电厂超滤-反渗透设备运行与维护优化策略研究

黄福祺

单位：广东粤电云河发电有限公司

单位所在城市：广东省云浮市

城市邮编 ：527300

摘要：超滤-反渗透技术是水处理重要的技术之一，超滤-反渗透设备被广泛应用于电厂化学水处理工作中，可以有效提升废水回收利用的效率，降低电厂运行的成本。但是超滤-反渗透设备在运行过程中，随时间推移，会出现膜的产水量、脱盐率等性能逐渐下降，不能达到设计的水质处理要求。并且超滤-反渗透膜会受到不同水源水质的影响，产生不同类型的污染，如无机盐垢、微生物、胶体颗粒以及不溶性有机物等，这些污染物沉淀并且积累在膜的表面，严重影响了反渗透设备运行工况、导致产水量下降及膜组件压差升高、能耗升高等问题，对超滤-反渗透设备运行安全性、经济性和寿命产生严重的不良影响。基于此，为了延长设备的使用寿命，提升其运行可靠性和产水水质，从影响超滤-反渗透水处理设备性能的主要因素，如压力、温度、含盐量、电导率、pH值、ORP、SDI等指标进行分析，构建有效提升超滤-反渗透设备运行性能及使用寿命的监控与运维系统。

关键词：电厂水处理；超滤-反渗透设备；废水回收；运维措施

超滤-反渗透技术是当前电厂水处理应用最为广泛的一项技术，经过多年探索和应用，在原来技术基础上得到了进一步提升，极大推动了电厂水处理系统发展的速度，目前其技术成熟，设备性能可靠，在多个领域已取代传统离子交换水处理技术。但是随着现代社会经济的发展，我国电厂的水处理系统受日趋复杂的运行环境及水质波动影响，对超滤-反渗透设备的运维技术提出了更高的要求，避免其在日常运行过程中出现故障，导致水处理系统瘫痪的现象出现[1]。为有效预防故障，降低水处理设备故障维护的难度，主要分析了超滤-反渗透设备在电厂水处理工作中主要影响因素，如压力、温度、电导率、回收率、pH值、ORP、SDI等指标，通过互联网、大数据等信息技术，优化超滤-反渗透设备运行工况。以可视化水质、水压表以及数采仪等电子设备实时提供运行数据，为运维人员提供精准的数据分析，通过精细化、动态实时的方式，有效提升电厂水处理系统的效率和性能，并促进电厂水处理设备运维系统信息化发展。

1 超滤-反渗透技术重要概述

1.1工作原理

超滤-反渗透技术是水处理工作中多种组合应用技术，其中最为重要的是膜分离技术。该技术主要是利用半透膜筛选分子混合物，实质上是利用物理性质的分子粒径大小进行分离，通过半透膜进行反渗透。通过物理性质的孔径大小，即处理效果进行分类，主要可以分为微滤膜、纳滤膜、滤膜以及反渗透膜，有效过滤废水中的有机微生物、胶体、有机盐、无机盐等物质。通过压差对反渗透技术提供有效驱动力，即当设备在运行过程中操作压力高于渗透压力时，持续增加操作压力实现对膜一侧的溶液施加压力，促使溶液沿相反的方向渗透，实现对废水进行有效的处理，使之分离成含盐量高的浓水和含盐量低的产水，确保产水水质达到标准[2]。

1.2影响因素

为了提升反渗透设备的运行性能，并且有针对性地提升水处理系统的运行状态，需要充分分析影响反渗透设备运行性能的影响因素，即压力、温度、电导率、回收率、pH值、ORP、SDI等指标。

1）反渗透设备的进水压力会直接影响着反渗透膜的透过量以及脱盐率。反渗透进水压力增高、脱盐率增加，因此，需要保障压力保持在特定的阈值内，控制其脱盐率，同时避免膜及相关配件受损。

2）温度对脱盐率也有着一定的影响，温度升高对盐分透过反渗透膜的速度会进一步提升，降低脱盐率；并且温度的升高或降低都会对设备的压力造成严重的影响，进而影响设备的脱盐率；此外，温度对设备的产水量会产生一定影响，当温度波动在1℃~2℃时，设备的产水量会随之波动2%~3%，即温度与产水量为正比关系[3]。

