超滤膜化学清洗过程及清洗药剂的选用

超滤膜化学清洗过程及清洗药剂的选用
【摘要】超滤以其优异的处理性能，已被广泛应用于水处理系统。

本文以苏州工业园区北部燃机热电有限公司锅炉补给水处理为例，介绍了超滤及其装置作为反渗透预处理在锅炉补给水处理工艺中的应用，阐述了超滤装置的运行，冲洗过程及清洗药剂的选用.
【关键词】超滤；反渗透；化学清洗
1 前言
目前，随着能源紧张、原材料价格大幅度提高、水资源匮乏等问题的日益突出，反渗透脱盐技术以其能耗低、无污染、适应性强、便于操作、运行费用低等显著特点，在锅炉补给水方面占据愈来愈重要的地位。

而反渗透应用成败的关键看能否满足其高要求的进水水质（SDI<5、游离氯<0.1mg/L），否则系统在使用过程中可能出现膜污染、浓差极化、结垢、微生物侵蚀、水解氧化、压密以及变质等问题，因而RO进水的预处理显得尤其重要。

超滤（Ultra-filtration，UF）是一种能将溶液进行净化和分离的膜分离技术。

超滤膜系统是以超滤膜丝为过滤介质，膜两侧的压力差为驱动力的溶液分离装置。

超滤膜只允许溶液中的溶剂（如水分子）、无机盐及小分子有机物透过，而将溶液中的悬浮物、胶体、蛋白质和微生物等大分子物质截留，从而达到净化和分离的目的。

与传统的预处理方法相比，超滤具有出水水质稳定、占地面积小、运行成本低、自动化程度高等的优点。

能满足反渗透进水水质要求。

2 苏州工业园区北部燃机热电有限公司超滤系统运行概况
2.1 我公司的净水处理过程：原水—反应沉淀池沉淀—空擦池过滤→生水加热器→自清洗过滤器→超滤系统→5μm保安过滤器→反渗透系统
公司采用3套超滤并联系统，采用凯发Kristal 600外压式超滤膜，材质为改性PES。

单套产水量120m3/h。

在超滤前设有材料为碳钢防腐，过滤精度100μm 的卧式自清洗过滤器。

该过滤器设备由进水口、预滤器、滤芯、液压阀、内部喷嘴、排污管及仪表取样装置等组成。

当压差增大时，开始反洗，排污管出水口的液压阀打开，驱使系统内吸嘴末端开始吸水，同时过滤网内开始离心运动并吸附杂质，杂质由排污管排除。

在超滤运行过程中为应对超滤膜的污染情况，设置了自动反洗和化学加强反洗工序，以恢复其过滤性能。

设置了独立的反洗化学清洗系统，以恢复其过滤能力。

2.2 超滤系统运行
超滤系统运行采用程序设定，自动运行。

每运行一定时间（约60分钟）周期反洗一次。

程序设定按照以下流程顺序进行：1.运行开阀：打开进水阀，产水阀和浓水排放阀；2.运行开泵：启动前级水泵和还原剂计量泵。

3.调节进水门使进水压力≤0.2MPa及产水流量≤120m?/h，调节浓水回收门，控制回收率在85%-95%之间；
4.调节还原剂计量泵冲程及频率使产水ORP≤180mv；
5.运行关阀：当停止运行时，停水泵和还原剂计量泵，关闭进水阀。

完成一个运行周期。

3 超滤的反洗与维护清洗
3.1 超滤系统反洗工序
（1）周期反洗：超滤运行达到设定时间时自动反洗，或根据出水水质调整自动反洗时间。

时间设定根据前级水质情况经试验设定。

我厂设定时间为60分钟，通过反向水洗、气洗工序将粘附于膜上的污垢排出。

顺序设定后DCS操作按设定工序自动完成。

（2）化学加强反洗：化学加强反洗指超滤运行一段时间或者进行一定次数的周期反洗后的化学加强反洗。

反洗时在反洗水中加入具有一定浓度并具有特殊效果的化学药剂，将膜表面在过滤时形成的金属污染物、有机微生物、胶体物质等积累的污堵物带走的清洗方式。

增强反洗包括酸液清洗和次氯酸钠+碱混合液清洗。

1）酸液清洗：所选药品为盐酸，酸洗时先把膜组件内的水位降至中上位置，启动反洗水泵和盐酸加药泵，调节反洗水泵使反洗进水压力≤0.15MPa，调节盐酸加药泵冲程及频率，使出水ph达到1-2。

