超濾膜化學(xué)清洗及污染原因分析

閻建偉

[摘要]對某熱電廠鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)超濾膜污染物進(jìn)行分析，確定其主要成份為有機(jī)物、泥沙和鐵等。確定化學(xué)清洗方案后對4套超濾進(jìn)行在線清洗。清洗后進(jìn)出水壓差恢復(fù)至0.02MPa，產(chǎn)水量達(dá)到105m³/h，清洗效果良好。從系統(tǒng)設(shè)備和運(yùn)行操作兩方面分析超濾膜污染的原因并提出改進(jìn)建議。

[關(guān)鍵詞]熱電廠；鍋爐補(bǔ)給水；超濾膜；化學(xué)清洗

1超濾原理

超濾是一種加壓膜分離技術(shù)，帶有一定壓力的水在超濾膜表面流動時(shí)，水分子、無機(jī)鹽及小分子有機(jī)物可以透過濾膜達(dá)到超濾膜的另一側(cè)，而水中攜帶的懸浮物、膠體、微生物以及金屬氧化物等顆粒性雜質(zhì)則被超濾膜截留，從而使水得到凈化。

2某熱電廠超濾簡介

某熱電廠2×350MW機(jī)組鍋爐補(bǔ)給水處理超濾系統(tǒng)設(shè)備采用美國KOCH公司生產(chǎn)的中空纖維內(nèi)壓式V8072-35-PMC型超濾膜，單套超濾設(shè)備配備24支超濾膜元件，制水量120t/h。該超濾系統(tǒng)設(shè)備投運(yùn)2年間，進(jìn)行三次在線化學(xué)清洗。

3污染物的確定

3.1表面污染物特征

1、超濾膜端蓋膜殼內(nèi)部附著一層磚紅色物質(zhì)，殼內(nèi)充滿土黃色細(xì)粉狀粘性物質(zhì)；2、超濾膜絲頂部表面被粘稠狀物質(zhì)包裹，部分超濾膜絲堵塞，膜絲內(nèi)孔徑較初始狀態(tài)縮小30%-40%，將粘稠污染物取出進(jìn)行浸泡處理，酸堿條件下均不溶解；

3.2化學(xué)清洗反洗水樣分析

結(jié)合超濾膜表面污染物及水源情況，對超濾膜進(jìn)行加堿預(yù)沖洗，并收集一次反洗出水水樣和二次反洗出水水樣，與沖洗母液進(jìn)行對比，結(jié)其中母液為無色溶液，第一次反洗水樣溶液并呈磚紅色，且沉淀物較多，第二次反洗水樣依然呈磚紅色，但沉淀物相對較少。

取反洗水樣，依據(jù)DL/T502.25-2006《全鐵的測定 磺基水楊酸分光光度法》進(jìn)行全鐵分析，一次反洗水樣含鐵59mg/L，二次反洗水樣含鐵9.8mg/L。

收集一次反洗水水樣中沉淀物（簡稱沉淀物）進(jìn)行分析，沉淀物110℃烘干失重87.32%，烘干物550℃灼燒失重54.14%，550-950℃失重2.30%，依據(jù)DL/T502.23-2006《化學(xué)耗氧量的測定重鉻酸鉀法》對沉淀物中有機(jī)物進(jìn)行定性分析，結(jié)果為45.7mg/L。

根據(jù)超濾膜端蓋中紅色物質(zhì)紅色、加堿預(yù)沖洗水樣全鐵含量檢測結(jié)果，表明超濾膜污染物中鐵含量較高；灼燒結(jié)果顯示污染物中含有部分有機(jī)物；雖未進(jìn)行沉淀物全硅測定，但通過超濾膜端蓋中粘性物質(zhì)判斷，污染物中含有一定量的泥沙。綜合分析確定，超濾污染物主要由鐵膠體、微生物及其代謝粘泥和部分泥沙組成。

4.超濾膜的化學(xué)清洗

4.1清洗方案

根據(jù)污染物的分析結(jié)果，結(jié)合車間實(shí)際情況，確定了堿洗-殺菌-酸洗-堿洗的在線化學(xué)清洗技術(shù)方案。

4.1超濾膜在線清洗

首先對污染較嚴(yán)重的1號超濾裝置進(jìn)行清洗，然后依次清洗其他三套超濾設(shè)備，最后再次清洗1號超濾。所使用的清洗劑包括TPY-1001、TPY-1002、ARMS-C100、ARMS-C150、TPY-886及鹽酸、氫氧化鈉等輔助藥劑。在清洗過程中，為保證超濾膜元件安全，操作壓力均保持在0.12MPa以下；當(dāng)回流清洗液顏色迅速變化或pH值在10分鐘內(nèi)變化量超過0.5，將清洗液排掉并重新配制。

堿洗：利用堿性清洗劑TPY-1002、ARMS-C150，配制成質(zhì)量濃度2-2.5%的清洗液，使用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值；清洗過程包括循環(huán)清洗和反沖洗；清洗時(shí)控制清洗液溫度35℃，pH值在11～12范圍內(nèi)。

殺菌：使用膜專用非氧化殺菌劑TPY886進(jìn)行殺菌，清洗時(shí)控制pH值在7以下；由于細(xì)菌微生物對水處理系統(tǒng)的污染最難清理，清洗方式采用循環(huán)清洗加浸泡。殺菌時(shí)清洗液溫度控制在30℃，循環(huán)時(shí)間24小時(shí)。殺菌操作結(jié)束后將超濾膜沖洗至出水為中性。

酸洗：使用酸性清洗劑TPY-1001、ARMS-C100，配制質(zhì)量濃度3～4%的清洗液；使用鹽酸調(diào)節(jié)清洗液pH值；清洗過程包括循環(huán)清洗和反沖洗。控制清洗液溫度為30℃，pH值在2～2.5范圍內(nèi)。

