超濾裝置化學清洗方法的研究

王萬里

（寧夏大唐國際大壩發電有限責任公司，寧夏青銅峽751067）

0 引言

近年來， 隨著水處理技術行業的快速發展， 超濾裝置在電力、化工、食品等行業使用越來越廣，同時超濾裝置的跨膜壓差升高、產水量下降也就成為影響超濾裝置安全、穩定、經濟運行的一個重要問題。如何做好超濾裝置的化學清洗工作，保證超濾裝置正常運行也就成為化學監督的一個重要課題。本文以寧夏大唐國際大壩發電有限責任公司（以下簡稱公司）化學制水超濾裝置的化學清洗為案列，分析和研究了超濾裝置化學清洗的方法， 對指導其它企業的超濾裝置化學清洗工作，具有一定的參考價值。

1 超濾情況簡介

公司有四套國產UF-10B 超濾裝置，每套裝置出力為50t/h，系統設置為4 個系列單元，每系列都能單獨運行，也可同時運行。每套膜組件為10 只， 采用并聯排列。 濾元選用由美國KOCH 公司的V1072-035-PMC 膜元件，其切割分子量為10 萬，對生水進行預處理，系統采用PLC 控制。

表1 主要技術參數一覽表

同時超濾裝置設有一套氧化劑加藥裝置。每套超濾裝置設備運行30 分鐘進行一次設備反沖洗，沖洗期間加藥裝置自動啟動，為系統投加約15-30mg/L 的氧化劑，以強化超濾裝置的反沖洗效果。

化學制水的流程為：黃河水→混合式生水加熱器→生水箱→纖維過濾器→清水箱→清水泵→自清洗過濾器 （130μm）→超濾裝置→超濾水箱→超濾水泵→保安過濾器 (5μm)→高壓泵→RO 裝置→除碳器→淡水箱→淡水泵→陽離子交換器→陰離子交換器→混合離子交換器→除鹽水箱→除鹽水泵→主廠房。

2 超濾裝置膜元件污堵原因分析

2.1 纖維過濾器出水濁度高，對超濾膜的污堵

超濾裝置前安裝有纖維過濾器，用于過濾黃河來水的雜質，由于該過濾器經常發生設備拉緊裝置故障和纖維束松弛、 脫落等情況，造成出水濁度的不合格。

2.2 反沖洗效果不好，對膜元件的污堵

超濾裝置反沖洗的效果決定于反沖洗的間隔時間、水量的大小和藥劑的加入量，特別是當藥劑選擇不對、加藥量不足或藥劑質量出現問題時均會造成反洗效果的不好。

2.3 進水含鐵量高，對膜元件的污堵

超濾裝置進水來源主要是黃河水，而黃河水前置預處理用的是鐵鹽作為絮凝劑，當出現絮凝劑加入過量時，其進水的還鐵量就得以上升。 另一方面公司黃河水在進到系統前要進行加熱，而加熱器為混合式加熱器，由于加熱的熱源為暖氣疏水，其含鐵量很高，也會造成膜元件的污堵。

2.4 設備停運期間，對膜元件的污堵

超濾裝置在停運期間，由于膜元件在水中長時間浸泡，會產生鹽類沉積和微生物的污堵。

3 超濾裝置化學清洗的步序

3.1 超濾裝置的清洗工藝

超濾裝置的化學清洗采用化學清洗藥劑循環清洗方式進行，清洗前首先停止超濾裝置運行， 將超濾裝置電磁閥箱上的就地/遠方開關切換到就地位置，打開超濾的上、下排水門，正沖反洗排水門，手動濃水排放門排水，待超濾裝置的水放干凈，關閉所有進水門，排水門。 開啟清洗系統各個閥門即可啟動清洗泵對系統進行清洗， 清洗結束后，打開上述閥門進行放水，將系統沖洗干凈即可。

3.2 超濾裝置的化學清洗

3.2.1 超濾裝置堿洗

超濾裝置的堿洗可以有效去除超濾膜表面沉積在其表面的泥沙、油脂等污物，從而降低膜表面的跨膜差壓，堿洗過程關鍵是要將藥箱內的氫氧化鈉溶解均勻，防止未溶解的氫氧化鈉進入系統內導致局部PH 嚴重超標，造成膜元件的損壞。 在正常情況下，堿洗堿液濃度的控制是根據設備主要技術參數的PH 値適用范圍進行確定， 其PH 値控制在11 以內，為保證清洗效果可以在堿洗溶液中加入0.5%的十二烷基磺酸鈉作為表面活性劑，以增強雜質的去除速度，同時還對油脂類的沉積物起到很好的去除作用，清洗采用循環清洗和浸泡兩種方式進行。先進行循環清洗20 分鐘，在浸泡30 分鐘，再循環清洗10 分鐘，這樣的清洗方式有助于膜元件的清洗效果。

3.2.2 超濾裝置的堿氯洗

超濾裝置的堿氯洗就是在堿洗的溶液中加入適量的次氯酸鈉溶液進行的化學清洗。 當超濾膜堿洗結束后，要向藥箱中加入活性氯在10%的次氯酸鈉溶液，將其濃度控制在0.05%左右，其目的是要殺死膜表面的細菌和微生物，同時次氯酸鈉在堿性溶液中具有較強的剝離效果，可提高化學清洗效果，減少雜質在膜表面的殘留，堿氯洗結束后要對系統進行水沖洗，當沖洗至出水透明，溶液的PH 値在7-8 之間可停止進行沖洗，即可轉入酸洗階段。

