超滤装置的化学清洗工艺

  对于用户来说，超滤装置的清洗问题成为了工作的重点之一，超滤装置的运行效率和质量有赖于对装置的护理工作，而化学清洗就是一个重要的清洗方式。湖北恒创环保将从以下几个方面来分析超滤装置的化学清洗。

一、前言；

  目前，在水处理过程中，面对超滤装置被污染的情况，没有较好的办法来对其进行治理，所以，研究超滤装置的化学清洗很有现实意义和价值，能够提高超滤装置的使用寿命。

二、超滤设备膜污染的形式；

  随着膜法水处理技术的不断进步，超滤装置在水处理中的应用越来越广泛。由于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，这些物质沉积在膜表面上，将会引起超滤装置出力下降或影响出水品质，为了恢复膜筒良好的透水性能，保证出水水质，需要对膜进行化学清洗。目前行之有效的典型常规药品主要有柠檬酸、氢氧化钠和次氯酸钠，每种清洗剂去除膜筒中污染物的种类不同。在膜过滤过程中，膜污染是经常遇到的问题。所谓污染是指被处理液体中的微粒、胶体粒子、有机物和微生物等大分子溶质与膜产生物理化学和机械作用而引起在膜表面或膜孔内吸附、沉淀使膜孔变小或堵塞，导致膜的透水量或分离能力下降的现象。膜污染形式包括膜表面覆盖污染和膜孔内阻塞污染两种形式：

1、膜表面污染层大致呈双层结构，上层为较大颗粒的松散层，紧贴于膜面上的是小粒径的细腻层，因为污染的存在，有大量的膜孔被覆盖，而且，该层内的微粒及其它杂质之间长时间的相互作用极易凝胶成滤饼，增加了透水阻力。

2、膜孔堵塞是指微细粒子塞入膜孔内，或者膜孔内壁因吸附蛋白质等杂质形成沉淀而使膜孔变小或者完全堵塞，这种现象的产生，一般是不可逆过程。污染物质包括胶体、有机物、微生物以及铁、锰的无机盐垢。含有这些污染物质的料液通过超滤膜时，大量污染物被膜截留而凝聚于膜表面，长期的连续运行，被膜截留下来的微粒容易形成凝胶层，甚至一些与膜孔径大小相当及小于膜孔径的粒子会渗入膜孔内部堵塞通道而产生不可逆的变化现象。

三、超滤装置概述；

  超滤装置是一种加压膜分离技术，即在一定的压力下，使小分子溶质和溶剂穿过一定孔径的特制的薄膜，而使大分子溶质不能透过，留在膜的一边，从而使大分子物质得到了部分的纯化。

  超滤（UF）装置是一种先进的膜分离技术，料液中含有的溶剂及各种小的溶质从高压料液侧透过滤膜到达低压侧，从而得到透过液或称为超滤液；其超滤膜微孔可达0.01微米（十万分之一毫米）以下，能有效地去除水中的微粒、胶体、细菌、热源和有机物力作用下，而尺寸比膜孔径大的溶质分子被膜截留成浓缩液。

四、超滤装置的运行情况；

1、超滤装置的组成

  某用户超滤装置采用中空醋酸纤维膜，膜的内径小于1mm,孔径为0101Lm。超滤装置主要由两组过滤装置、一套反洗装置、一套化学清洗装置组成。每组过滤装置出水流量为30t/h,反洗水流量为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。

2、超滤装置的运行特点 

  超滤装置以自来水为水源,采用全量过滤的方式,即运行中不同时排放浓水,进入膜管的水在压力驱动下全部透过膜的表面,以定期反洗和化学清洗的方式去除膜筒中的污染物。基本流程:管路冲洗盘式过滤器反洗加氯反洗脱氯反洗冲洗解列加氯反洗化学清洗。运行中每小时反洗一次。运行中主要监督进出水浊度、反洗余氯、出水余氯、出水氧化还原电位、过滤膜筒压差和流量。超滤装置的运行参数见表1所示。

