淺談超濾裝置化學(xué)清洗

沈琳琳（河北西柏坡發(fā)電有限責(zé)任公司，石家莊，050400）

淺談超濾裝置化學(xué)清洗

沈琳琳（河北西柏坡發(fā)電有限責(zé)任公司，石家莊，050400）

介紹西柏坡電廠超濾系統(tǒng)的原水特點(diǎn)、工藝流程、設(shè)計(jì)參數(shù)和運(yùn)行情況，重點(diǎn)對(duì)采用堿性氧化劑溶液對(duì)UF裝置進(jìn)行清洗的工藝進(jìn)行了介紹，恢復(fù)了膜的性能，延長(zhǎng)了膜的使用壽命，以期對(duì)其他工程提供參考和借鑒。

超濾；化學(xué)清洗；膜污染

1 概述

隨著膜法水處理技術(shù)的不斷進(jìn)步，超濾（UF）裝置在火力發(fā)電廠化學(xué)除鹽水處理中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。UF裝置在其長(zhǎng)期使用運(yùn)行過(guò)程中，即使預(yù)處理再?gòu)氐?，不可避免地?huì)被水中懸浮物、膠體、有機(jī)物、細(xì)菌及病毒等污染，這些物質(zhì)沉積在膜表面上，會(huì)導(dǎo)致膜的分離性能逐漸受到影響，同時(shí)會(huì)引起超濾裝置出力下降或者影響出水品質(zhì)。為了恢復(fù)膜的良好的透水性能，保證出水水質(zhì)，需要定期、不定期的對(duì)膜組件進(jìn)行化學(xué)清洗，以恢復(fù)膜的通量和截留率。

2 超濾系統(tǒng)

2.1 水質(zhì)特點(diǎn)

根據(jù)水務(wù)管理需要，本著節(jié)約用水和一水多用的原則，西柏坡電力三期2×600MW機(jī)組鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)超濾裝置的進(jìn)水采用本期5號(hào)機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)排放水，其水質(zhì)在黃壁莊水庫(kù)蓄水水質(zhì)基礎(chǔ)上濃縮4-5倍，其水質(zhì)特點(diǎn)為含鹽量高，水質(zhì)中致結(jié)垢及致污染成分含量增加，特別是鈣鎂硬度含量高，有機(jī)物含量較高，懸浮物含量低較，水中含有水質(zhì)穩(wěn)定劑等復(fù)雜成分。

2.2 水處理工藝流程

西柏坡電力三期鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)工藝流程為：#5機(jī)循環(huán)水排水或水庫(kù)水（深井水）→生水池→生水泵→機(jī)械攪拌澄清池→無(wú)閥濾池→清水箱→清水泵→盤(pán)式過(guò)濾器→超濾組件→超濾水箱→超濾出水輸送泵→反滲透保安過(guò)濾器→高壓泵→反滲透組件→淡水箱→淡水泵→二級(jí)除鹽系統(tǒng)。

2.3 超濾設(shè)計(jì)參數(shù)

超濾裝置設(shè)計(jì)出力3套90t/h，為并列布置，每套超濾裝置可以單獨(dú)運(yùn)行。膜元件選用SFP-2680膜組件，以高通量、高品質(zhì)的外壓中空纖維膜為基礎(chǔ)，并根據(jù)其主要用途進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改進(jìn)，以適應(yīng)較高的進(jìn)水濁度。每套超濾裝置的產(chǎn)水量90m3/h，最大出力：140 t/h，設(shè)計(jì)回收率大于92%，系統(tǒng)共三套。每套采用東麗19根（歐梅塞爾32根）膜元件，折算成超濾膜的通量為65L/m2h。

超濾裝置附屬系統(tǒng)包括反沖洗系統(tǒng)和化學(xué)清洗系統(tǒng)。清洗系統(tǒng)包括清洗水箱、清洗水泵和清洗保安過(guò)濾器，及閥門(mén)、儀表。

