0 引言

采用城市再生水作为锅炉补给水的北方寒冷地区火力发电厂由于冬季再生水处理效果差，存在超滤及反渗透装置入口COD、悬浮物等指标偏高造成反渗透膜污堵、产水下降问题，严重时需要更换新膜。本文以内蒙古京能康巴什热电有限公司（简称康电）2×350 MW间接空冷机组水处理系统为例，对引起火电厂反渗透进水水质超标原因进行分析提出处理措施，为类似问题的处理提供参考。

1 设备概况

康巴什热电厂2×350 MW间接空冷机组应用城市再生水制二级除盐水作为生产用水，已运行6 a。化学水处理设备超滤膜为内压式中空纤维膜，型号为诺瑞特Aquaflex55，过滤精度10~20 nm，每套出力87 t/h；保安过滤器为颇尔CLR5-40熔喷滤芯，过滤精度5 μm；反渗透膜为陶氏BW30FR-400/34I，每套出力65 t/h。

2013年底投产发电后，产水逐渐下降，2015年10月进行再生水改造，加装了大型活性炭过滤器装置，产水量为6×60 t/h。改造后水处理系统流程图见图 1，虚线框为2015年改造部分^[1]。改造后没有再发生膜污堵现象，反渗透产水量最高能达到55 t/h，可以较好地完成制水任务。

2017年，化学水处理系统3套反渗透装置均出现污堵和出力下降问题。超滤膜丝内漏现象频繁发生，超滤装置产水COD超标（美国陶氏反渗透膜入口COD质量浓度要求小于30 mg/L^[2]），造成反渗透膜污堵。采取更换保安过滤器滤芯的措施，暂时保证了反渗透的正常运行，但因滤芯更换数量增加，造成运行成本增加，而且没有从根本上解决污堵问题，产水量仍在不断下降，额定出力65 t/h的反渗透装置实际产水量约45 t/h，如果不及时采取措施会导致反渗透装置报废。

2 存在问题 2.1 保安过滤器滤芯更换频繁

2017年更换保安过滤器滤芯2103根，每套滤芯平均运行15 d，滤芯更换频繁。超滤装置出水浊度增大导致保安过滤器杂质增多，进而造成反渗透入口制水压差增大，是反渗透装置产水水质下降的首要原因。

超滤装置是一种膜分离装置，从高压侧进水透过滤膜到达低压侧，从而得到产水；超滤膜丝可滤掉20 nm以下杂质，能有效地去除水中的微粒、胶体、细菌和有机物，比超滤膜孔径大的溶质分子被截留成浓缩液通过反洗排出，从而超滤膜产水水质能保证反渗透系统安全稳定。如果膜丝断裂发生泄漏，不能保证超滤装置入口杂质截留并在超滤装置出口大量繁殖细菌^[3]。通过保安过滤器滤芯频繁更换证明了反渗透入口水质变差，进而增加反渗透膜的污堵和反渗透化学清洗次数，最终引起产水指标下降。

2.2 超滤装置入口堆积污染物

检查超滤装置入口发现堆积大量污染物，如图 2所示。燃烧污染物后能闻到香味，分析为超滤膜丝部分断裂，细菌向保安过滤器侵蚀，部分侵入反渗透膜后形成蛋白质，造成反渗透入口压差增大、产水及脱盐率下降。3套反渗透产水脱盐率由97%降到96%，表明反渗透入口水质在逐渐变差，造成反渗透膜污堵，降低产水。

将图 2污染物浸泡在次氯酸钠和盐酸混合溶液中，观察发现与滤芯表面颗粒杂质相似，分析判断超滤膜丝部分断裂，造成超滤装置部分进水没有经过膜丝过滤，直接从断裂丝口流到保安过滤器入口后被截留。

2.3 细菌繁殖增多

从康电制水流程可以看出，化学水处理应用城市再生水处理的单室过滤器杀菌和活性炭过滤器除氯后，超滤装置前虽然定期反洗投入次氯酸钠，但投入量有限，超滤装置产水进入保安过滤器和反渗透制出淡水，此阶段除反洗超滤装置加少量次氯酸钠外再无杀菌处理，在设备停运期间细菌会大量繁殖。而且只用次氯酸钠杀菌造成杀菌不彻底、冬季COD偏高，进一步造成保安过滤器和反渗透入口细菌繁殖增多的问题。

