超滤化洗流程的优化调整研究

冯 刚

（南京诚志永清能源科技有限公司，江苏南京 210048）

作为一个新型煤化工企业，用水量大，废水量大，是我企业的重要特点，企业转型升级首先要做的就是节水。节水的重要途径就是增加回用水量，减少废水排放，同时有效减少污染物排放。因此企业注重环保投入，加强废水排放量的管控是最重要的措施之一。本文探讨南京诚志永清能源科技有限公司的中水回用装置中超滤的化洗流程优化情况，从而可以在较为差的水质条件下，确保超滤反渗透装置的正常运行，同时探讨超滤系统常见的流程问题。

1 超滤装置流程介绍

超滤装置流程：前端供水泵使用三台变频水泵作为供水源，供水通过多介质去除部分悬浮物后经过自清洗过滤器进一步去除硬质颗粒后，来水进入超滤装置，为维持超滤恒流出水，每套超滤装置的进口设置一调节阀，根据超滤出水的流量来调节阀门的开度，超滤进出口设置压差变送器，当压差增加到一定值后，为确保膜不发生严重污堵，会进行定期的反洗。根据来水水质的优劣程度，时间正常设置在30～60min；当运行到一定的周期之后为确保膜的长周期使用，会安排进行停运化洗，污水正常化洗周期为1～3d。

2 超滤化洗的问题

为保证超滤装置内每支膜组件的布水均匀，系统在运行时时采用以下方法控制：第一，增加进出水母管的流通面积（降低母管介质的行程压降），支管尽量缩小，这样可以使水流在母管中流速放慢，进入单支膜组件流速提高，从而保证每支超滤膜组件在运行和反洗时布水的均匀；第二，布水方式选用中部进水分管设置的模式缩短端头膜与中部膜的进水压差。

当超滤装置在运行一段时间后，由于水中无机物、有机物及微生物的污染，超滤的透膜压差（TMP）会上升。透膜压差（TMP）是衡量超滤膜性能的一个重要指标，它是指中空丝内侧平均给水压力与渗透液压力之间的差值，能够反映膜表面的污染程度。一个新组件在20℃时开始运行时，其温度修正透膜压差为3～6，但是当系统经过初期调试后，透膜压差反而可降至1～3，这种现象是正常的，与组件的完整性无关。随着污染物在膜表面的积累，透膜压差随之增大。这时就需要对超滤膜进行反洗，反洗能使透膜压差降低，但是反洗不能达到100%的恢复效果。超滤反洗（MC）的示意图如图1。

图1 超滤反洗（MC）

系统考虑在超滤反洗水泵的出口母管上设置一过滤器，以避免反洗水中的机械性杂质进入超滤膜丝，对超滤膜丝造成损伤。

超滤装置在运行中，固体颗粒物在膜表面积累，通过正常的反洗不能彻底恢复超滤膜组件的性能，需要对超滤膜进行化学增强反洗（RC）。

3 超滤化洗常规流程的问题

一般情况下超滤系统的清洗流程如下（参考东丽超滤化洗流程）。

3.1 清洗前的准备工作

停止该套超滤系统的运行，将系统控制由远程打至就地。

3.2 水冲洗

（1）注水：开启超滤清洗箱进水门，向清洗箱注满水（如制水系统运行时直接注水即可；如系统不运行，则需启动自用除盐水泵进行注水）后关闭超滤清洗箱进水门；

（2）保安过滤器排气：开启超滤清洗泵进、出口门，首次启动时应先将保安过滤器排气：开启超滤清洗过滤器排空门、进水门，待过滤器排空门出水后，关闭排空门，开启过滤器出口门；

（3）冲洗：开启超滤清洗进水门，清洗液回流门，清洗水淡水回流门，开启清洗水上排门，冲洗10～15min；

（4）冲洗结束：停止清洗泵运行，关闭清洗水上排门。

3.3 酸性清洗液清洗

（1）清洗液配置：向清洗箱中加2～3袋柠檬酸配制清洗液，开启反渗透清洗箱进水门，注水至溢流口稍靠下位置（清洗液按每次5m3配比浓度0.5%～1%配制），关闭清洗泵出口门，启动清洗泵，开启再循环门，使药剂混合均匀，测定清洗液pH，使pH达到2～3（温度较低时启动加热器，使清洗液温度维持25～30℃）；

（2）低压循环清洗：开启清洗泵出口门，关闭清洗水上排门，调节再循环门开度调整清洗泵出口压力约0.05MPa，低流量输入超滤系统，按50m3/h低流量循环20～30min；pH升高使用盐酸调pH至2～3；

（3）清洗液浸泡：停止清洗泵运行，迅速关闭清洗泵进、出口门，关闭超滤清洗进水门，清洗液回流门，清洗水淡水回流门，浸泡60～120min；

（4）高压循环清洗：开启清洗泵进、出口门，开启超滤清洗进水门，清洗液回流门，清洗水淡水回流门，启动清洗泵，调节再循环门开度调整清洗泵出口压力约0.1MPa，以90～150m3/h高流量循环30～60min后开启清洗水上排门排放清洗液。

3.4 水冲洗

按照步骤二对超滤进行水冲洗15～20min，冲出洗液，在冲洗水排放电动门处测定清洗出水pH呈中性。

3.5 碱性清洗液清洗

配制0.1 %NaOH+0.2%次氯酸钠碱性洗液，低流量输入超滤系统，按50m3/h低流量循环20～30min后，浸泡60～120min，再以90～100m3/h高流量循环30～60min后排放，最后用产品水冲洗15～20min，冲出碱洗液。

3.6 水冲洗

按照步骤二对超滤进行水冲洗15～20min，冲出洗液，在冲洗水排放电动门处测定清洗出水pH呈中性。

以上是常规清洗流程，但在前端污水处理水质恶化，来水COD较高或前端的来水带来过多未混凝的PAC或PAM时，此方案的清洗效果难以长期保持，且清洗过程的控制没有良好的灵活性，不利于操作人员对于系统的整体控制；因此在实际使用过程中对化洗流程进行了适当的优化，见表1。

表1 化洗流程优化参数

主要调整的工艺内容是：

（1）调整阀门开关顺序，防止系统憋压；

（2）在原有的化洗流程中增加气洗流程，强化系统的擦洗能力，提高附着黏泥的清理效率和强度，提高系统的恢复速度；

（3）气洗流程与水洗流程的相互切换和时间设定可调，增加了系统的处理灵活性，提高了反洗和气洗的处理效果。

4 结束语

通过以上的工艺调整可以使每次化学清洗的时间缩短1～4h，同时清洗后的膜通量恢复情况基本可以达到设计通量的90%以上。达到了较好的清洗效果。同时也增加了膜系统的周期产水量，提高了系统运行经济性，同时通过每次的膜恢复情况的长期维持，提高了膜整体的使用寿命。