超濾裝置配有一套次氯酸鈉、亞硫酸鈉加藥裝置，均為2箱2泵制，計(jì)量泵1用1備。

3 超濾裝置的清洗

3.1 清洗的條件

SFP超濾裝置在其長(zhǎng)期使用運(yùn)行過(guò)程中，膜表面會(huì)被它截留的各種有害雜質(zhì)所覆蓋而形成濾餅層，甚至膜孔也會(huì)被更為細(xì)小的雜質(zhì)堵塞，使水的透膜壓力增大。預(yù)處理質(zhì)量的好壞，只能解決膜被污染速度的快慢問(wèn)題。而無(wú)法從根本上解決污染問(wèn)題。即使預(yù)處理再?gòu)氐?，水中極少的雜質(zhì)也會(huì)因日積月累而使膜的分離性能逐漸受到影響，因此，為了保證超濾裝置的正常運(yùn)行，延長(zhǎng)膜元件的壽命，SFP超濾裝置在使用運(yùn)行過(guò)程中每隔1-3月一次或在相同運(yùn)行條件下壓差上升0.5-1.0bar時(shí)應(yīng)對(duì)膜組件進(jìn)行化學(xué)清洗，以恢復(fù)膜的通量和截留率。即當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，需要進(jìn)行化學(xué)清洗：

a.超濾裝置在運(yùn)行過(guò)程中每3月至少清洗一次。

b.在相同運(yùn)行條件下進(jìn)出口壓差上升0.5-1.0MPa時(shí)應(yīng)對(duì)膜組件進(jìn)行化學(xué)清洗。

c.產(chǎn)水壓力系數(shù)較運(yùn)行開(kāi)始下降20%。

3.2 清洗藥劑的選擇

根據(jù)超濾廠家提供的清洗參考，并結(jié)合實(shí)際情況，選擇采用了草酸酸洗和0.2%NaClO（有效氯）＋0.05%NaOH（有效堿）溶液堿洗相結(jié)合。

3.3 清洗系統(tǒng)

我公司超濾設(shè)備帶有一套清洗系統(tǒng)，包括清洗水箱、清洗水泵和清洗保安過(guò)濾器，及閥門(mén)、儀表。（可以共用RO清洗系統(tǒng)）。

3.4 清洗方案的選擇

清洗方案一采用酸性溶液對(duì)UF裝置進(jìn)行清洗；方案二采用堿性氧化劑溶液對(duì)UF裝置進(jìn)行清洗。方案一適用于由于當(dāng)進(jìn)水中Fe或Mn的含量超過(guò)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)或者UF膜組件的進(jìn)水中SS（懸浮固體）含量特別高，而對(duì)膜的濃水側(cè)造成的非有機(jī)物污染。方案二適用于當(dāng)進(jìn)水中有機(jī)物含量高，可能引起濾膜受到有機(jī)物污染，并且當(dāng)條件有利于生物生存時(shí)，一些細(xì)菌和藻類(lèi)也將在UF膜組件中產(chǎn)生,由此引起生物污染。因此，根據(jù)水質(zhì)特點(diǎn)本次清洗采用方案二進(jìn)行。

3.5 手動(dòng)氣擦洗

超濾清洗前應(yīng)進(jìn)行氣洗（包括干氣擦洗和水氣和洗等），干氣擦洗的操作步驟為：打開(kāi)正排放閥，調(diào)整氣源進(jìn)氣壓力在2.0bar。；打開(kāi)進(jìn)氣閥進(jìn)氣10秒后，關(guān)閉進(jìn)氣閥待進(jìn)氣壓力上升至1.5bar（時(shí)間大致為10秒），再打開(kāi)進(jìn)氣閥進(jìn)氣10秒，關(guān)閉進(jìn)氣閥待進(jìn)氣壓力上升至1.5bar。如此脈沖進(jìn)氣約6次后，打開(kāi)反排閥，排凈超濾體內(nèi)污水；關(guān)閉反排閥，打開(kāi)正洗閥，正洗30秒后關(guān)閉正洗閥；反復(fù)上述步驟2-3遍。

