超濾化洗流程的優化調整研究

馮 剛

（南京誠志永清能源科技有限公司，江蘇南京 210048）

作為一個新型煤化工企業，用水量大，廢水量大，是我企業的重要特點，企業轉型升級首先要做的就是節水。節水的重要途徑就是增加回用水量，減少廢水排放，同時有效減少污染物排放。因此企業注重環保投入，加強廢水排放量的管控是最重要的措施之一。本文探討南京誠志永清能源科技有限公司的中水回用裝置中超濾的化洗流程優化情況，從而可以在較為差的水質條件下，確保超濾反滲透裝置的正常運行，同時探討超濾系統常見的流程問題。

1 超濾裝置流程介紹

超濾裝置流程：前端供水泵使用三臺變頻水泵作為供水源，供水通過多介質去除部分懸浮物后經過自清洗過濾器進一步去除硬質顆粒后，來水進入超濾裝置，為維持超濾恒流出水，每套超濾裝置的進口設置一調節閥，根據超濾出水的流量來調節閥門的開度，超濾進出口設置壓差變送器，當壓差增加到一定值后，為確保膜不發生嚴重污堵，會進行定期的反洗。根據來水水質的優劣程度，時間正常設置在30～60min；當運行到一定的周期之后為確保膜的長周期使用，會安排進行停運化洗，污水正常化洗周期為1～3d。

2 超濾化洗的問題

為保證超濾裝置內每支膜組件的布水均勻，系統在運行時時采用以下方法控制：第一，增加進出水母管的流通面積（降低母管介質的行程壓降），支管盡量縮小，這樣可以使水流在母管中流速放慢，進入單支膜組件流速提高，從而保證每支超濾膜組件在運行和反洗時布水的均勻；第二，布水方式選用中部進水分管設置的模式縮短端頭膜與中部膜的進水壓差。

當超濾裝置在運行一段時間后，由于水中無機物、有機物及微生物的污染，超濾的透膜壓差（TMP）會上升。透膜壓差（TMP）是衡量超濾膜性能的一個重要指標，它是指中空絲內側平均給水壓力與滲透液壓力之間的差值，能夠反映膜表面的污染程度。一個新組件在20℃時開始運行時，其溫度修正透膜壓差為3～6，但是當系統經過初期調試后，透膜壓差反而可降至1～3，這種現象是正常的，與組件的完整性無關。隨著污染物在膜表面的積累，透膜壓差隨之增大。這時就需要對超濾膜進行反洗，反洗能使透膜壓差降低，但是反洗不能達到100%的恢復效果。超濾反洗（MC）的示意圖如圖1。

圖1 超濾反洗（MC）

系統考慮在超濾反洗水泵的出口母管上設置一過濾器，以避免反洗水中的機械性雜質進入超濾膜絲，對超濾膜絲造成損傷。

超濾裝置在運行中，固體顆粒物在膜表面積累，通過正常的反洗不能徹底恢復超濾膜組件的性能，需要對超濾膜進行化學增強反洗（RC）。

3 超濾化洗常規流程的問題

一般情況下超濾系統的清洗流程如下（參考東麗超濾化洗流程）。

3.1 清洗前的準備工作

停止該套超濾系統的運行，將系統控制由遠程打至就地。

3.2 水沖洗

（1）注水：開啟超濾清洗箱進水門，向清洗箱注滿水（如制水系統運行時直接注水即可；如系統不運行，則需啟動自用除鹽水泵進行注水）后關閉超濾清洗箱進水門；

（2）保安過濾器排氣：開啟超濾清洗泵進、出口門，首次啟動時應先將保安過濾器排氣：開啟超濾清洗過濾器排空門、進水門，待過濾器排空門出水后，關閉排空門，開啟過濾器出口門；

（3）沖洗：開啟超濾清洗進水門，清洗液回流門，清洗水淡水回流門，開啟清洗水上排門，沖洗10～15min；

（4）沖洗結束：停止清洗泵運行，關閉清洗水上排門。

3.3 酸性清洗液清洗

（1）清洗液配置：向清洗箱中加2～3袋檸檬酸配制清洗液，開啟反滲透清洗箱進水門，注水至溢流口稍靠下位置（清洗液按每次5m3配比濃度0.5%～1%配制），關閉清洗泵出口門，啟動清洗泵，開啟再循環門，使藥劑混合均勻，測定清洗液pH，使pH達到2～3（溫度較低時啟動加熱器，使清洗液溫度維持25～30℃）；

（2）低壓循環清洗：開啟清洗泵出口門，關閉清洗水上排門，調節再循環門開度調整清洗泵出口壓力約0.05MPa，低流量輸入超濾系統，按50m3/h低流量循環20～30min；pH升高使用鹽酸調pH至2～3；

（3）清洗液浸泡：停止清洗泵運行，迅速關閉清洗泵進、出口門，關閉超濾清洗進水門，清洗液回流門，清洗水淡水回流門，浸泡60～120min；

（4）高壓循環清洗：開啟清洗泵進、出口門，開啟超濾清洗進水門，清洗液回流門，清洗水淡水回流門，啟動清洗泵，調節再循環門開度調整清洗泵出口壓力約0.1MPa，以90～150m3/h高流量循環30～60min后開啟清洗水上排門排放清洗液。

3.4 水沖洗

按照步驟二對超濾進行水沖洗15～20min，沖出洗液，在沖洗水排放電動門處測定清洗出水pH呈中性。

3.5 堿性清洗液清洗

配制0.1 %NaOH+0.2%次氯酸鈉堿性洗液，低流量輸入超濾系統，按50m3/h低流量循環20～30min后，浸泡60～120min，再以90～100m3/h高流量循環30～60min后排放，最后用產品水沖洗15～20min，沖出堿洗液。

3.6 水沖洗

按照步驟二對超濾進行水沖洗15～20min，沖出洗液，在沖洗水排放電動門處測定清洗出水pH呈中性。

以上是常規清洗流程，但在前端污水處理水質惡化，來水COD較高或前端的來水帶來過多未混凝的PAC或PAM時，此方案的清洗效果難以長期保持，且清洗過程的控制沒有良好的靈活性，不利于操作人員對于系統的整體控制；因此在實際使用過程中對化洗流程進行了適當的優化，見表1。

表1 化洗流程優化參數

主要調整的工藝內容是：

（1）調整閥門開關順序，防止系統憋壓；

（2）在原有的化洗流程中增加氣洗流程，強化系統的擦洗能力，提高附著黏泥的清理效率和強度，提高系統的恢復速度；

（3）氣洗流程與水洗流程的相互切換和時間設定可調，增加了系統的處理靈活性，提高了反洗和氣洗的處理效果。

4 結束語

通過以上的工藝調整可以使每次化學清洗的時間縮短1～4h，同時清洗后的膜通量恢復情況基本可以達到設計通量的90%以上。達到了較好的清洗效果。同時也增加了膜系統的周期產水量，提高了系統運行經濟性，同時通過每次的膜恢復情況的長期維持，提高了膜整體的使用壽命。