超濾膜長周期運行清洗方法探究及淺析

韓向紅 陳建昌 關賽賽

河鋼集團邯鋼公司能源中心 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行的超濾膜造成影響的淺析及超濾系統化學清洗的方法探究。

1 超濾系統概述

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

超濾系統的作用是:去除水中的懸浮物,包括膠體、細菌等雜質,主要用于污水深度處理反滲透工藝的預處理,保證反滲透進水濁度小于0.1NTU,SDI小于3,游離氯容忍量（PPM）小于0.1;超濾系統能夠有效的保證反滲透系統的安全運行,降低反滲透系統化學清洗頻率,延長反滲透膜的使用壽命,取得較好的經濟效益,節約了成本。

由于二軟水水源為二污水處理后的中水,成份復雜,TDS、COD、BOD、細菌、微生物的含量較高,TDS:1200～4000us/cm,Cl-:500～900mg/l,COD:最高可達100mg/l。隨著設備運行時間的延長,膜阻力升高,過膜壓差已達到產水臨界值,出力降低,以往UF反洗和化學清洗方案效果較差,六套設備已經達到手動強制產水的狀態。

脫鹽水站工藝流程圖1所示:

圖1 脫鹽水站工藝流程圖

2 反滲透系統運行狀況

2021年3月二軟水站6套超濾系統跨膜壓差增到至設定值（50KPa）,在線清洗效果不明顯,清洗后使用周期短的情況。表1為系統運行約10年的數據和對系統進行改進措施調整前的運行數據（選取污染最嚴重的三套系統）。

據表1數據分析可見,2010年8月至2021年3月,各套超濾跨膜壓差均增長較快,化學清洗效果不明顯,尤其是在經過了一個冬季,清洗后跨膜壓差無變化,嚴重影響后面反滲透設備產水,使得系統水量受到嚴重威脅。

表1 超濾裝置運行10年的參數與清洗前運行參數

3 超濾反洗影響種類

（1）溫度對產水量的影響:溫度升高水分子的活性增強,粘滯性減小,故產水量增加。反之則產水量減少,因此即使是同一超濾系統在冬天和夏天的產水量的差異也是很大的。（2）反洗強度對產水量的影響:在低壓段時超濾膜的產水量與壓力成正比關系,即產水量隨著壓力升高隨著增加,但當壓力值超過0.3MPa時,即使壓力再升高,其產水量的增加也很小,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）進水濁度對產水量的影響:進水濁度越大時,超濾膜的產水量越少,而且進水濁度大更易引起超濾膜的堵塞。（4）0流速對產水量的影響:流速的變化對產水量的影響不像溫度和壓力那樣明顯,流速太慢容易導致超濾膜堵塞,太快則影響產水量。

4 超濾系統污堵原因分析

長周期運行的超濾膜更容易受到污染,主要原因:來水水質變化,COD、氨氮、懸浮物的增加,濁度的升高,跨膜壓差迅速到達設定值,清洗化學清洗不徹底;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,產水不足。

5 長周期超濾化學清洗的操作步驟

5.1 高PH值化學清洗

（1）用RO系統產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）啟動清洗泵進行藥液循環混合（注:只在清洗箱內循環不進入超濾系統）;（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來進行調整;（4）對超濾系統進行小流量的清洗2小時（進水壓力0.05-0.1Mpa）,在循環過程中每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）對超濾系統進行大流量的清洗2小時（進水壓力0.1-0.15 Mpa）,在循環過程中每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）將系統及清洗裝置沖洗干凈。

5.2 低PH值化學清洗

（1）用RO系統產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）啟動清洗泵進行藥液循環混合（注:只在清洗箱內循環不進入超濾系統）;（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,則利用鹽酸來進行調整;（4）對超濾系統進行小流量的清洗2小時（進水壓力0.05-0.1 Mpa）,在循環過程中每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充少量的酸,并做好記錄;（5）停泵浸泡2—4小時;（6）對超濾進行大流量的清洗2小時（進水壓力0.1-0.15Mpa）,在循環過程中每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）將系統及清洗裝置沖洗干凈。

6 調整后系統運行情況

通過以上改進的有效措施后,超濾膜反洗和化學清洗后,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清洗方案,可以減少膜清洗次數,延長膜的使用壽命,降低超濾系統的運行成本,生產出價格更低的水。有助于制定最優的膜運行參數、緩解膜污染、維持高的膜通量有助于膜技術在實際中的推廣作用運行比較穩定。

7 結論

通過對長周期超濾系統參數和污堵原因進行分析,結果表明,長周期運行的超濾膜更容易受到污染,主要原因:來水水質變化,COD、氨氮、懸浮物的增加,濁度的升高,跨膜壓差迅速到達設定值,化學清洗不徹底,之前的離線清洗方法沒有針對性。日常運行維護管理長周期的超濾膜過程中,建議注意一下幾個方面:

（1）加強來水余氯和PH監測。（2）對超濾系統前端的多介質過濾器增加反洗次數。（3）加強中水水質,污水廠加強來水監測,重點是COD和氨氮的跟蹤監測。（4）重視長周期超濾設備的參數調整,例如:反洗時間和清洗時間。（5）超濾膜經過長周期運行,受到新污染的沖擊,恢復效果緩慢,所有更需要加強日常運行的監測和化驗指標記錄,尤其是來水的水質分析,早發現早清洗。