3）水质中的含盐量（对应电导率指标）通过反渗透膜时，进水含盐量增加会导致产出水质中的含盐量增加，影响设备的脱盐率。

4）超滤-反渗透设备的回收率影响着反渗透膜的压力，回收率提升导致膜渗透压力增加，进而导致水中的微溶盐，如碳酸钙、硫酸钙、硅等在浓缩过程中产生结垢现象。

5）pH值对于反渗透设备的膜元件影响有着一定的影响，研究发现pH值在4~9阈值内的产水脱盐率保持稳定。

6）ORP值越高，反渗透膜氧化老化速度越快，一般情况下，ORP值需控制在300以内。

2 基于互联网信息技术的反渗透设备监测运维系统

基于互联网信息技术结合对反渗透设备的监测和运维系统，主要通过微服务技术架构实现可扩展的实时访问平台资源。具有较强的联系性，可以随时随地地访问平台的资源，主要由数据层、传输层、平台层以及应用层组成[4]。

1）数据层主要负责在线检测仪表获取反渗透设备的运行数据，包括水量、水质、液位等运行数据采集。

2）传输层主要通过有线或无线通信网络提供的传输功能实现信息传输。

3）平台层集反渗透设备运行的数据处理、储存、安全防护等资源进行数据配置，为数据服务提供硬件设备。

4）应用层是监测系统的核心处理层，将采集到的数据与设定的运行数据进行对比分析，通过信息技术以统计图表形式直观地呈现反渗透设备的运行工况。通过定时采集设备的运行参数，在预先构建的节能智能模型分析和判断结果支持下，实现设备的智能监测。将监测和判断的结果通过短信或是APP通知的方式，将结果传输至相关运维工作人员，根据智能分析和故障诊断结果对设备运行工况进行调整，实现精准的维护工作。

5）用户层则是通过计算机，将监测和判断的结果通过可视化技术展现出来，提升设备管理工作的效率[5]。

通过该系统提供的监测数据，为反渗透设备的运行和维护工作提供有效的数据支持。此外，除了利用信息技术实现反渗透设备的运行效果监测之外，设备维护工作还需要注意其他各项影响因素的维护。

3 反渗透设备维护优化策略

3.1控制影响因素，保障运行性能

通过对影响反渗透设备的影响因素分析，进水水质、设备运行压力、pH值、温度等。通过控制各项影响因素的状态，保障反渗透设备运行性能保持良好。

1）进水水质对于反渗透设备的运行性能有着至关重要的影响，进水水质应满足反渗透设备进水水质标准（如表1所示）。因此，提升原水的预处理工作的质量是保障反渗透设备正常运行的重要策略，尤其注意反渗透设备的进水的污染指数是否符合标准，避免微生物等在膜内滋生情况发生[6]。

表1 反渗透设备进水水质标准

项目	标准
温度	1℃~45℃
pH值	2~11（仅考虑反渗透膜的安全性）
NTU（浊度）	≤0.2
ORP（氧化还原电位）	≤300mv
SDI15（污泥淤积指数）	＜5（地表水）；＜3（地下水）
颗粒直径	＜5μm
TOC（有机物）	＜3mg/l
余氯及强氧化剂	0~0.1mg/l

2）除了有效保障水质中的含盐量及微生物等物质在标准值以内，还需要注意保障设备运行过程中的操作压力在正常范围之内。运行过程中提升操作压力会导致产水量增大，但是压力持续增加会导致反渗透膜压实，影响膜的使用寿命。因此，运行过程中应该将操作压力值取在满足产水量和出水标准的前提下，选取较低的压力值，以此延长设备的使用寿命。

3）反渗透设备在运行过程中，通过控制并调整反渗透设备进水还原剂、阻垢剂、pH值、电导、氧化还原电位等，将各项影响因素控制在设计范围之内，以此减轻反渗透膜表面溶液的浓液差极化，避免其中某些物质在渗透膜的表面渗出。

