反滲透保安過濾器折疊濾芯清洗再生研究及應(yīng)用

姜寶安，劉家節(jié)

(1天津正達(dá)科技有限責(zé)任公司，天津 300308；2.中海油天津化工研究設(shè)計院有限公司，天津 300131)

引 言

保安過濾器用于反滲透等膜過濾設(shè)備的前級，濾除水中細(xì)小物質(zhì)，確保過濾精度、保護(hù)膜元件不受損壞。濾芯有燒結(jié)、熔噴式纖維、折疊、繞線等形式，在運(yùn)行過程中來水中的機(jī)械顆粒、微生物、膠體等會逐漸被保安過濾器截流[1]。造成通量降低、跨膜壓差升高，所以需要定期更換濾芯。折疊濾芯具有通量大、壓差低、體積小的優(yōu)點。但是其價格高，過濾容積小，易污堵。一次性報廢，增加企業(yè)成本。某化工廠脫鹽水裝置采用離線清洗設(shè)備及藥劑清洗濾芯，取得了良好效果。

1 現(xiàn)場工藝流程，保安過濾器濾芯狀況分析

1.1 現(xiàn)場工藝流程及處理方案

某化工廠脫鹽水裝置流程如下。市政水經(jīng)自清洗過濾器后進(jìn)入超濾裝置，超濾產(chǎn)水進(jìn)入超濾產(chǎn)水箱，超濾產(chǎn)水經(jīng)供水泵后投加還原劑、阻垢劑經(jīng)過一級保安過濾器進(jìn)入一級RO裝置，產(chǎn)水進(jìn)入反滲透產(chǎn)水箱，濃水進(jìn)入一級濃水箱。一級濃水經(jīng)二級保安過濾器后進(jìn)入濃水反滲透，產(chǎn)生的濃水排放，產(chǎn)水進(jìn)入反滲透產(chǎn)水箱，反滲透產(chǎn)水經(jīng)離子交換后外供。裝置設(shè)有一級保安過濾器3套，濃水保安過濾器1套，每套額定處理水量均為300 t/h,每套裝有40寸5 μm聚丙烯大通量折疊濾芯6支，合計24支。過濾器壓差達(dá)到0.1 MPa以上時，更換濾芯。

1.2 濾芯污染物分析

一級保安過濾器失效濾芯呈紅棕色，表面無滑膩感，有鐵銹氣味。濃水保安過濾器失效濾芯呈黃色，表面滑膩，有腥臭氣味，污染物烘干灼燒后有蛋白質(zhì)燃燒的特殊臭味。依據(jù)HG/T3610-2000工業(yè)循環(huán)冷卻水污垢和腐蝕產(chǎn)物分析方法規(guī)則分析一級保安過濾器濾芯垢樣中氧化鐵比例最大為64.9%，以鐵污染為主；二級保安過濾器濾芯以垢樣中550 ℃灼燒失重比例最大，為67.3%。以微生物污染為主。

2 濾芯清洗再生方案

2.1 濾芯清洗再生設(shè)備

清洗裝置及流程如下。將濾芯浸泡到清洗箱中，濾芯出水口通過卡箍與管道連接，管道接到清洗泵，出水返回到清洗水箱，濾芯出口管路設(shè)有壓力表，清洗水泵出口設(shè)有流量計，以監(jiān)測清洗過程參數(shù)。設(shè)有調(diào)壓閥來控制清洗流速和壓力。將工段的凈化風(fēng)引導(dǎo)清洗箱底部濾芯處，鼓泡攪拌，強(qiáng)化清洗效果。

2.2 清洗過程及清洗劑評價方法

將濾芯浸入含清洗劑的清洗箱中，加上抱箍，啟動清洗泵，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥使壓力表維持在為-20 kPa左右，開啟凈化風(fēng)鼓泡攪動。期間每30 min記錄pH、濁度、壓力、流量變化。并投加適量的清洗劑維持pH到預(yù)定值，調(diào)節(jié)閥門使壓力維持在-20 kPa。當(dāng)30 min內(nèi)流量增長量小于等于0.2 m3/h時，關(guān)閉清洗泵，停止清洗，排空清洗液拆下濾芯，清洗結(jié)束。將清洗結(jié)束時增加的流速作為清洗劑效果的判定指標(biāo)；將清洗結(jié)束的時間，作為清洗速度判定指標(biāo)[1]。

2.3 清洗劑篩選實驗

濾芯清洗方式有酸洗、堿洗、絡(luò)合清洗、殺菌清洗等。一級保安過濾器濾芯以鐵的氧化物污堵為主，因此應(yīng)強(qiáng)化酸洗；濃水保安過濾器濾芯以微生物污染為主，應(yīng)以堿洗和殺菌清洗為主。

2.3.1 酸性清洗劑的篩選

我們選取鹽酸、檸檬酸、TS-8428作為三種備選藥劑進(jìn)行清洗實驗。

實驗條件：清洗液溫度為25 ℃。pH為1.5～1.7。壓力為-20 kPa。

實驗濾芯為一級保安過濾器報廢濾芯。結(jié)果如表1所示。

清洗流速增量,鹽酸為16.0 m3/h,檸檬酸為

表1 酸性清洗劑實驗數(shù)據(jù)

13.8 m3/h，TS-8428為17.1 m3/h。清洗效果以TS-8428最佳，檸檬酸最差。清洗用時，鹽酸為150 min,檸檬酸為270 min，TS-8428為150 min。清洗速度以TS-8428、鹽酸最佳，檸檬酸最差。

2.3.2 堿性清洗劑的篩選

堿性清洗劑A主要由三聚磷酸鈉、氫氧化鈉組成；堿性殺菌劑B主要由表面活性劑、EDTA·4Na、氫氧化鈉組成；TS-857是由非氧化性殺菌劑、滲透劑JFC、增效劑、氫氧化鈉等復(fù)配而成，具有殺菌、剝離、除有機(jī)物等作用，綜合性能良好。選取這三種劑進(jìn)行清洗實驗。

實驗條件：清洗液溫度為25 ℃。pH為12.2～12.4。壓力為-20 kPa。

實驗濾芯為濃水保安過濾器報廢濾芯。結(jié)果如表2所示。

清洗流速增量,清洗劑A為11.9 m3/h,清洗劑B為7.9 m3/h，TS-857為14.2 m3/h。清洗效果以TS-857最佳，清洗劑B最差。清洗用時，清洗劑A為210 min,清洗劑B為120 min，TS-857為240 min。雖然TS-857較慢。但清洗效果最佳。所以我們選擇酸性清洗劑TS-857作為濃水保安過濾器濾芯的清洗劑。

表2 堿性清洗劑實驗數(shù)據(jù)

3 清洗實際效果及總結(jié)

采用此濾芯清洗方案后，每支濾芯使用壽命周期內(nèi)能清洗2次～3次。裝置消耗濾芯數(shù)量由每年300支左右，降為80支左右；同時清洗設(shè)備結(jié)構(gòu)簡

單，操作方便、體積緊湊，成本低廉；清洗采用的清洗劑TS-8428和TS-857具有安全高效的優(yōu)點。為企業(yè)減少了大量工業(yè)垃圾，節(jié)約了耗材成本。取得了較好的經(jīng)濟(jì)效果。