酸液清洗进行20min后，停反洗盐酸计量泵及反洗水泵后，让酸液浸泡300s，而后轮流开启上、下反洗排水门，启动反洗水泵进行放酸和清洗。

2）次氯酸钠+碱混合液清洗：所用药品为10%左右的次氯酸钠溶液和液体氢氧化钠：同样开启排水门，把膜组件内的水位降至中上位置，启动反洗水泵、杀菌剂加药泵和碱碱加药泵，调节反洗水泵使反洗进水压力≤0.15MPa，调节碱和杀菌剂加药泵冲程及频率，使出水余氯浓度为1-5ppm，ph为9-11左右。

清洗时间为20min后。

停碱和杀菌剂加药泵及反洗水泵，浸泡300s后，启动反洗水泵进行反洗45s，次氯酸钠+碱液从化学反洗排放门排除，启动化学水泵进行正冲60s后停化学水泵，关闭进水阀.进行一次周期反洗后投入备用。

我厂设定的化学加强反洗周期为每星期一次，每周一、二、三；分别对#1、#2、#3超滤装置进行化学增强反洗。

3.2 维护清洗的工艺过程
工艺设定的判断超滤维护清洗条件是：
a.维持设计产水量，膜进水压力增加到2.0bar（29psi）及以上。

b.维持设计产水量，跨膜压差TMP增加到1.5bar（22psi）以上。

c.维持进水压力，产水量下降至初始产水的2/3时。

尽管没有达到上述条件，当运行需要或运行时间达到一定时间时也需要进行一次维护清洗。

为此，我厂采用常规的化学维护清洗药剂对#2超滤进行清洗，所用药剂为：酸洗药剂：4%盐酸；碱洗药剂：1%氢氧化钠和0.2%次氯酸钠。

维护清洗主要步骤包括：隔离被清洗的膜组件系统，进行一次完整的周期反洗，排空膜组件里的水，用清洗液在膜组件内循环冲洗1小时并停留8小时进行浸泡，循环清洗时同时进行气洗，再进行1个小时的循环冲洗后放空清洗液，然后正冲至PH呈中性。

再进行一次完整的周期反洗，至此一个维护清洗步骤结束。

超滤装置进行下一循环清洗或备用。

一般先进行酸洗而后进行碱加次氯酸钠清洗。

清洗过程中主要监测清洗液的PH值、颜色及外状变化。

控制出口端的压力，清洗液循环过程中应使一部分清洗液能透过膜后由滤后水进入清洗水箱，该部分清洗液比例不应低于1/5。

4 维护清洗药剂的选用
（1）在酸洗清洗液中适当加入一定量的表面活性剂、螯合剂、消泡剂及膜保护剂，并对运行工况进行调整，用酸洗清洗剂时浓度为2%，控制进口PH值调整为2—3之间，如不在此范围用盐酸调整；清洗液循环时间调整为1个小时，同时浸泡时间调整为2小时，根据膜的污染程度进行2-3个循环的清洗。

（2）为能快速高效地去除膜表面各种生物质、有机物、胶体颗粒和沉积物，在原碱洗药剂中适量加入碱性助剂，如：消泡剂、螯合剂等高活性物质进行复配，并调整运行工况如下；碱洗液浓度调配成2%的标准液，碱洗液PH值为11-12，如达不到可以用氢氧化钠溶液进行调节。

循环清洗时连续20分钟循环加20分钟浸泡相结合的方法，连续清洗4-5小时。

5 结论
地表水中含有较多的杂质、有机物、藻类、微生物等，应控制好超滤进水水质，定期分析以保障超滤设备安全运行。

维护清洗时应采用静态浸泡气洗加循环清洗的方法进行。

超滤膜必须进行定期清洗，保障出水水质稳定，跨膜压差在一定范围内。

清洗时要控制好酸洗、碱洗液的PH值，以防止PH值过高或过低对膜造成损伤。

对于超滤装置的污染物可采用酸洗结合次氯酸钠碱洗的方法定期清洗具有较好的效果，结合表面活性剂等助剂效果更佳。

参考文献：
[1]许振良.膜法水处理技术[M].北京：化学工业出版社，2001.
[2]刘荣娥.膜分离技术[M].北京：化学工业出版社，1998.
[3]张国俊，刘忠州.膜过程中清洗技术研究[J].水处理技术，2003（4）.。