超濾膜長周期運(yùn)行清洗方法探究及淺析

韓向紅 陳建昌 關(guān)賽賽

河鋼集團(tuán)邯鋼公司能源中心 河北 邯鄲 056002

0 引言

中水各種污染物會對超濾膜造成嚴(yán)重污堵,尤其是COD、氨氮、懸浮物等。在這不在一一詳述。但今天,我們要討論的是:因來水水源變化給長周期運(yùn)行的超濾膜造成影響的淺析及超濾系統(tǒng)化學(xué)清洗的方法探究。

1 超濾系統(tǒng)概述

二軟水超濾膜組六套,已經(jīng)運(yùn)行10年,單套裝置凈產(chǎn)水量147t/h,系統(tǒng)凈產(chǎn)水量6*147 t/h,超濾膜元件由上萬根聚偏氟乙烯材質(zhì)（PVDF）中空纖維膜組成,外包塑料網(wǎng)罩,兩端用聚氨酯塑膠封頭。

超濾系統(tǒng)的作用是:去除水中的懸浮物,包括膠體、細(xì)菌等雜質(zhì),主要用于污水深度處理反滲透工藝的預(yù)處理,保證反滲透進(jìn)水濁度小于0.1NTU,SDI小于3,游離氯容忍量（PPM）小于0.1;超濾系統(tǒng)能夠有效的保證反滲透系統(tǒng)的安全運(yùn)行,降低反滲透系統(tǒng)化學(xué)清洗頻率,延長反滲透膜的使用壽命,取得較好的經(jīng)濟(jì)效益,節(jié)約了成本。

由于二軟水水源為二污水處理后的中水,成份復(fù)雜,TDS、COD、BOD、細(xì)菌、微生物的含量較高,TDS:1200～4000us/cm,Cl-:500～900mg/l,COD:最高可達(dá)100mg/l。隨著設(shè)備運(yùn)行時間的延長,膜阻力升高,過膜壓差已達(dá)到產(chǎn)水臨界值,出力降低,以往UF反洗和化學(xué)清洗方案效果較差,六套設(shè)備已經(jīng)達(dá)到手動強(qiáng)制產(chǎn)水的狀態(tài)。

脫鹽水站工藝流程圖1所示:

圖1 脫鹽水站工藝流程圖

2 反滲透系統(tǒng)運(yùn)行狀況

2021年3月二軟水站6套超濾系統(tǒng)跨膜壓差增到至設(shè)定值（50KPa）,在線清洗效果不明顯,清洗后使用周期短的情況。表1為系統(tǒng)運(yùn)行約10年的數(shù)據(jù)和對系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)措施調(diào)整前的運(yùn)行數(shù)據(jù)（選取污染最嚴(yán)重的三套系統(tǒng)）。

據(jù)表1數(shù)據(jù)分析可見,2010年8月至2021年3月,各套超濾跨膜壓差均增長較快,化學(xué)清洗效果不明顯,尤其是在經(jīng)過了一個冬季,清洗后跨膜壓差無變化,嚴(yán)重影響后面反滲透設(shè)備產(chǎn)水,使得系統(tǒng)水量受到嚴(yán)重威脅。

表1 超濾裝置運(yùn)行10年的參數(shù)與清洗前運(yùn)行參數(shù)

3 超濾反洗影響種類

（1）溫度對產(chǎn)水量的影響:溫度升高水分子的活性增強(qiáng),粘滯性減小,故產(chǎn)水量增加。反之則產(chǎn)水量減少,因此即使是同一超濾系統(tǒng)在冬天和夏天的產(chǎn)水量的差異也是很大的。（2）反洗強(qiáng)度對產(chǎn)水量的影響:在低壓段時超濾膜的產(chǎn)水量與壓力成正比關(guān)系,即產(chǎn)水量隨著壓力升高隨著增加,但當(dāng)壓力值超過0.3MPa時,即使壓力再升高,其產(chǎn)水量的增加也很小,主要是由于在高壓下超濾膜被壓密而增大透水阻力所致。（3）進(jìn)水濁度對產(chǎn)水量的影響:進(jìn)水濁度越大時,超濾膜的產(chǎn)水量越少,而且進(jìn)水濁度大更易引起超濾膜的堵塞。（4）0流速對產(chǎn)水量的影響:流速的變化對產(chǎn)水量的影響不像溫度和壓力那樣明顯,流速太慢容易導(dǎo)致超濾膜堵塞,太快則影響產(chǎn)水量。

4 超濾系統(tǒng)污堵原因分析

長周期運(yùn)行的超濾膜更容易受到污染,主要原因:來水水質(zhì)變化,COD、氨氮、懸浮物的增加,濁度的升高,跨膜壓差迅速到達(dá)設(shè)定值,清洗化學(xué)清洗不徹底;冬季氣溫較低,污堵會引起過濾阻力不斷增加,造成膜過濾量大大衰減,產(chǎn)水不足。