3 处理措施 3.1 超滤装置查漏封堵

针对超滤膜丝内漏，进行查漏处理。康电水处理系统安装3套超滤装置，每套装置有24个超滤膜，每个超滤膜有14 000根膜丝，制水时3套装置同时运行，制水停运间隔时间短，造成超滤膜丝检查工作量大，收效差。根据超滤装置结构特性，采用超滤单元气密性气流检测法对超滤膜丝进行查漏^[4-5]。

当气体通过断裂或者密封不严的超滤膜丝时，会有气体向外排出。将正常运行的超滤装置停止供水，并保证系统出口蝶阀严密关闭，然后将超滤装置出口的排水阀快速打开排水。通过超滤装置顶部透明管观察，断裂的超滤膜丝会将系统内堆积的气体排出并产生大量气泡（见图 3），然后将断裂超滤组件移至水桶中，用专用工具封闭产水口一端，另一端加0.1 MPa的压缩空气，断裂超滤膜丝进水侧残留的水会通过膜孔反流至进水侧，从破裂的超滤膜丝孔溢流出水面形成水柱或气流后立即用膜针封堵，封堵时必须两侧依次充气和查漏，并全部堵死，如图 3所示。通过查漏，发现2根超滤组件泄漏，31根膜丝管断裂并全部封堵。

3.2 定期检查超滤装置反洗排水管顶部呼吸阀

在超滤装置正反物理清洗时，气动阀门频繁开启，反洗水泵交替启动，造成流速急剧变化，产生水锤冲击，造成部分超滤膜丝断裂。经检查，每台超滤装置反洗水管顶部已安装进口呼吸阀，可避免由于反洗造成液体流速急剧变化后膜丝断裂，因此在停运设备后应定期解体检查呼吸阀浮球滑道是否有损伤及范卡。康电应用德国进口阿速德呼吸阀，虽然材质为UPVC耐腐蚀型，但由于运行动作频繁，呼吸阀浮球滑道有损坏变形现象，因此每季度检查1次呼吸阀，如果发现异常及时更换，保证呼吸阀正常工作，保护超滤装置。

3.3 加装非氧化杀菌装置

虽然已解决超滤膜丝断裂问题，但保安过滤器滤芯更换数量未见减少，反渗透产水仍然约为45 t/h。2018年1月，针对反渗透膜污堵和保安过滤器滤芯有细菌繁殖的问题，选用质量浓度为50 mg/L的2，2-二溴-3-次氨基丙酰胺作为杀菌剂，在保安过滤器前加装非氧化杀菌装置定期定量加药，有效防止细菌和藻类生长繁殖，提高超滤装置产水水质。

处理后水处理系统流程图如图 4（虚线为2018年改造部分）。运行1 a后，反渗透产水量达到55~62 t/h，起到了保护水处理反渗透装置的保护作用。

4 治理效果 4.1 滤芯状况

改造后拆卸的滤芯表面无颗粒杂质、细菌繁殖明显减少，超滤膜丝断裂得到有效的封堵，非氧化杀菌剂将滤芯表面大量细菌毒死。

改造前后保安过滤器滤芯更换数量及产水参数如表 1所示，2018年滤芯更换数量明显减少，超滤装置出水浊度和COD已在安全运行范围内，反渗透产水量上升，改造效果明显。

4.2 经济效益

康电现有252个反渗透膜，按照应用再生水制水，每3~5 a更换1次反渗透膜的常规经验计算（本文按4 a更换1次反渗透膜计算），每根反渗透膜价格约0.6万元，平均每年可节省费用37.8万元；改造后，2018年保安过滤器滤芯减少更换1323根，按照每根滤芯90元计算，可节约费用11.9万元；全年购买非氧化杀菌剂1 t，合4.6万元，合计节约费用45.1万元，具有较好的经济效益。

5 结语

康电是以城市再生水为生产水源的热电联产火电厂，由于水源水质不合格，造成超滤装置污堵，反渗透产水下降，对超滤装置查漏封堵并加装非氧化杀菌装置后，水处理反渗透产水接近正常。截至2018年10月，化学水处理装置已连续正常运行1 a，但技术人员还需继续观察超滤及反渗透装置进水水质的变化，加强杀菌管理，防止菌群反复大量繁殖。