天生桥换流站反渗透装置保安过滤器滤芯堵塞研究

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摘 要：文章以实际案例为对象，介绍了反渗透装置保安过滤器失效太快的问题，并经过实验验证得出：多介质过滤器滤料堆积过高，导致反洗时滤料膨胀，堵塞滤帽，由于系统反洗不彻底，导致多介质过滤器失效，最终导致出水水质变差，堵塞保安过滤器。

关键词：反渗透装置；过滤器；堵塞

1 概述

反渗透技术是一项新的膜分离技术，它是依靠反渗透膜在压力下使溶液中的溶剂与溶质进行分离的过程[1]。保安过滤器的主要作用是截留因前段未能去除的细小颗粒物、胶体、悬浮物等，以防止大颗粒物进入高压泵及反渗透膜，更好的保护反渗透膜[2]。反渗透技术在水处理领域的应用已经比较广泛，但是在运行过程中经常会发生保安过滤器失效太快的问题[2]。为此本文以实际工程为例，重点分析了保安过滤器滤芯发生失效的原因，并通过实验讨论解决方案。

2 实验分析

2.1 问题说明

天生桥换流站反渗透装置保安过滤器滤芯堵塞状况从2015年12月中旬投运以来一直逐渐呈恶化趋势，至2016年6月份重装了碳过滤器的填料，将保安过滤器5μm滤芯更换为10μm滤芯，但仍未能解决问题。基本10μm的滤芯能坚持10天不告警（压差小于1.0bar），5μm的滤芯只能坚持5天左右。为了充分使用滤芯，站内一般都坚持用到压差接近2.5bar，而保安过滤器滤芯的压差超限运行又会使反渗透膜进水压力降低，产水水量降低，高压泵进水压力低告警等，难以维系。而从水样分析的结果来看，消防水池水是从万峰湖中抽上来的湖水，水中胶体较多，添加絮凝剂后胶体沉淀，导致水的浊度上升，经过预处理及反渗透的逐级净化，浊度逐渐降低。样品中砂滤和炭滤出水中含有絮状沉淀，证明砂滤和炭滤过滤效果不理想，没有达到预期。从滤芯样品分析结果来看，现场堵塞滤芯的物质为胶状物，而不是活性炭颗粒。

经过现场分析初步总结出了可能导致保安过滤器堵塞的原因主要有两种，即絮凝剂添加过量，过量的絮凝剂在砂滤、炭滤后段重新絮凝，导致产水中存在絮状物；砂滤、炭滤罐上层滤料失效或过滤精度不够，无法完成过滤效果。

2.2 现场实验

实验过程中需要注意保持反渗透高压泵不开，仅开启原水增压泵；保持现场药剂配比浓度不变，调节絮凝剂加药泵的运行频率至10%，20%，30%，40%，50%，60%，70%，分別记录在此药剂浓度下的多介质过滤器出水、炭滤出水及保安过滤器出水的浊度；最后根据实验的实际流量及加药箱药剂配制的浓度，绘制絮凝剂投加浓度——浊度曲线。

2.3 实验结果分析

已知实验时的总产水流量为21.96m3/h，药箱的药剂配比浓度为2.5%，可以得出的絮凝剂投加浓度——浊度变化曲线，如图1所示，由实验结果可以看出，絮凝剂的最佳配比浓度约为3ppm，低于该值则反渗透预处理的出水浊度上升，高于该值则会造成药剂的浪费。同时多出的部分药剂会透过保安过滤器，造成反渗透膜的堵塞，剩余药剂会被保安过滤器拦截，造成保安过滤器堵塞。

根据现场调查及计算，在额定流量下，反渗透系统所添加的絮凝剂含量约为1.2ppm，小于最佳投加值，说明保安过滤器堵塞的主因并非絮凝剂投加过量。根据现场观察，多介质过滤器在反洗时出现大量的污染物，正洗后再次反洗，仍会洗出大量污染物，说明系统反洗不彻底；后经观察，发现多介质过滤器反洗初期，反洗流量为2500L/min，后期下降至900L/min，说明在反洗过程中出现了堵塞的情况，因此判定：多介质过滤器滤料堆积过高，导致反洗时滤料膨胀，堵塞滤帽，由于系统反洗不彻底，导致多介质过滤器失效，最终导致出水水质变差，堵塞保安过滤器。

原来设计的滤料填充高度为1100mm，罐体直段高度为1400mm，按照滤料50%的膨胀率，滤料填充高度应不大于933mm。现有的折叠式大流量滤芯相对表面积大，纳污能力强，但在满足设计要求的情况下，过滤器体积小会导致整个过滤器纳污能力下降，更换周期缩短。

3 改造措施

根据前面的实验分析，在活性炭过滤器和保安过滤器之间安装带自动反洗功能的过滤器可以解决保安过滤器堵塞的问题。将多介质过滤器和活性炭过滤器的滤料层减薄200mm，防止反洗时堵塞顶部滤帽，造成反洗强度不足。

建议将多介质过滤器和活性炭过滤器的滤料按如表1和表2级配进行改造。目前所用的保安过滤器直径为219mm，若按照传统熔喷式滤芯设计则需要约800mm直径，约25根滤芯方可满足制水要求，因此若将目前所用的保安过滤器换为熔喷式滤芯，受现场条件限制，可能无法施行，若换为客户提出的袋式过滤器，则纳污能力更差，因此，建议仍保留原有的保安过滤器。

4 结束语

本文通过实验分析对反渗透装置保安过滤器堵塞的问题进行了研究，认为多介质过滤器滤料堆积高度不宜过高，不能超过933mm，否则会反洗时滤料膨胀，堵塞滤帽。经过改造多介质过滤器和活性炭过滤器，可以保证保安过滤器不被堵塞。

参考文献

[1]王晓香，王国义.反渗透装置故障解决对策[J].中国设备工程，2016（1）：62-64.

[2]代海涛，马龙，刘国强.直流换流站阀外水冷系统外排水回收处理研究[J].山东电力技术，2015，42（2）：57-60.