5 長周期超濾化學(xué)清洗的操作步驟

5.1 高PH值化學(xué)清洗

（1）用RO系統(tǒng)產(chǎn)水或脫鹽水貯入清洗箱3m3,超濾專用清洗藥劑（堿性）藥液配比的濃度為5%/150kg,次氯酸鈉藥液配比的濃度為1.7%/50kg,并加溫到35-40℃;（2）啟動清洗泵進(jìn)行藥液循環(huán)混合（注:只在清洗箱內(nèi)循環(huán)不進(jìn)入超濾系統(tǒng)）;（3）檢測溫度和PH值,保持溫度在35-40℃,PH值在11-12之間,若PH值降低則利用NaOH來進(jìn)行調(diào)整;（4）對超濾系統(tǒng)進(jìn)行小流量的清洗2小時（進(jìn)水壓力0.05-0.1Mpa）,在循環(huán)過程中每30分鐘測一次回流濃水的PH值和溫度,PH值每下降0.5個單位就往清洗箱補(bǔ)充少量的NaOH,并做好記錄;（5）停泵浸泡2-4小時;（6）對超濾系統(tǒng)進(jìn)行大流量的清洗2小時（進(jìn)水壓力0.1-0.15 Mpa）,在循環(huán)過程中每30分鐘測一次回流濃水的PH值和溫度,PH值每下降0.5個單位就往清洗箱補(bǔ)充少量的NaOH,并做好記錄;（7）打開排污閥門將清洗液排放;（8）往清洗水箱貯入清水,溫度最低為20-23度,啟動清洗泵對壓力容器進(jìn)行沖洗,將壓力容器的清洗殘液置換完全;（9）高PH值,超濾專用清洗藥劑（堿性）清洗完畢;（10）將系統(tǒng)及清洗裝置沖洗干凈。

5.2 低PH值化學(xué)清洗

（1）用RO系統(tǒng)產(chǎn)水或脫鹽水貯入清洗箱3m3,超濾專用清洗藥劑（酸性）藥液配比的濃度為5%/150kg,并加溫到30-35℃;（2）啟動清洗泵進(jìn)行藥液循環(huán)混合（注:只在清洗箱內(nèi)循環(huán)不進(jìn)入超濾系統(tǒng)）;（3）檢測溫度和PH值,保持溫度在35-40℃,PH值在2-3之間,若PH值過高,則利用鹽酸來進(jìn)行調(diào)整;（4）對超濾系統(tǒng)進(jìn)行小流量的清洗2小時（進(jìn)水壓力0.05-0.1 Mpa）,在循環(huán)過程中每30分鐘測一次回流濃水的PH值和溫度,PH值每上升0.5個單位就往清洗箱補(bǔ)充少量的酸,并做好記錄;（5）停泵浸泡2—4小時;（6）對超濾進(jìn)行大流量的清洗2小時（進(jìn)水壓力0.1-0.15Mpa）,在循環(huán)過程中每30分鐘測一次回流濃水的PH值和溫度,PH值每上升0.5個單位就往清洗箱補(bǔ)充少量的酸,并做好記錄;（7）打開排污閥門將清洗液排放;（8）往清洗水箱貯入清水,溫度最低為20-23度,啟動清洗泵對壓力容器進(jìn)行沖洗,將壓力容器的清洗殘液置換完全;（9）低PH值清洗完畢;（10）將系統(tǒng)及清洗裝置沖洗干凈。

6 調(diào)整后系統(tǒng)運(yùn)行情況

通過以上改進(jìn)的有效措施后,超濾膜反洗和化學(xué)清洗后,水通量明顯提高,透膜壓差大大降低,清洗周期延長到至少5個月。建立高效的超濾膜反洗和化學(xué)清洗方案,可以減少膜清洗次數(shù),延長膜的使用壽命,降低超濾系統(tǒng)的運(yùn)行成本,生產(chǎn)出價格更低的水。有助于制定最優(yōu)的膜運(yùn)行參數(shù)、緩解膜污染、維持高的膜通量有助于膜技術(shù)在實際中的推廣作用運(yùn)行比較穩(wěn)定。

7 結(jié)論

通過對長周期超濾系統(tǒng)參數(shù)和污堵原因進(jìn)行分析,結(jié)果表明,長周期運(yùn)行的超濾膜更容易受到污染,主要原因:來水水質(zhì)變化,COD、氨氮、懸浮物的增加,濁度的升高,跨膜壓差迅速到達(dá)設(shè)定值,化學(xué)清洗不徹底,之前的離線清洗方法沒有針對性。日常運(yùn)行維護(hù)管理長周期的超濾膜過程中,建議注意一下幾個方面:

（1）加強(qiáng)來水余氯和PH監(jiān)測。（2）對超濾系統(tǒng)前端的多介質(zhì)過濾器增加反洗次數(shù)。（3）加強(qiáng)中水水質(zhì),污水廠加強(qiáng)來水監(jiān)測,重點是COD和氨氮的跟蹤監(jiān)測。（4）重視長周期超濾設(shè)備的參數(shù)調(diào)整,例如:反洗時間和清洗時間。（5）超濾膜經(jīng)過長周期運(yùn)行,受到新污染的沖擊,恢復(fù)效果緩慢,所有更需要加強(qiáng)日常運(yùn)行的監(jiān)測和化驗指標(biāo)記錄,尤其是來水的水質(zhì)分析,早發(fā)現(xiàn)早清洗。