淺談超濾化學(xué)清洗

鄭廣嶺

摘要：超濾在運(yùn)行一段時(shí)間后，料液中的顆粒、膠體或大分子溶質(zhì)通過物理吸附、化學(xué)作用或機(jī)械截留在膜表面或膜孔內(nèi)吸附、沉積造成膜孔堵塞，需要通過物理或化學(xué)手段進(jìn)行清洗，以恢復(fù)膜透過通量和分離特性。本文通過一則實(shí)例，淺談超濾化學(xué)清洗步驟和控制條件。

關(guān)鍵詞：超濾；污堵；化學(xué)清洗；清洗步驟；控制條件

超濾由于出水水質(zhì)穩(wěn)定、能耗低、過濾精度廣、占地面積小等優(yōu)勢(shì)，在水處理方面得到了越來越多的應(yīng)用。由于它的分離機(jī)理主要是靠物理的篩分作用，無論是死端（全量）過濾還是錯(cuò)流過濾，料液中的顆粒、膠體或大分子溶質(zhì)通過物理吸附、化學(xué)作用或機(jī)械截留在膜表面或膜孔內(nèi)吸附、沉積造成膜孔堵塞，造成膜通量和出水水質(zhì)變化。通過定期反洗、氣擦、CEB等方法可延緩膜表面的污堵，但隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，膜表面依然會(huì)形成污堵層，此時(shí)伴隨著跨膜壓差增大、膜透過通量減少、出水水質(zhì)惡化等現(xiàn)象，若不及時(shí)進(jìn)行化學(xué)清洗，對(duì)膜的使用壽命和分離特性會(huì)有一定的損害。膜表面重度污染還會(huì)導(dǎo)致膜清洗困難，因?yàn)樗巹┖茈y滲到膜表面并帶走污染物。

超濾膜污染主要有：無機(jī)物結(jié)構(gòu)污染、膠體微粒污染、微生物污染、有機(jī)物污染。引起污染的原因主要有：膜材質(zhì)和膜結(jié)構(gòu)采用不當(dāng)、預(yù)處理不完善或不正常、進(jìn)水水質(zhì)變化、細(xì)菌滋生、操作不當(dāng)、長(zhǎng)周期運(yùn)行、反洗或CEB控制不當(dāng)?shù)取?/p>

1.超濾運(yùn)行狀況

我裝置采用海南立升公司LH3-1060-V膜組件，設(shè)計(jì)通量2.4-3.6t/h，每組42支膜組件，共三組膜裝置，每組設(shè)計(jì)流量為94t/h，三組膜裝置設(shè)計(jì)流量為280t/h，膜元件采用內(nèi)壓式中空纖維管，運(yùn)行方式為死端（全量）過濾，水源水采用黃河水處理的自來水，2017年水質(zhì)條件為：

運(yùn)行流程：自來水經(jīng)150μm自刷式過濾器，進(jìn)入超濾裝置，超濾反洗水使用超濾產(chǎn)水。

系統(tǒng)自2016年11月15日開始運(yùn)行，運(yùn)行初始跨膜壓差為0.008MPa，初始運(yùn)行壓力為小于0.1MPa，自動(dòng)反洗周期定為30分鐘，反洗流量280t/h，維護(hù)性化學(xué)清洗周期定為7天，采用濃度為500mg/L的次氯酸鈉溶液清洗，到2017年7月14日，跨膜壓差到達(dá)到0.108MPa，當(dāng)一組膜裝置反洗時(shí)，跨膜壓差達(dá)到0.159MPa，運(yùn)行周期8個(gè)月，決定對(duì)膜裝置進(jìn)行化學(xué)清洗。

2 超濾化學(xué)清洗

在超濾化學(xué)清洗前，應(yīng)對(duì)污染物的種類進(jìn)行分析，從而選擇合適的清洗配方。若選擇錯(cuò)誤的藥劑配方或方法，有時(shí)會(huì)使情況惡化。檢查方法最直觀的就是對(duì)超濾反洗排出物、膜端面的污染物進(jìn)行分析，也可通過以往的清洗記錄和水質(zhì)全分析數(shù)據(jù)進(jìn)行分析所得。

我裝置根據(jù)水質(zhì)判斷，且反洗時(shí)帶出黃褐色懸浮物，認(rèn)為有機(jī)物、膠體物質(zhì)污堵的可能性大，不排除細(xì)菌滋生，因此決定對(duì)超濾首先進(jìn)行堿洗和次氯酸鈉共同清洗。

