超滤装置的化学清洗

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　收稿日期:　2007-04-02作者简介:　刘琼(1979-),女,湖北广水人,理工学士,助理工程师,粤泷发电有限责任公司运行部化学专责。

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liumishan126@.com 超滤装置的化学清洗
刘　琼
粤泷发电有限责任公司,广东罗定　527217
[摘要]　为了去除超滤装置运行过程中膜筒内沉积的污染物,必须对超滤装置进行化学清洗。

根
据粤泷发电有限责任公司超滤装置的流程、运行情况、水质特点,结合实际清洗经验提出
清洗药剂、清洗周期的确定方法,并给出了清洗工艺和注意事项。

[关键词]　膜法;水处理;超滤装置;膜筒污染;化学清洗[中图分类号]　TM621.8[文献标识码]　B [文章编号]　10023364(2007)08009103
随着膜法水处理技术的不断进步,超滤装置在电厂化学除盐水处理中的应用越来越广泛。

超滤装置在正常运行过程中,不可避免地会被无机盐垢、胶体、微生物、微粒、有机物等污染,如果不及时清洗,出水流量将下降并影响出水品质,降低膜筒使用寿命。

解决此问题最有效的方法是对膜定期进行化学清洗。

粤泷发电公司采用柠檬酸、ED TA +磷酸三钠、次氯酸钠对超滤装置进行清洗,效果良好,出水水质和流量均得到保证,确保了超滤装置的高效运行。

1　超滤装置运行情况
2003年粤泷发电公司2×135MW 机组除盐水处
理系统采用了超滤装置,除盐水制水流程为:自来水→
变频泵→保安过滤器(孔径为130μm )→超滤装置→清水箱→清水泵→离子交换器。

超滤装置采用法国Aquasource 公司生产的L1B35型中空醋酸纤维膜,膜内径小于1mm ,孔径为0.01μm 。

超滤装置主要由2组过滤装置、1套反洗装
置、1套化学清洗装置组成。

每组过滤装置出水流量为30t/h ,反洗流量为80t/h 。

主要配备仪表有出水余氯仪、反洗余氯仪、出水氧化还原电位仪、温度和压
力表。

超滤装置以自来水为水源,采用全量过滤的方式(运行中不排放浓水),进入膜管的水在压力驱动下全部透过膜表面,以定期反洗和化学清洗的方式去除膜筒中的污染物。

运行中1h 反洗1次,反洗包括:管路冲洗、盘式过滤器反洗、加氯反洗、脱氯反洗及冲洗、解列加氯反洗、化学清洗。

主要监督指标有:进出水浊度、反洗余氯、出水余氯、出水氧化还原电位、膜筒进出口压差和流量。

超滤装置运行参数见表1。

表1　超滤装置运行参数
　项目　数值进水浊度/N TU 0.25～0.35出水浊度/N TU 0.15～0.25
出水余氯/mg ・L -10.02反洗余氯/mg ・L -1
2～5出水氧化还原电位/mV 350～450膜透过率/L ・(m 2・h )
-1
80～130膜筒压差/kPa 15～30
过滤流量/t ・h -
1
25～30
2　超滤装置的化学清洗
运行3个月后,超滤装置进水压力由正常情况下
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的50kPa升高到80kPa,膜筒出水压力维持正常情况下的30kPa,出水流量由30t/h降为25t/h,膜透过率由122L/(m2・h)降为86L/(m2・h),出水浊度由0.25N TU升高至0.3N TU,说明超滤膜污堵,需要进行化学清洗。