3.2.3 超濾裝置的酸洗

超濾裝置的酸洗可以除去膜表面沉積的微生物、鈣、鎂水垢等物質。酸洗酸液的PH 値控制在2-4 之間。正常情況下，酸洗使用的酸應使用有機弱酸，如檸檬酸和草酸等，其中采用檸檬酸做清洗藥劑時，建議使用食品級藥劑，它對清除鈣、鎂水垢的清洗效果要好于草酸，而草酸適合于清洗鐵的氧化物化合物污染較重的膜元件。設備清洗時首先要對膜元件的污染性質作一個初步判斷，以確定藥劑使用的類型。 酸洗過程中要每15 分鐘進行一次化學實驗， 以檢測藥液的PH 値在控制范圍內，當PH 値升至4 以上時要及時補加藥劑，整個酸洗過程應采用循環清洗的方式， 這樣可將清洗過程產生的氣體帶出帶出系統，促進化學反應速度，縮短清洗時間。

3.2.4 化學清洗過程的溫度控制

化學清洗液的溫度對化學清洗效果的好壞至關重要，溫度高對膜元件造成損壞，溫度低清洗效果較差，特別要注意的是溫度變化對超濾膜的清洗效果有著重要影響，不單單是提高溫度就可以降低跨膜差壓，在升溫過程中還要考慮膜元件的本身特性，清洗中要提高水溫必須在循環清洗開始之后進行加熱，加熱的速度不能太快，應該每分鐘溫度的變化速率不超過0.5℃，最高溫度不超過30℃，只有這樣清洗后的錯膜差壓才會下降較多，如果直接將清洗液的溫度升高，由于膜的孔徑發生收縮變化，從而造成膜元件的損壞和運行差壓的上升。

4 超濾裝置清洗的注意事項

1）超濾裝置在清洗過程中，把清洗泵出口壓力控制在50～100 kPa，即與膜筒正常運行時進口壓力相當，防止超過膜筒承受最大壓力而對膜筒造成擠壓。

2）堿洗配堿過程中，首先要將溶藥箱用除鹽水沖洗干凈，將藥箱內加入需要的除鹽水量，啟動溶藥泵泵進行打循環，同時將溶藥箱排污門稍開一點，目的是防止氫氧化鈉顆粒在沒有溶解的情況下堵塞排污門，造成化學清洗的中斷，然后慢慢將需要量的氫氧化鈉倒入藥箱中溶解，溶解完畢后，可加入陰離子表面活性劑，循環5 分鐘后，停止打循環，測定藥液的PH 値符合要求后，就可導通超濾裝置清洗系統進行化學清洗。

3）堿、氯清洗時，次氯酸鈉必須是在中性或微堿性溶液中加入，不允許在酸性溶液中加入。

4）酸洗過程中，控制清洗液的pH 值在2-4 之間。 清洗液的顏色會出現紅褐色，這表明超濾膜中有鐵污染，這種情況最好使用草酸進行化學清洗，如果清洗液只出現泡沫，水比較澄清，這說明是鈣、鎂鹽類的污染，清洗也易選用檸檬酸。

5）酸洗后的水沖洗是確保超濾裝置清洗效果的關鍵一環，在酸洗結束后，在溶藥箱內加入除鹽水，對系統進行水沖洗，一般第一次和第二次沖洗水的濁度不是最高的，但從第三次開始沖洗水的濁度開始上升較快，然后沖洗水的濁度開始下降，如果不認真進行水循環沖洗而采用投運超濾裝置進行水沖洗，其清洗效果達不到預期的目的。

6）超濾裝置進行化學清洗時，在表面活性劑的選擇上建議選用陰離子表面活性劑，同時要考慮該活性劑屬于低泡型，否則在化學清洗中會產生大量的泡沫影響到清洗工作的進行。

7）設備清洗完畢后，不要急于投運，要將系統的水溫降至和進水水溫相近的時候，在投運設備，這樣超濾裝置的膜元件會得到很好的保護，跨膜差壓也會得到明顯的下降。

5 結束語

1）超濾裝置的化學清洗最關鍵的是要控制清洗液的升溫速度和清洗液的溫度，只有這樣才能保證膜元件在化學清洗過程中不發生損壞和清洗效果不理想的問題。

2）清洗液的PH 値也很關鍵，不管是酸洗還是堿洗，清洗液的PH値都要滿足超濾裝置運行參數的要求，這也是防止造成設備損壞或縮短設備壽命的重要一環。

3）表面活性劑的選擇很關鍵，重要的是要了解設備污染的類型和表面活性劑的特性，最終找到一個適合該系統使用的活性物質。

4）化學清洗的最后一步是水沖洗，水沖洗時水的溫度一次要比一次低，但也不能下降太快，適當的時候也要對沖洗水進行適當的加熱，使膜元件接觸水的溫度緩緩降至和進水相同的溫度。

5）超濾裝置的沖洗次數是要采取少量多次的沖洗方法，這樣既可以節約用水，也可以提高清洗速度。

［1］宋珊卿.動力設備水處理手冊[M].北京：中國電力出版社，1997.