在超濾膜清洗過程中，每套設(shè)備在經(jīng)過堿洗、殺菌、酸洗等步驟時(shí)，清洗液顏色在循環(huán)10分鐘后都發(fā)生巨大變化，pH值變化超過2-3。堿洗循環(huán)時(shí)清洗液顏色變成深褐色；清洗液變粘稠；清洗液泡沫呈黑黃，粘性強(qiáng)。殺菌循環(huán)時(shí)，清洗液散發(fā)出刺鼻腥臭味。酸洗循環(huán)時(shí)清洗液變成褐色，pH值持續(xù)變化。每套超濾設(shè)備膜清洗時(shí)，單步均需更換2～3次清洗液，清洗流程需重復(fù)3次以上，才能使清洗液顏色、PH值不再變化。

4.3化學(xué)清洗效果

對四套超濾設(shè)備進(jìn)行在線化學(xué)清洗后，每套超濾的產(chǎn)水量由45-50mm³/h增加至105～110mm³/h：進(jìn)出水壓差降至0.02MPa左右，出水濁度0.02NTU，各項(xiàng)指標(biāo)基本達(dá)到超濾膜設(shè)計(jì)值。超濾膜化學(xué)清洗前后數(shù)據(jù)。

5.超濾膜污染原因分析

經(jīng)分析確定超濾膜污染物包括鐵膠體、微生物及其代謝物和泥沙等，屬于多種物質(zhì)混合交叉污染，污染嚴(yán)重。

5.1污染物來源

該熱電廠以城市中水為主要水源，通過中水處理系統(tǒng)加聚鐵等進(jìn)行處理后，一部分用于循環(huán)水補(bǔ)充水，另一部分做鍋爐補(bǔ)給水水源。超濾膜污染物中鐵的來源有兩個(gè)：1、由于超濾裝置距中水處理車間約300m，連接管道材質(zhì)為碳鋼管且無任何防腐措施，管道腐蝕產(chǎn)物隨超濾進(jìn)水進(jìn)入超濾膜：2、中水處理系統(tǒng)使用聚鐵做絮凝劑，而超濾前無精密過濾器，導(dǎo)致聚鐵在超濾膜中聚集。

5.2設(shè)備條件

1、超濾設(shè)備預(yù)處理能力不足。超濾設(shè)備前預(yù)處理僅有兩臺碟片式自清洗過濾器，對大顆粒有攔截效果，但若碟片間卡入泥沙顆粒，自清洗過濾器效果會大大降低。導(dǎo)致超濾來水中泥沙顆粒進(jìn)入超濾膜造成污染。

2、現(xiàn)場存在閥門內(nèi)漏現(xiàn)象。中水處理系統(tǒng)發(fā)生過因閥門內(nèi)漏導(dǎo)致脫泥機(jī)廢水經(jīng)沖洗管道進(jìn)入清水池，嚴(yán)重污染超濾膜。

3、超濾設(shè)備加藥系統(tǒng)存在缺陷。超濾設(shè)備設(shè)計(jì)運(yùn)行十個(gè)反洗周期進(jìn)行化學(xué)加藥加強(qiáng)反洗，但因種種原因加藥系統(tǒng)無法使用，致使超濾未進(jìn)行化學(xué)加藥加強(qiáng)反洗，同時(shí)無法向超濾加入殺菌劑。

4、超濾系統(tǒng)進(jìn)出水均缺少在線監(jiān)測，對超濾進(jìn)水水質(zhì)缺乏監(jiān)測，來水水質(zhì)異常變化，無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)，易增加超濾膜運(yùn)行壓力，加速超濾膜污染。

5.3運(yùn)行操作

1、超濾進(jìn)水水質(zhì)波動。超濾使用中水處理系統(tǒng)出水，機(jī)械攪拌澄清池調(diào)整不當(dāng)易導(dǎo)致中水出水水質(zhì)出現(xiàn)大范圍波動，甚至出現(xiàn)翻池現(xiàn)象。中水系統(tǒng)使用聚鐵等藥劑，加入量偏大造成鐵膠體在超濾膜表面沉積。

2、超濾進(jìn)水水質(zhì)監(jiān)督缺失?，F(xiàn)場僅在超濾投運(yùn)前檢測水質(zhì)，在超濾運(yùn)行中水質(zhì)缺乏監(jiān)督。

3、超濾殺菌監(jiān)測不到位。超濾入口投加殺菌劑系統(tǒng)未投運(yùn)，僅在中水出水投加二氧化氯殺生劑，但具體殺菌滅藻效果沒有監(jiān)測。從涼水塔池內(nèi)藻類情況可判定殺菌效果不理想，是超濾膜有機(jī)物污染的主要原因。

6.結(jié)論與建議

1、超濾膜受到鐵膠體、微生物及其代謝產(chǎn)物和有機(jī)物污染后，采用制定的化學(xué)清洗方案對4套超濾進(jìn)行清洗，清洗后運(yùn)行數(shù)據(jù)基本達(dá)到設(shè)計(jì)值，清洗效果良好。

2、超濾膜是一種精密的過濾工具，需要嚴(yán)格控制進(jìn)水水質(zhì)。超濾前預(yù)處理應(yīng)增加過濾精度5-10μm的過濾器保護(hù)超濾：增加在線濁度儀，實(shí)時(shí)監(jiān)測超濾進(jìn)水濁度小于2NTU；嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程，控制超濾運(yùn)行各項(xiàng)指標(biāo)。

3、應(yīng)對超濾來水及超濾膜進(jìn)行連續(xù)殺菌處理，防止微生物在其表面滋生繁殖，污堵超濾膜孔，影響制水并增加清洗難度。