2.1　清洗药剂的确定
超滤装置常用的化学清洗剂有:酸、碱、螯合剂、氧化剂。

酸清洗剂主要去除氧化铁、金属硫化物、碳酸钙和磷酸钙等。

碱清洗剂有磷酸盐和氢氧化物。

碱清洗剂可使沉淀物松动、乳化和分散。

常用的螯合剂有ED TA、柠檬酸。

其中,ED TA常用于去除有机物,柠檬酸在酸性溶液中可以有效螯合铁离子。

氧化剂主要是次氯酸钠,。

甲醛也可用于杀菌灭藻,但因其对人体有很大的刺激作用,不易操作。

为了合理选用超滤装置清洗药剂,必须确定造成超滤装置膜筒污堵的污染源。

因此,在化学清洗前对超滤进出水和反洗水进行分析,结果见表2。

表2　超滤装置运行水质分析①
　项目进水出水反洗水
p H值7.807.777.68
浊度/N TU0.320.200.25
全铁/μg・L-185.618.7159.3
余氯/mg・L-10.030.02 3.0
胶体硅/mg・L-10.610.46 1.16
COD Mn/mg・L-1 1.42 1.26 2.31
电导率/μS・cm-190.389.9121.9
硬度/mmol・L-10.850.82 1.16
①反洗水中加入次氯酸钠杀菌,控制反洗余氯含量在(2～5)mg/L。

超滤装置运行较长一段时间后,在线反洗余氯仪的溢流管和电极处黏有红褐色附着物,在线出水余氯仪的溢流管和电极处黏有绿色粘滑性附着物。

对这两种附着物进行分析,定性确定褐色沉积物主要由铁铝化合物组成;绿色附着物放在坩锅内燃烧有蛋白质气味,放在10%的盐酸溶液中不溶解,但颜色变成了灰白色,说明该绿色附着物主要为有机物。

根据以上分析,粤泷发电公司超滤装置膜筒中主要附着物为有机物、铁、悬浮物、胶体硅。

由于超滤装置膜筒材料是醋酸纤维,其耐酸碱性能不佳,不宜使用氢氧化钠碱洗,同时考虑清洗成本并参考膜生产厂提供的清洗方法,采用了ED TA+磷酸三钠碱洗,并与柠檬酸酸洗相结合,间断使用次氯酸钠清洗的方案。

2.2　清洗工艺
化学清洗前冲洗干净整个系统管路及溶液箱,然后停止超滤装置运行,关闭进水气动阀和手动阀,打开化学清洗装置出口阀和回水阀。

清洗过程中主要监测清洗液温度、p H值、清洗压力和颜色变化。

(1)ED TA碱洗　根据溶液箱及管路体积,用超滤装置出水配制好1.0%的ED TA钠盐溶液,并用磷酸三钠调节溶液的p H值为10.5左右。

起动化学清洗泵,调整出口压力在0.05M Pa左右,使清洗液在超滤膜筒内循环。

化学清洗液约有3/4由原水端回流至化学清洗箱,另外1/4清洗液透过超滤膜由滤后水进入化学清洗箱。

清洗液循环1h后再浸泡1h。

清洗采用动态循环与静态浸泡相结合。

(2)柠檬酸酸洗　配制1%的柠檬酸溶液,用分析纯的氨水调节溶液的p H值为3左右。

参照碱洗操作,也采用动态循环与静态浸泡相结合。

(3)次氯酸钠清洗　将2L10%的次氯酸钠浓溶液稀释至2t的稀溶液,配制成余氯约为50mg/L的次氯酸钠溶液。

采用动态循环与静态浸泡相结合的方式进行清洗。

次氯酸钠清洗可以单独进行,也可以在酸洗结束后进行,主要视超滤装置受微生物污染程度而定。

2.3　清洗参数的控制
(1)清洗过程中,清洗泵出口压力控制在(50～80)kPa之间,即与膜筒正常运行时进口压力相当,防止压力过大损坏膜筒;控制清洗流量为20t/h。

(2)碱洗过程中监测清洗液的p H值,如果降低较多,说明碱在溶解有机物,需加碱使p H值恢复到10.5左右。

对回到清洗溶液箱的清洗液进行观察,当清洗液颜色发黄、变深并出现大量泡沫时,表明清洗效果较好。

(3)酸洗过程中,如果清洗液的p H值升高较多,说明酸被消耗,应添加柠檬酸至p H值恢复到3.0左右。

清洗液颜色会出现红褐色,这表明超滤膜中有铁污染,氧化铁与柠檬酸络合生成柠檬酸亚铁胺络合物。

(4)不论酸洗、碱洗还是用次氯酸钠清洗结束后,都要将超滤装置设置为“脱氯反洗”状态,起动超滤装置反洗泵对膜筒进行反冲洗,从反洗排水管中排出大量积存在膜筒中的清洗液和清洗出的污染物。