4）在运行过程中的水温尽量保持在20℃~25℃之间，最高不得超过45℃，严格控制操作温度、操作压力等，保障设备产水量的同时尽可能延长设备的使用寿命。例如，控制排放量与产水量的比例，即控制系统回收率在75%左右，保障回收率的同时也有效监控了各段进出口的压力差。

从设备运行前期工作进行维护和监测，在智能检测系统支持下，对设备运行水处理前到水处理之后设备的维护进行优化。从水处理工作开始前有效控制反渗透设备运行的各项影响因素到水处理后设备的维护工作分模块、分层次进行预防和维护。

3.2化学清洗设备，延长使用寿命

在反渗透设备运行过程中，会因为进水水质及各种污染物质的影响，如无机盐垢、微生物、胶体颗粒、不溶性有机物质等，一些难溶物质及微生物的降解物等进入设备之后，会沉淀积累在设备的反渗透膜表面。在设备持续运行过程中，会影响产水量、脱盐率以及膜组件压差等，导致产水水质。因此，想要提升设备的运维效果，需要提升设备的清洗工作的质量，主要从以下几个方面进行优化。

1）清洗条件。检测内部反渗透膜污染严重，并且内部膜结垢的情况下，产水电导率明显升高时，则符合清洗条件。这时需要保障进水和浓水之间的标准化压差上升15%；较标准化产水量降低10%以上；较标准化透盐率增加5%以上。

2）清洗流程。根据反渗透膜组件的污染物质的性质来选择合适的配方，准备好需要的清洗剂。一般情况下可以分为碱洗、酸洗和杀菌剂清洗。根据图1清洗工艺流程图反复清洗直至通过智能监测平台采集数据分析满足标准化工艺要求为止。

图1 清洗工艺流程图

根据清洗工艺完成清洗流程之后，配置相应的清洗液，将除盐水注入清洗水箱至液位计的80cm处，按照内部不同的物质选取不同浓度的药液进行稀释之后，按照一定比例，将清洗液缓慢导入清洗水箱中。启动清洗泵，并且打开水箱循环门之后，将药液与之循环溶解后均匀混合，最后加入除盐水到清洗水箱液位计110cm处之后启动加热器，使之加热到20℃~35℃之间，对反渗透系统设备进行大流量低压冲洗，直到调配的清洗液干净为止，完成反渗透设备的清洗和维护。

结语：

综上所述，为了有效解决电厂水处理设备中超滤-反渗透设备在运行过程中产生的一些无机盐垢、微生物、胶体颗粒以及不溶性有机物等污染物沉积污垢，避免其沉淀对反渗透膜造成腐蚀侵害。构建以互联网信息技术为基础的智能故障监测运维系统，对反渗透设备运行工况进行监测，对可能出现的缺陷及时维修。对于达到清洗要求的设备，调配相应成分及浓度的清洗液及时进行清洗。通过信息技术实时监测运行工况，及时调整运行参数，提升设备运行的经济性和可靠性，延长反渗透膜的使用寿命，助力实现电厂水处理工作节能降耗目标。

参考文献：

[1] 方颖斐. 电厂化学水处理设备腐蚀问题处理措施探讨[J]. 山西化工,2023,43(7):69-71.

[2] 王伟. 电厂化学水处理常用仪表常见故障及解决措施探讨[J]. 电力系统装备,2021(14):104-105.

[3] 李亚娟,卢剑,余耀宏,等. 某电厂废水零排放系统污堵分析[J]. 热力发电,2023,52(1):177-182.

[4] 王峰涛. L火电厂中水处理系统问题分析及优化改造[J]. 环境保护与循环经济,2023,43(7):43-47.

[5] 马秀丽,李媛,杨祖业,等. 基于工业互联网平台的水处理设备监控与运维系统[J]. 中国仪器仪表,2022(9):39-42.

[6] 郝永丽. 在电厂水处理应用中超滤－反渗透系统的运行维护及管理分析[J]. 数字化用户,2022,28(11):133-135.