵分析及清洗策略窑 4
9、4 窑介绍某火电厂除盐水系统的反渗透系统污堵原因及成分分析袁 提出针对性的化学清洗解决方案遥员工程概况某火电厂除盐水系统水源为地表水袁 水质随季节波动较大袁 夏季由于温度适宜袁 雨水较多袁 微生物尧 胶体及悬浮物含量高袁 随雨水径流带入的污染物质含量较高遥 该水质特点主要表现为有机物尧 含盐量较高袁 因此工程采用高效澄清池-高效纤维过滤器-超滤预处理工艺袁 去除水中悬浮物及部分有机物后袁 采用两级反渗透-混床工艺脱盐袁 出水水质满足 郧月辕栽 员圆员源缘要圆园员远叶火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量曳标准要求遥 整套系统于 圆园员愿 年建成投产袁 设计最大除盐水制取量为 猿愿园 皂猿辕澡遥圆反
10、渗透系统运行现状该火电厂制取除盐水的反渗透系统包含 源 套一级反渗透装置袁 圆 套二级反渗透装置袁 均按一级二段排列遥 单套一级反渗透装置设计净出力为 员园缘皂猿辕澡袁 脱盐率大于或等于怨愿豫渊第 1 年冤袁 回收率大于或等于 苑缘豫袁 含 远 芯装压力容器 圆员 支袁 排列方式为员源 颐 苑袁 膜元件采用陶氏 月宰猿园云砸原源园园辕猿源蚤袁 共 员圆远支辕套曰 单套二级反渗透装置设计净出力为 员怨园皂猿辕澡袁脱盐率大于或等于 怨愿豫渊第1 年冤袁 回收率大于或等于怨园豫袁 含 远 芯装压力容器 圆远 支袁 排列方式为 圆园 颐 远袁膜元件采用陶氏 月宰猿园匀砸蕴耘原源源园袁 共 员缘远 支辕
11、套遥实际运行处理水量约为设计出力的 远苑豫袁 投运初期系统性能良好袁 高效澄清池出水浊度小于 缘晕栽哉袁 超滤产水浊度小于 园援圆 晕栽哉袁 反渗透进水杂阅陨 小于 猿袁 一级反渗透进水压力为 员援圆 酝孕葬袁 跨膜压差为 园援猿 酝孕葬袁 单套产水量为 苑园 皂猿辕澡袁 回收率为苑缘豫袁 脱盐率大于 怨愿豫遥 系统投运 员 a 后袁 一级反渗透系统产水量及脱盐率下降明显袁 产水量下降源园豫袁 脱盐率下降至 怨远豫袁 进水压力升高至 员援源酝孕葬袁 反渗透系统污堵严重袁 清洗频繁遥猿反渗透膜污堵原因查找与分析猿援员外观检查在膜元件的使用寿命内袁 反渗透进水压力由员援圆 酝孕葬 增长至 员援源
12、酝孕葬袁 反渗透产水量由 苑园 皂猿辕澡下降至 源园 皂猿辕澡袁 采用反渗透产水冲洗无法恢复投运初期的压力尧 产水流量遥 将反渗透一级一段首支及二段末端膜元件取出袁 膜元件表面形态如图 1 所示遥 观察发现一段膜元件表面黏附棕色泥状污染层袁 伴有腥臭味袁 表明存在微生物污染现象咱圆原猿暂曰二段膜元件观察无异样遥猿援圆水质分析全年来水水质均值如表 员 所示遥 由表 员 可知袁来水中活性硅占全硅比例为 怨远豫袁 活性硅浓度高袁易在反渗透膜表面形成硅垢析出曰 来水硬度为 缘援员源皂皂燥造辕蕴袁 全碱度为 猿援园员 皂皂燥造辕蕴袁 重碳酸根浓度为圆援愿怨 皂皂燥造辕蕴袁 硬度大于全碱度袁 全碱度与暂时
13、硬度基本相等袁 且含有一定量硫酸根及钙尧 镁离子袁 来水中离子组合为 悦葬渊匀悦韵猿冤圆尧 酝早渊匀悦韵猿冤圆尧 悦葬杂韵源尧酝早杂韵源等物质遥 钙离子浓度为 员援员愿 皂皂燥造辕蕴袁 硫酸根浓度为 圆援员怨 皂皂燥造辕蕴袁 通过反渗透膜浓缩 源 倍后袁浓水中硫酸钙离子积约为 源援员猿 伊 员园原缘袁 而硫酸钙在圆缘 益 时溶度积约为 怨援员 伊 员园原远咱源暂袁 因此袁 判断来水在反渗透处理过程中存在硫酸盐结垢的风险遥渊a冤 一段渊b冤 二段图 1膜元件进水侧污染Fig.1Water inlet pollution of membrane element名称年平均值籽渊溶解固形物冤辕渊皂早
14、窑 蕴原员冤623.10籽渊悬浮物冤辕渊皂早 窑 蕴原员冤6.00籽渊全硅冤辕渊皂早 窑 蕴原员冤3.98籽渊活性硅冤辕渊皂早 窑 蕴原员冤3.82籽渊CODCr冤辕渊皂早 窑 蕴原员冤11.80c渊员辕圆 钙离子冤辕渊mmol 窑 L-1冤2.36c渊员辕圆 镁离子冤辕渊mmol 窑 L-1冤2.78c渊钠离子冤辕渊mmol 窑 L-1冤4.67c渊钾离子冤辕渊mmol 窑 L-1冤0.67c渊氯离子冤辕渊mmol 窑 L-1冤3.13c渊员辕圆 硫酸根冤辕渊mmol 窑 L-1冤4.38c渊硝酸根冤辕渊mmol 窑 L-1冤0.06c渊员辕圆 碳酸根冤辕渊mmol 窑 L-1冤0.13c渊
15、重碳酸根冤辕渊mmol 窑 L-1冤2.89电导率辕渊滋杂 窑 糟皂原员冤726.25全碱度辕渊mmol 窑 L-1冤3.01硬度辕渊mmol 窑 L-1冤5.14表 1来水水质年平均值Tab.1Annual average values of incoming water quality徐兆郢袁 王子闯袁 彭芳袁 等院 某火电厂反渗透系统污堵分析及清洗策略窑 45 窑工业用水与废水陨晕阅哉杂栽砸陨粤蕴 宰粤栽耘砸 驭 宰粤杂栽耘宰粤栽耘砸灾燥造援54晕燥援4Aug.袁 2023由图 2 可知袁 膜元件表面存在结垢现象袁 垢样形态为颗粒态团聚物遥 由表 猿 可知袁 膜元件表面典型元素包含 悦尧
16、 韵尧 杂蚤尧 粤造尧 杂尧 孕尧 酝早尧 悦葬 等袁 其中 悦尧 韵 元素含量最高袁 为膜元件自身组成元素袁一段污染膜元件中新增 杂尧 孕尧 粤造尧 酝早 和 悦葬 等元素袁 且 韵 元素含量也有显著上升袁 表明结垢主要成分为硫酸盐尧 铝硅酸盐等难溶盐以及水合金属氧化物咱缘暂遥 二段进水含盐量更高袁 膜元件表面 韵尧 杂蚤尧粤造尧 悦葬 等元素含量较一段膜元件进一步升高袁 结垢现象更为严重遥猿援源污堵原因分析通过上述分析可知袁 该反渗透系统存在微生物污染和结垢现象遥 微生物的生长原因是在前端预处理阶段气温升高后余氯监测不到位袁 未及时增大杀菌剂投加量袁 导致系统内余氯含量过低尧 微生物产生耐
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