当冲洗出水的p H值在7左右,水样中无可见悬浮颗粒杂质,才可以停止反冲洗。

反冲洗时间应不少于10min。

膜筒冲洗干净后,用超滤出水冲洗干净溶液箱后再继续
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用另一种药剂清洗或备用。

2.4　清洗后运行情况
清洗后,超滤装置压差、出水流量、膜透过率恢复至正常范围,出水水质得到提高,其中出水浊度为0.17N TU,全铁为14.3μg/L,膜透过率恢复至正常情况下的110L/(m2・h),达到了化学清洗的目的,效果较好。

3　清洗周期的确定
膜筒生产厂一般要求膜筒进出水压差超过规定值时对膜筒进行清洗。

因粤泷发电公司超滤装置采用全量过滤的方式,,将超滤装置的清洗改为定期清洗。

同时,采用了逐渐缩短清洗间隔的方法确定最小清洗周期,由开始的3个月清洗1次缩短为2个月清洗1次,最后根据实际运行情况确定1个月清洗1次,另外,根据超滤装置被微生物污堵情况,不定期用次氯酸钠进行清洗。

此外,根据不同季节水源特点,考虑超滤装置前后水处理设备情况,结合进出水水质中铁、有机物等含量,并注意观察在线仪表溢流管上的附着物,适当调整清洗药品和清洗周期。

4　总结与建议
(1)对于超滤装置膜筒内污染物,采用碱洗与酸洗结合并定期用次氯酸钠清洗的方案效果较好;仅采用碱洗或酸洗,效果较差。

(2)采用静态浸泡与动态循环交替清洗效果较好。

(3)随着水污染的日益严重,地表水中有机物含量较高,由于超滤装置只能去除大分子有机物,所以以地表水作为水源的电厂,必须充分做好预处理后的水质监督,尽可能降低水中有机物含量,以保证后续设备的安全运行。

(4)无论膜两侧压差是大是小,定期进行化学清洗对保证透水水质的安全有重要意义。

(5)磷酸三钠是一种碱性清洗剂,因此用ED TA 碱洗时,加入磷酸三钠既可调节p H值,也可以达到清洗的作用。

(6)任何清洗液的p H值不要低于2.0,最高不应高于12.0。

可使用氨水提高p H值,使用硫酸或盐酸降低p H值。

(7)清洗结束后,要用清水彻底冲洗清洗系统管道和溶液箱,防止腐蚀。

(8)化学清洗箱出口必须配备保安过滤器,防止因清洗药剂不纯或在配药过程中带入大颗粒固体杂质,造成膜筒堵塞或损伤。

(9)目前超滤膜筒材质种类繁多(主要有聚砜、聚丙烯晴、聚醚砜、聚偏氟乙烯、醋酸纤维素),各种材料耐酸碱、抗氧化性、化学稳定性不同,清洗时还必须结合膜的材料和膜生产厂意见对清洗药剂进行选取,对清洗工艺进行调整。

CHEMICAL C L EANING OF THE U LTRAFIL TERS
L IU Qiong
Yuelong Power Generation Co Lt d,L uoding527217,Guangdong Province,PRC
Abstract:In order to eliminate the pollutants deposited on the membrane tubes,a chemical cleaning of the ultrafilter should be carried out.Based on technological process,operation situation,and water quality features of the ultrafilters installed in Yuelong Power G eneration Co Ltd,combining with practical experience obtained in chemical cleaning.the method for determining the cleaning me2 dicaments and the cleaning cycle duration have been put forward,and the cleaning technology and points for attention being given. K ey w ords:membrane method;water treatment;ultrafilter;pollution of membrane tube;chemical cleaning
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