超滤膜长周期运行清洗方法探究及浅析

韩向红 陈建昌 关赛赛

河钢集团邯钢公司能源中心 河北 邯郸 056002

0 引言

中水各种污染物会对超滤膜造成严重污堵,尤其是COD、氨氮、悬浮物等。在这不在一一详述。但今天,我们要讨论的是:因来水水源变化给长周期运行的超滤膜造成影响的浅析及超滤系统化学清洗的方法探究。

1 超滤系统概述

二软水超滤膜组六套,已经运行10年,单套装置净产水量147t/h,系统净产水量6*147 t/h,超滤膜元件由上万根聚偏氟乙烯材质（PVDF）中空纤维膜组成,外包塑料网罩,两端用聚氨酯塑胶封头。

超滤系统的作用是:去除水中的悬浮物,包括胶体、细菌等杂质,主要用于污水深度处理反渗透工艺的预处理,保证反渗透进水浊度小于0.1NTU,SDI小于3,游离氯容忍量（PPM）小于0.1;超滤系统能够有效的保证反渗透系统的安全运行,降低反渗透系统化学清洗频率,延长反渗透膜的使用寿命,取得较好的经济效益,节约了成本。

由于二软水水源为二污水处理后的中水,成份复杂,TDS、COD、BOD、细菌、微生物的含量较高,TDS:1200～4000us/cm,Cl-:500～900mg/l,COD:最高可达100mg/l。随着设备运行时间的延长,膜阻力升高,过膜压差已达到产水临界值,出力降低,以往UF反洗和化学清洗方案效果较差,六套设备已经达到手动强制产水的状态。

脱盐水站工艺流程图1所示:

图1 脱盐水站工艺流程图

2 反渗透系统运行状况

2021年3月二软水站6套超滤系统跨膜压差增到至设定值（50KPa）,在线清洗效果不明显,清洗后使用周期短的情况。表1为系统运行约10年的数据和对系统进行改进措施调整前的运行数据（选取污染最严重的三套系统）。

据表1数据分析可见,2010年8月至2021年3月,各套超滤跨膜压差均增长较快,化学清洗效果不明显,尤其是在经过了一个冬季,清洗后跨膜压差无变化,严重影响后面反渗透设备产水,使得系统水量受到严重威胁。

表1 超滤装置运行10年的参数与清洗前运行参数

3 超滤反洗影响种类

（1）温度对产水量的影响:温度升高水分子的活性增强,粘滞性减小,故产水量增加。反之则产水量减少,因此即使是同一超滤系统在冬天和夏天的产水量的差异也是很大的。（2）反洗强度对产水量的影响:在低压段时超滤膜的产水量与压力成正比关系,即产水量随着压力升高随着增加,但当压力值超过0.3MPa时,即使压力再升高,其产水量的增加也很小,主要是由于在高压下超滤膜被压密而增大透水阻力所致。（3）进水浊度对产水量的影响:进水浊度越大时,超滤膜的产水量越少,而且进水浊度大更易引起超滤膜的堵塞。（4）0流速对产水量的影响:流速的变化对产水量的影响不像温度和压力那样明显,流速太慢容易导致超滤膜堵塞,太快则影响产水量。

4 超滤系统污堵原因分析

长周期运行的超滤膜更容易受到污染,主要原因:来水水质变化,COD、氨氮、悬浮物的增加,浊度的升高,跨膜压差迅速到达设定值,清洗化学清洗不彻底;冬季气温较低,污堵会引起过滤阻力不断增加,造成膜过滤量大大衰减,产水不足。

5 长周期超滤化学清洗的操作步骤

5.1 高PH值化学清洗

（1）用RO系统产水或脱盐水贮入清洗箱3m3,超滤专用清洗药剂（碱性）药液配比的浓度为5%/150kg,次氯酸钠药液配比的浓度为1.7%/50kg,并加温到35-40℃;（2）启动清洗泵进行药液循环混合（注:只在清洗箱内循环不进入超滤系统）;（3）检测温度和PH值,保持温度在35-40℃,PH值在11-12之间,若PH值降低则利用NaOH来进行调整;（4）对超滤系统进行小流量的清洗2小时（进水压力0.05-0.1Mpa）,在循环过程中每30分钟测一次回流浓水的PH值和温度,PH值每下降0.5个单位就往清洗箱补充少量的NaOH,并做好记录;（5）停泵浸泡2-4小时;（6）对超滤系统进行大流量的清洗2小时（进水压力0.1-0.15 Mpa）,在循环过程中每30分钟测一次回流浓水的PH值和温度,PH值每下降0.5个单位就往清洗箱补充少量的NaOH,并做好记录;（7）打开排污阀门将清洗液排放;（8）往清洗水箱贮入清水,温度最低为20-23度,启动清洗泵对压力容器进行冲洗,将压力容器的清洗残液置换完全;（9）高PH值,超滤专用清洗药剂（碱性）清洗完毕;（10）将系统及清洗装置冲洗干净。

5.2 低PH值化学清洗

（1）用RO系统产水或脱盐水贮入清洗箱3m3,超滤专用清洗药剂（酸性）药液配比的浓度为5%/150kg,并加温到30-35℃;（2）启动清洗泵进行药液循环混合（注:只在清洗箱内循环不进入超滤系统）;（3）检测温度和PH值,保持温度在35-40℃,PH值在2-3之间,若PH值过高,则利用盐酸来进行调整;（4）对超滤系统进行小流量的清洗2小时（进水压力0.05-0.1 Mpa）,在循环过程中每30分钟测一次回流浓水的PH值和温度,PH值每上升0.5个单位就往清洗箱补充少量的酸,并做好记录;（5）停泵浸泡2—4小时;（6）对超滤进行大流量的清洗2小时（进水压力0.1-0.15Mpa）,在循环过程中每30分钟测一次回流浓水的PH值和温度,PH值每上升0.5个单位就往清洗箱补充少量的酸,并做好记录;（7）打开排污阀门将清洗液排放;（8）往清洗水箱贮入清水,温度最低为20-23度,启动清洗泵对压力容器进行冲洗,将压力容器的清洗残液置换完全;（9）低PH值清洗完毕;（10）将系统及清洗装置冲洗干净。

6 调整后系统运行情况

通过以上改进的有效措施后,超滤膜反洗和化学清洗后,水通量明显提高,透膜压差大大降低,清洗周期延长到至少5个月。建立高效的超滤膜反洗和化学清洗方案,可以减少膜清洗次数,延长膜的使用寿命,降低超滤系统的运行成本,生产出价格更低的水。有助于制定最优的膜运行参数、缓解膜污染、维持高的膜通量有助于膜技术在实际中的推广作用运行比较稳定。

7 结论

通过对长周期超滤系统参数和污堵原因进行分析,结果表明,长周期运行的超滤膜更容易受到污染,主要原因:来水水质变化,COD、氨氮、悬浮物的增加,浊度的升高,跨膜压差迅速到达设定值,化学清洗不彻底,之前的离线清洗方法没有针对性。日常运行维护管理长周期的超滤膜过程中,建议注意一下几个方面:

（1）加强来水余氯和PH监测。（2）对超滤系统前端的多介质过滤器增加反洗次数。（3）加强中水水质,污水厂加强来水监测,重点是COD和氨氮的跟踪监测。（4）重视长周期超滤设备的参数调整,例如:反洗时间和清洗时间。（5）超滤膜经过长周期运行,受到新污染的冲击,恢复效果缓慢,所有更需要加强日常运行的监测和化验指标记录,尤其是来水的水质分析,早发现早清洗。