海水淡化超滤膜选型研究_徐秀萍

第33卷第12期华电技术华电技术Vol．33No．122011年12月HuadianTechnologyDec．2011海水淡化超滤膜选型研究徐秀萍，董正帅(国核电力规划设计研究院，北京100094)摘要:目前，国内已运行膜法海水淡化系统存在不同程度的问题，尤其是采用超滤作为海水淡化预处理的系统，问题尤甚。国核电力规划设计研究院依托山东某电厂海水超滤膜的现场试验研究，完成了该电厂不同品牌超滤膜的性能验证和对比，获得了相关的试验数据，对超滤膜的选型有一定帮助。关键词:膜法海水淡化;预处理;超滤膜;现场试验中图分类号:TK223．5+1文献标志码:B文章编号:1674－1951(2011)12－0028－03收稿日期:2011－08－261问题的提出2008年10月底，在北京召开了由华北电力设计院主编的《海水淡化设计规程》大纲的评审会;2008年11月初召开了海水淡化系统专题研讨会。从这2次会议上各个设计院交流的信息来看，目前国内运行的膜法海水淡化系统的滤水效果不能令人满意，尤其是以超滤作为预处理的海水淡化系统的滤水效果更是不能让人满意。例如:华能某电厂海水淡化系统浸没式超滤运行2年来，超滤自用水率由设计的6%上升到10%;大唐某电厂海水淡化外压式超滤保安过滤器污堵严重以致将过滤精度由100μm降低为150μm才能保证系统的正常运行;华电某电厂海水淡化超滤的问题更为严重，施工的工程公司认为超滤膜有问题，超滤膜厂商则认为工程公司未按要求设计超滤膜系统，以致反渗透保安过滤器的滤芯在问题严重时每天都要更换。超滤膜的选型在海水淡化系统中的重要性可见一斑。山东某电厂一期新建2台1000MW超超临界机组，要求工业水全部采用海水淡化后的淡水，选用膜法海水淡化工艺。考虑到不同海域水质的成分及微生物组成差别很大，超滤膜的成分以及制造商的资质能力参差不齐，为避免因超滤膜选型不适合该厂海域特点而造成机组无法运行的严重后果，在现场对预选的3个品牌的超滤膜进行了为期3个月的试验。2超滤超滤是一种将溶液进行净化、分离或浓缩的膜透过法分离技术，其主要特性为:可直接去除病毒、病原体及有机大分子;胶体硅去除率达99%;抗胶体污染和有机污染性能强;膜的机械性能稳定，使用寿命为5～7年;采用全量过滤或错流过滤，系统的回收水率可达90%以上;进水浊度要求(全量过滤)小于50NTU，出水污染指数SDI(SiltDensityIndex)小于3;当作为反渗透的预处理阶段时，可提高反渗透产水量10%～20%，膜的平均寿命可提高2～3年。作为反渗透膜组件安全稳定运行的预处理措施，超滤膜的选择至关重要。海水淡化反渗透系统能否安全运行，取决于预处理系统的运行情况。虽然反渗透膜能截留水中绝大部分溶解和不溶解的物质，但反渗透膜的主要作用还是脱盐，截留其他物质会对反渗透膜造成不可恢复的损害。根据有关资料统计，对RO海水淡化性能衰减的剖析及事故案例分析，结果显示由于预处理效果不好导致膜污染引起的反渗透膜元件性能衰减约占总因素的77%，膜元件的机械损坏仅是次要因素。如何选用超滤膜的材质和超滤系统的形式，要综合考虑海水水质条件、海水淡化规模、一次性投资和制水成本等因素。由于海水水质成分复杂，水质波动较大，所选用的超滤膜及超滤系统必须具有抗污染能力强、化学性能稳定、机械强度高、可恢复性好、对水质适应范围要宽、安全可靠、运行成本低和综合经济效益好等特性，才能够真正在海水淡化中得到广泛应用。3海水淡化工艺海水淡化系统流程为:供应海水→絮凝澄清池(2×400m3/h)→清水箱(2×400m3)→石英砂过滤器(4×300m3/h)→清水箱(2×400m3)→超滤(4×190m3/h)→超滤水箱(2×400m3)→一级反渗透(2×150m3/h)→淡水箱(1×500m3)→各用水点。4现场试验4．1超滤膜的性能数据现场试验用3个超滤膜的性能数据见表1。第12期徐秀萍，等:海水淡化超滤膜选型研究·29·表1现场试验用3个超滤膜的性能数据试验项目单位A膜B膜C膜膜组件的材料聚醚砜(PES)聚醚砜(PES)聚偏氟乙烯(PVDF)过滤通量L/(m2·h)50～12050～13040～120膜面积m2614052过滤类型内压立式内压立式外压立式运行压力MPa＜0．350．10～0．20＜0．60最高操作温度℃404040过滤方式死端过滤死端过滤死端过滤氯的质量分数%0．0020．0020．002pH值2～132～132～11运行压差MPa0．01～0．070．01～0．10≤0．21过滤周期min20～6025～6020～60反洗时间s30～8025～6030～60反洗方式水反洗水反洗水气合洗分散加药NaClO最大200mg/L;盐酸500mg/L(pH=2);加药间隔时间为18h滤后水质SDI15＜2．5SDI1