PVC超滤膜清洗方式与药剂的选择

P V C超滤膜清洗方式与
药剂的选择
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PVC超滤膜清洗方式与药剂的选择
来源：发布日期：2012-08-20 15:18
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1、引言
所谓化学清洗就是在水力清洗没有效果的时候进行的清洗，整个超滤装置是实现自动水力反冲的，水力反冲是经常性操作，每隔15分钟冲洗一次，每次冲洗30～60秒，而化学清洗是停运设备后的彻底清洗，所以比较水力清洗和化学清洗效果是必要的。

水力清洗主要通过水力高速冲洗冲松膜面硬质污染物，使之松动脱落，并从膜表面剥落得以去除；而化学清洗主要是通过药剂对污染物质的溶解能力，使黏附在膜表面的油垢类物质溶解溶松去除。

两者所清洗的污染物对象是不同的，所以想要用水力清洗完全代替化学清洗是不可能的。

但是良好的水力清洗控制可以延长化学清洗周期。

膜经过长期运行跨膜压差降低至一定值后，通过正常的30～60S(实际运行中的水力冲洗时间)反冲已经没有多大效果，即便长时间充分水力反冲后，通量的恢复效果甚微。

因为此时膜面污染物已经固化，比较牢固地黏附在膜表面，已经难以通过水力清洗去除，只有通过化学药剂对膜面污染物的溶解、去除才能有效地恢复膜。

2、膜的化学清洗
化学清洗剂优选
从膜处理水的水质、和水力清洗效果来看，污染物主要为石油类物质和无机
盐污垢，因而选取了酸、碱、表面活性剂和鳌合剂这几种有代表性的清洗剂。

用榆树林油田污水将膜污染，然后进行膜的清洗试验研究，清洗液浓度均为%,清洗时间30 min，清洗效果见图1
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图1各类清洗剂对超滤膜清洗效果图
由图1可知对于单一的同浓度的清洗剂，NaOH碱洗液清洗后膜恢复率最大，短期内均能使膜完全恢复。

考虑到有可能是无机污垢在膜孔内堵塞引起的膜污染，因此将碱洗和酸洗这两种清洗剂组合起来清洗。

由图1可以看出柠檬酸清洗效果优于盐酸、草酸。

采用榆树林油田含油污水对超滤膜进行污染，分别用不同浓度的柠檬酸对其进行清洗，结果如图2所示，柠檬酸浓度为2%时效果最好。

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图2不同浓度柠檬酸对超滤膜的清洗效果
每当碱洗% NaOH清洗30 分钟)跨模压差下降至不再降低时，采用2%的柠檬酸清洗30 分钟,可以得到比较好的清洗效果，见图3。

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图3 NaOH和柠檬酸组合洗膜效果
实验研究开发优选了适合用于清洗石油类污染的化学药剂。

实验发现柠檬酸（Citric Acid）、NaOH这2种药剂对清洗石油类污染物效果明显，并且试验采用药剂浓度效果良好，成本经济。

化学清洗方式研究
本部分试验旨在开发一种高效的化学清洗方式，最大程度的降低跨膜压差。

实验确定NaOH+柠檬酸+NaOH的清洗效果最好，对超滤膜的恢复效果高达99%左右。

试验中，对膜进行了多次清洗，清洗方式见表1；化学清洗效果见表2：
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表1，化学清洗方式
步骤第一步清洗第二步清洗第三步清洗
药剂NaOH柠檬酸NaOH
用时5小时5小时5小时
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表2，加入NaOH+柠檬酸+NaO药剂组合后效果
序号周期初始周期结束?药洗后
NaOH+柠檬酸+NaOH的清洗效果最好，对超滤膜的恢复效果达99%左右。

先用的NaOH清洗液可以将凝胶层从膜面剥落，同时溶解油垢上的油类物质，使无机垢失去油类保护层而容易被后续的酸清洗溶松去除；最后通过呈碱性的表面活性剂把粘附在膜面、膜孔的石油类物质进一步溶解去除，较彻底地恢复超滤膜跨膜压差。