汽水反洗時(shí)應(yīng)打開(kāi)反排閥、反洗閥啟動(dòng)反洗泵讓底部反洗2分鐘，打開(kāi)正排放閥關(guān)閉下排閥頂部反洗1分鐘；再打開(kāi)進(jìn)氣閥進(jìn)氣10秒后，關(guān)閉進(jìn)氣閥待進(jìn)氣壓力上升至1.5bar（時(shí)間大致為10秒），再打開(kāi)進(jìn)氣閥進(jìn)氣10秒，關(guān)閉進(jìn)氣閥待進(jìn)氣壓力上升至1.5bar。如此脈沖進(jìn)氣約10次后，打開(kāi)反排閥，排凈超濾體內(nèi)污水；最后反復(fù)上述步驟，直至氣擦洗后基本無(wú)污物方可進(jìn)行化學(xué)清洗（注：①進(jìn)氣壓力最高不得超過(guò)2.0bar）

3.6 化學(xué)清洗

本清洗方案的藥劑配方為：0.2%NaClO（有效氯）＋0.05%NaOH（有效堿）溶液,用于清洗由有機(jī)物及活性生物引起的UF膜組件的污染。對(duì)UF膜組件用堿性氧化劑溶液進(jìn)行清洗的工作程序分為：清洗系統(tǒng)的準(zhǔn)備、用堿性氧化劑溶液對(duì)膜組件進(jìn)行清洗和沖洗膜組件并且返回工作運(yùn)行狀態(tài)等三個(gè)過(guò)程。

3.6.1 準(zhǔn)備工作

a)關(guān)閉UF系統(tǒng)。

b)關(guān)閉UF系統(tǒng)所有閥門(mén)：c)將UF裝置清洗出口閥打開(kāi)；d)將UF裝置清洗進(jìn)口閥打開(kāi)；

e)清洗管線必須保證無(wú)泄漏或者噴濺現(xiàn)象發(fā)生。

f)在清洗罐中配制0.2%NaClO＋0.05%NaOH溶液3m3/套。即加入10%NaClO藥液60kg，另加入40%NaOH藥液3.75kg。注意混合均勻。

3.6.2 清洗步驟

a)啟動(dòng)清洗水泵，緩慢打開(kāi)清洗水泵出口閥，控制以每個(gè)膜組件500-1000L/h的流量讓清洗溶液進(jìn)入膜組件濃水側(cè)，最終返回清洗罐中。循環(huán)清洗時(shí)間為45min。

b)關(guān)閉清洗泵，靜置浸泡60-120min。

c)再次開(kāi)啟清洗泵，循環(huán)30min。

d)將清洗罐和清洗泵放空,并用清水沖洗干凈。3.6.3沖洗UF裝置

沖洗的目的是為了將UF裝置中殘余的化學(xué)溶液除去。

a)啟動(dòng)反沖洗程序；反洗UF裝置1－2分鐘，停止反洗。

b)打開(kāi)濃水排放閥門(mén)。

c)打開(kāi)UF裝置的正洗進(jìn)水閥門(mén)，使進(jìn)水通過(guò)UF膜組件，直到進(jìn)水和濃水的電導(dǎo)率差值（高出之值）在50μS/cm之內(nèi)。

d)返回生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)。

4 清洗結(jié)果

采用上述方案進(jìn)行化學(xué)清洗后，超濾膜的各種運(yùn)行參數(shù)得到了有效的恢復(fù)，清洗效果良好。清洗前后的各種參數(shù)見(jiàn)表1：

隨著超濾膜運(yùn)行時(shí)間的增加，膜的污染是不可避免的，因此制定合適的清洗措施是十分必要的，而且膜的化學(xué)清洗是超濾裝置運(yùn)行維護(hù)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其成功與否直接影響著膜的使用性能和使用壽命。超濾裝置的化學(xué)清洗有效地去除膜污染，基本恢復(fù)了超濾膜的滲透通量和截留率，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，清洗后的產(chǎn)水率與清洗前相比都有增加。