3、超滤装置的化学清洗

  超滤装置运行3个月后,进水压力由正常情况下的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-1)降为86L/(m2#h-1),说明超滤膜被污堵,需要进行化学清洗。

（一）清洗药剂的确定

  由于超滤装置膜筒污堵的污染源较多,主要有胶体、微生物、有机物、无机物、微粒等。不同的污染源需要使用不同的清洗剂进行清洗。为了确定超滤膜筒的污染源,在进行化学清洗前对其进出水和反洗水进行了有关项目的分析,结果见表2。

  根据物料衡算的原理,表2分析结果显示超滤装置主要降低了自来水中的悬浮物、总铁、胶体硅和部分有机物的含量,对水中离子含量基本没有影响。

  另外,在超滤装置中发现在线反洗余氯仪的溢流管和电极处黏附有褐色附着物,在线出水余氯仪的溢流管和电极处黏附有绿色粘滑性附着物。取这两个附着物样品,根据定性试验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香味,放在10%的盐酸溶液中不溶解,只是颜色变成了灰白色,说明该绿色附着物主要是有机物组成。

  根据超滤装置厂家提供的清洗参考,并结合实际情况,采用了EDTA碱洗和柠檬酸酸洗相结合及间断性用次氯酸钠清洗的方案。EDTA碱洗主要是去除有机物污染,柠檬酸主要是去除胶体铁化学物的污染,次氯酸钠可以去除微生物、藻类对膜筒的污染。

（二）清洗工艺

  进行化学清洗前,首先冲洗整个系统管路,包括清洗管路。然后停止超滤装置运行,关闭进水气动门和手动门,打开化学清洗装置出口阀和回水阀。

（1）EDTA碱洗

  根据溶液箱及管路体积,配制好110%的EDTA二钠盐溶液,并用分析纯的氢氧化钠调节溶液的pH值为1015左右。启动化学清洗泵,调整出口压力在0105MPa左右,使清洗液在超滤膜筒内循环,大部分化学清洗液由原水端回流至化学清洗箱,少部分透过超滤膜由滤后水进入化学清洗箱,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

  参照碱洗操作方法,配制1%的柠檬酸溶液,用分析纯的氨水调节溶液的pH值为215左右,也采用动态循环与静态浸泡相结合。

（3）次氯酸钠清洗

  配制余氯为50mg/l的次氯酸钠溶液。一般情况下,将2L的10%次氯酸钠浓溶液稀释至2t的稀溶液即可。采用动态循环与静态浸泡相结合的方式进行清洗。使用次氯酸钠可以单独进行清洗,也可以在酸洗结束后进行。主要看超滤装置在实际运行中受微生物污染程度的轻重来决定。

五、清洗周期的确定；

  膜生产厂家一般要求:膜筒进出水压差超过规定时，必须对膜筒进行清洗。因该超滤装置采用死端过滤的方式(即运行中不排浓水，所有水都从滤膜通过),所以，为了提高超滤膜的清洁度，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。由开始的三个月清洗一次，缩短为两个月清洗一次，后来发现，即使两个月清洗一次，清洗结束后，从膜筒中排出的清洗液也较多杂质。后降为一个月清洗一次，排出的清洗液杂质有所减少。于是，结合实际情况，将清洗周期定为用酸洗和碱洗的方案一个月清洗一次。另外，为了防止超滤装置被微生物和有机物污堵，每月不定期用次氯酸钠清洗一次。在超滤装置运行中，还要结合进出水水质中铁、有机物等的质量浓度，根据不同季节水源特点，并观察在线仪表，如出水余氯仪、反洗余氯仪的溢流管上附着物的特点，适当调整清洗药品和清洗周期。除了考虑超滤装置本身特点，具体清洗周期的确定还要全面分析制水系统中水源情况、预处理设备运行效果、超滤装置后续水处理设备特点等。使超滤装置高效运行，保证除盐水的品质和树脂的安全。

六、结束语；

  总而言之，在超滤装置的使用过程中，污染是不能够避免的，唯一的办法就是采取更加有效的清洗方式来保护装置的各个零部件，提高其使用的效率和使用寿命。

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