火电厂中水回用RO膜污染特征研究

第32卷第3期2012年6月膜科学与技术MEMBRANESCIENCEANDTECHN0IOGYVo1．32No．3Jun．2012火电厂中水回用RO膜污染特征研究于海琴，刘正修，李进，褚彦杰(1．北京交通大学土建学院市政与环境工程系，北京100044；2．北京京能热电股份有限公司，北京100041)摘要：城市污水深度回用为火力发电厂锅炉补给水已成为世界各国解决缺水问题的主要方案之一，中水水质对深度回用工艺中反渗透膜的影响不容忽视．将电厂中水回用工程中污染的反渗透膜组件进行解剖分析，通过加压染料试验、表观观察、烧失量分析、SEM—EDX、GC—MS等方法对膜面污染物及其在膜面的分布特征进行研究．结果表明，膜面主要为有机污染，主要污染物为烃类、脂肪酸类物质；少量无机污染主要是Si0z；污染物总量沿从膜卷进口端到出口端的方向逐渐增多，无机污染的变化与之相同，而有机污染的变化与之相反．表明阻垢和杀菌预处理系统及维护管理工作完善．关键词：中水回用；电厂；反渗透；膜污染；分布特征中图分类号：TQ991．24文献标识码：A文章编号：lOO7—8924(2012)03—0075—04当前膜集成工艺已广泛应用于中水回用及工业废水处理工程1]，由于反渗透具有无相变、组件化、流程简单、操作方便、占地面积小、投资省、耗电低等优点ll2]，使其在火力发电厂锅炉补给水制备、中水深度回用及海水淡化、各工业和饮用纯水制备及废水处理方面成为应用最广泛的、有效的脱盐技术l_3“]．然而阻碍膜技术推广应用的最典型、关键的问题是膜的可靠性，反渗透运行过程中的污染问题是影响其可靠性的决定性因素【5]．用于火力发电厂锅炉补给水处理是反渗透技术规模化应用的典型代表，20多年来电厂化学技术专家在反渗透的运行和技术管理方面积累了丰富的经验，而我国水资源短缺的现状，已使中水回用成为火电厂锅炉补水的重要补充，基于中水水质特点，必须充分考虑中水水质对深度处理工艺中反渗透膜性能的影响．本文对北京某电厂中水回用系统中污染的卷式反渗透膜组件进行了解剖分析，以此对预处理工艺系统、运行管理及膜污染进行评价、优化和处理．1电厂中水深度回用工艺系统及RO膜组件性能分析电厂中水深度回用工艺系统为：城市再生水一循环冷却系统一循环水排污水一生水加热器(2～25±1℃)一机械搅拌加速澄清池(NaCl()维持剂量2．5～3．0mg／L；PAC维持剂量10~13mg／LA1203)一双介质过滤器一盘式过滤器一超滤(科氏、内压)一反渗透(陶氏，阻垢剂、盐酸、还原剂)一淡水箱．本试验中用于污染分析和清洗的膜组件是l号反渗透系统的第二段膜元件，为陶氏BW30～365FR抗污染反渗透膜组件，膜组件在标准测试条件下的设计产水量为36m。／d，稳定脱盐率(C1一)为99．5．将试验分析的离线RO膜组件在试验平台上进行动态分析，在标准测试条件下，产水量为31ITI。／d，脱盐率(C1)为82．07／6．试验结果表明，运行膜组件产水量有比较明显的下降，脱盐率衰减严重．收稿日期：2011—05—24；修改稿收到日期：201107—29作者简介：于海琴(1965一)，女，北京市人，副教授，硕士生导师，主要从事膜分离技术与应用、水处理和污水回用领域的教学和科研工作．(hqyu@bjtu．edu．cn)膜科学与技术第32卷2加压染料试验该厂膜组件为复合膜，芳香聚酰胺材料易于受到游离氯的氧化，从而影响运行性能和膜面状态．在实际应用中，如果膜组件的脱盐率过低，应首先判断是否有膜面损坏而漏盐的可能性．为了确定高漏盐率的原因和位置，在解剖组件前，配制染料溶液对膜组件进行加压运行，所用染料为若丹明B，试验考察①产水是否出现红色；②解剖经过染料处理过的膜组件，查看染料的漏点，是否有残留红色的区域．利用这种评估方法在一定程度上能辨别膜的化学氧化损坏和机械损坏(如产水背压)．经试验产水没有出现红色，并且解剖后观察膜表面没有明显染料残留；结合运行记录情况，没有出现过高的透盐现象，说明膜面没有损坏．3膜污染表观分析将膜组件外壳切开，取出膜卷并展开，观察膜面污染情况，可以看到黑褐色泥状物，像鱼鳞一样(隔网影响)分布在膜表面，且沿从进口端到出口端的方向，污染物的量逐渐增多，颜色也逐渐加深．用手触摸污染的膜表面时有一种滑腻感，类似胶体物质，闻起来没有异味，用钢尺可以轻松将其刮下，将刮下来的污染物分别放人3O的HC1溶液和4O9／6的NaOH溶液中，放入HC1溶液的污染物不溶解，而放入NaOH溶液中的污染物部分溶解，经轻微搅拌，污染物在溶液中呈絮状，静置后沉降下来．取少量污染物进行燃烧试验，没有明显异味．通过对现场运行历史资料分析，反渗透系统前的杀菌措施运行良好，产生生物污染的可能性很低．综合污染特征，初步断定此膜组件主要受到有机污染．4灼烧减量分析分别在