试验确定采用碱+酸+碱的清洗方式，另外为了杀灭膜内可能滋生的细菌，在碱性清洗剂中投加200ppm NaClO用于杀菌。

为了使洗液浓度不过于大，将使用氨水或盐酸调节洗液PH值为12或2。

清洗后，膜都能恢复到99%左右。

这一结果表明，石油类污染物对高分子有机材料超滤膜确实容易吸附粘敷，造成不可逆污染。

但多次化学清洗都能维持99%左右的恢复率，这说明高分子超滤膜在处理石油类污水时，有较强恢复能力。

3、化学清洗现场试验
化学清洗步骤
现场试验确定的化学清洗方式是采用碱-酸-碱的清洗方式。

为了保证清洗效果现场采用化学清洗步骤如下：
1）在药洗桶中配制%的NaOH药液，由药洗泵把药剂打入超滤膜，首先打开膜进水阀、浓水阀、产水阀由药洗泵循环化学清洗剂药液60分钟；
2）停止药洗泵，关超滤膜进水阀、浓水阀、产水阀，使药液浸泡5小时；
3）打开药洗泵，超滤膜进水阀、浓水阀、产水阀，再次循环药液60分钟；
4）采用水力长时间反冲方式，排除药液；
5）依次换2%的柠檬酸药液及%的NaOH药液，分别重复上述1～4步骤，直至化学清洗方式完毕。

整个清洗过程需耗时约20小时。

现场试验
运行方式：变频恒流运行
水力冲洗周期：15min
水力冲洗时间：30s－60s
水力冲洗程序：正冲－反冲－正冲
投加量：4 ppm
膜前FeCl
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图4超滤膜出水含油量、悬浮物含量
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图5超滤单元跨膜压差变化
现场采用2组超滤膜设计，运一备一。

初始阶段运行第一组，累积运行时间20天，平均日产水量，出水自4月18日起输往注水岗用于地层回注。

运行期间出水含油量不定期监测若干次均为痕迹，从图4所示的外输水含油量可知出水含油达到<l的要求，而且从图4超滤出水悬浮固体含量变化可知，出水SS平均 mg/l，始终达到≤ mg/l的处理水水质要求。

从图5所示的跨膜压差变化图可以看到跨膜压差上升平稳，在连续运行的20天内，平均驱动压力为 MPa，最大跨膜压差仅为 MPa，出于稳定运行的保守考虑，对第一组开始第一次化学清洗，同时启动第二组在相同参数下运行。

第一组的化学清洗方式：碱-酸-碱；每步骤循环清洗30分钟（其中全流方式和错流方式各30分钟），浸泡5小时，再循环清洗30分钟；换药期间使用外输水罐贮水充分冲洗清除。

洗出药液贮存至酸碱中和水罐中，化学清洗结束后调节至中性后输往回收水罐。

清洗用药使用下表所述配方在专用药洗槽中配制1 m3。

表3 化学清洗药剂配方
洗液溶剂溶质及浓度备注
酸洗液外输水罐贮
水
2％的柠檬酸加氨水调节pH值到2～3
碱洗液外输水罐贮
水
％的氢氧化钠pH值为10～12
耗水量计算：（1）配药用水，共计3 m3；（2）换药过程中需要对模块进行反冲排药，冲刷至冲洗出水pH成中性，该部分每次耗水约2 m3，共计6 m3；（3）酸碱清洗完毕后，需要大量净水反冲，用于把药洗出的污物冲洗彻底，从而完成一次化学清洗。

该部分需要长时间反冲或频繁
从表4可以看出所选清洗方式适用于膜的清洗。

4、结束语
1）.良好的水力冲洗可以延长清洗周期，但不能替代化学清洗，只有通过化学药剂对膜面污染物的清洗，才能有效恢复膜通量。

2）.试验研究确定了基于NaOH+柠檬酸+NaOH的化学清洗方式，并经过清洗后，膜恢复率为99%左右。

3）.超滤工艺长期运行试验结果表明，跨膜压差上升至左右需要进行化学清洗膜，并且通量经化学清洗后恢复良好。