第一步：對(duì)超濾進(jìn)行徹底反洗。利用超濾反洗水（超濾產(chǎn)水），流量控制在280t/h，清洗15分鐘，直到反洗排出液無明顯懸浮物。由于我裝置使用內(nèi)壓式膜組件，不能進(jìn)行氣擦洗。

第二步：計(jì)算堿洗和次氯酸鈉清洗液濃度。由于需要清洗液對(duì)超濾打循環(huán)，因此需要計(jì)算超濾及附屬管線水容積，經(jīng)計(jì)算需清洗液2m3，核計(jì)清洗罐液位在0.8m。配置清洗液首先要注意選用水源，應(yīng)選用超濾產(chǎn)水或更高品質(zhì)的水，有利于清洗徹底，我裝置采用超濾產(chǎn)水作為藥液配制水。其次注意清洗液濃度的選擇，適當(dāng)提高清洗液濃度，有利于改變清洗反應(yīng)的平衡，加快清洗反應(yīng)，增加清洗劑向污垢層內(nèi)部的滲透力，獲得較好的清洗效果。

第三步：藥液循環(huán)。首先注意藥液的清洗流量。提高流量可提高藥液在膜表面的流速，提高清洗效果，過高的流速必然導(dǎo)致清洗壓力升高，超過廠家的規(guī)定值會(huì)導(dǎo)致膜元件壓密受損。清洗步驟首先進(jìn)行產(chǎn)水循環(huán)，既清洗藥液從進(jìn)水端進(jìn)入，從產(chǎn)水段回到清洗罐，然后進(jìn)行濃水側(cè)循環(huán)，清洗藥液從進(jìn)水端進(jìn)入，從濃水側(cè)回到清洗罐。其次，注意清洗時(shí)間。清洗時(shí)間長(zhǎng)，可提高清洗效果，但對(duì)于一些附著力強(qiáng)的污染物，延長(zhǎng)清洗時(shí)間對(duì)清洗效果影響不大，且會(huì)造成能耗增加。

第四步：沖洗。在堿洗結(jié)束后，對(duì)膜組件及清洗罐進(jìn)行沖洗，目的是將膜組件和清洗罐內(nèi)殘余藥液清洗干凈，沖洗至pH值接近或等于沖洗水。沖洗水可采用超濾產(chǎn)水也可采用超濾進(jìn)水。我裝置采用超濾進(jìn)水，沖洗時(shí)間為30分鐘。

第五步：酸洗。酸洗的步驟如同堿洗。超濾主要去除水中懸浮物、膠體物質(zhì)和微生物以及大分子物質(zhì)，一般結(jié)垢傾向不嚴(yán)重，但由于存在濃差極化，當(dāng)水中Fe、Mn的含量超標(biāo)或水中硬度過大時(shí)，也會(huì)造成垢類或金屬氧化物沉積，此時(shí)應(yīng)對(duì)膜進(jìn)行酸洗。當(dāng)酸洗藥液循環(huán)后，藥液呈紅色，說明存在Fe污染，若藥液表面出現(xiàn)氣泡，則表明膜表面有垢類沉積。我裝置依據(jù)進(jìn)水水質(zhì)，認(rèn)為無機(jī)物結(jié)垢和Fe污染的可能性不大，但仍配置了0.5%的鹽酸（pH=2）的酸洗藥液對(duì)超濾進(jìn)行酸洗，效果不明顯。

3 效果驗(yàn)證

清洗后投運(yùn)超濾，跨膜壓差降至0.01MPa，進(jìn)水壓力小于0.1MPa。

4 結(jié)論

（1）許多資料對(duì)超濾化學(xué)清洗藥液濃度都有所闡述，就NaOH和HCl清洗來講，應(yīng)在pH值允許的范圍內(nèi)取大值；

（2）堿洗與次氯酸鈉清洗有加成作用，清洗效果良好；

（3）有些資料上提及使用螯合劑和表面活性劑進(jìn)行清洗，應(yīng)該根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)和污染物類型適當(dāng)選擇，一般地表水體可采用堿洗、氧化劑清洗和酸洗；

（4）我裝置超濾污染主要是膠體污染和有機(jī)物污染。

參考文獻(xiàn)

[1]丁桓如，吳春華，龔云峰等 《工業(yè)用水處理工程》北京：清華大學(xué)出版社，2014

（作者單位：石化總廠）