淺析PVDF超濾膜的污染及清洗方法的確定①

趙彬

（國家電投阜新發(fā)電有限責任公司 遼寧阜新 123000）

膜生物反應技術作為一種現(xiàn)代化分離技術手段，在水處理中得到了廣泛應用，不僅有效地提高了水處理質(zhì)量和效率，此外在推動國民經(jīng)濟進一步發(fā)展中也發(fā)揮了重要作用。但不可否認的是，在長時間使用過程中，PVDF超濾膜會出現(xiàn)一定的污染，在縮短膜使用壽命的同時，給企業(yè)效益也造成極為不利的影響，因此為確保系統(tǒng)運行質(zhì)量和效率，有效解決膜污染問題，通過采用合理清洗技術和方式定期對其進行清洗，是不斷提高系統(tǒng)運行可靠性的重要戰(zhàn)略基礎。

1 廢水處理工藝中膜生物反應技術的基本原理

簡單來講，作為一種新型污水處理技術，以分離膜組件的配合為依托、以二沉池技術和生物處理技術為基礎，結合膜分離技術和生物反應器的膜生物反應技術被廣泛應用于環(huán)境工程污水處理，與傳統(tǒng)單一化處理模式相比，膜生物反應技術的應用不僅具有良好的實效性和使用性，從根本上顯著地提高了污水處理效率，與此同時在增加污水轉(zhuǎn)換率、緩解當前水資源短缺問題中也發(fā)揮了重要性作用。

膜生物反應技術是以膜分離技術為基礎，通過合理化應用膜生物反應器進行污水處理的一種現(xiàn)代化處理技術手段，相比傳統(tǒng)污水處理技術，運行操作平穩(wěn)、便捷，占用空間小以及可操控性強是這種污水處理技術的顯著優(yōu)點。

2 現(xiàn)階段PVDF超濾膜污染物類型及形成原因

經(jīng)大量調(diào)研數(shù)據(jù)分析可知，自20世紀60年代興起的PVDF超濾膜技術作為一種分離技術，初期主要用于電子和半導體純水分離，而后經(jīng)過不斷的探索實踐，被廣泛應用于電力及其他工業(yè)中，并在多個領域取得了突破性進展。與傳統(tǒng)超濾膜相比，PVDF超濾膜具有如下應用優(yōu)勢——伸長率極高、不易斷絲；耐酸堿性很好、抗污染性強、耐化學清洗及耐高濃度的余氯溶液；全自動化無間斷連續(xù)運行；全密閉流程、無惡臭現(xiàn)象；操作維護簡單、化學品消耗量少、生產(chǎn)成本低；濾液質(zhì)量好且穩(wěn)定。但就目前來看，PVDF超濾膜在使用一段時間后，受諸多不可控因素的影響會出現(xiàn)污染癥狀，在縮短使用壽命的同時，工程整體效益也勢必將受到一定阻礙，據(jù)調(diào)查導致PVDF超濾膜出現(xiàn)污染癥狀的主要原因除了膜本身原因、膜性能損傷、水質(zhì)、膜清洗不及時以及操作不規(guī)范等因素外，污染物的存在也是引發(fā)PVDF超濾膜污染的重要原因。

2.1 化學污染

在PVDF超濾膜使用過程中，由于水中含有的大量的Ca2+、Mg2+、Ba2+等金屬陽離子以及HCO3－、CO2－、SO2－等酸性陰離子，當離子含量達到一定程度后，就會與水中其他物質(zhì)進行反應，最終形成化學垢，進而在影響PVDF超濾膜使用壽命的同時，對于產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展目標的實現(xiàn)也造成一定影響。

2.2 顆粒和膠體污染

據(jù)調(diào)查PVDF超濾膜在使用一段時間后，表面會形成一層凝膠層，倘若工作人員未能將其及時清理亦或是忽視了凝膠層對PVDF超濾膜的影響，在影響水處理效果的同時，甚至導致堵塞問題的出現(xiàn)。就目前來看，天然水中由于含有SiO2雜質(zhì)，當其附著到凝膠層后倘若未及時進行清理，就會導致硅酸鹽垢的形成，再加之膜分離階段，金屬物質(zhì)濃縮、溶液pH的改變會使得屬氧化物的大量沉積，造成堵塞問題，影響PVDF超濾膜使用效率。

2.3 微生物污染

眾所周知在水中含有大量的微生物，而這類物質(zhì)常常會附著到PVDF超濾膜表面，由此在縮短PVDF超濾膜使用壽命的同時，影響企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益。與化學污染和膠體污染相比，微生物污染的污染速度較快，主要是因為微生物的繁殖速度快，此外相比前兩種污染物類型，在清洗過程中微生物污染的清洗難度相對較高。

3 廢水處理工藝中膜生物反應技術的具體應用

3.1 曝氣生物濾池技術

目前來看在環(huán)境工程污水處理中，曝氣生物濾池技術是膜生物反應技術應用中最常用的一種技術手段，與其他幾種處理技術相比，這項技術的應用不僅能有效處理洗滌劑、膠體等類型的雜質(zhì)，與此同時在降低污水處理負荷、降低生物膜導致的污染問題發(fā)生率以及提高污水各環(huán)節(jié)處理工作質(zhì)量等方面都具有顯著意義。

3.2 EGSB-MBR 組合技術

作為一種組合型技術手段，采用膨脹顆粒污泥床的EGSB技術和膜生物反應技術——MBR技術就單一處理效率而言都是十分顯著地，但隨著近年來國家工業(yè)化和城市一體化建設進程的快速化發(fā)展，環(huán)境工程作業(yè)成效受到了各界的高度關注。為顯著提高污水處理效率，降低高濃度工業(yè)有機污水中的各類有機雜質(zhì)，將兩種技術進行有機結合，先利用EGSB反應器取出廢水中的大部分的化學需氧量，而后在利用MBR技術對廢水有機物進行講解處理，以此來達到預期廢水處理目的。

3.3 動態(tài)內(nèi)循環(huán)反應技術

在當前城鄉(xiāng)一體化建設進程不斷加快的新市場經(jīng)濟常態(tài)下，隨著經(jīng)濟的快速化發(fā)展，將膜生物反應技術實踐于環(huán)境工程作業(yè)中現(xiàn)已迫在眉睫，但對于某些經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)，為確保污水處理工作的有效落實，利用廉價的微網(wǎng)材料作為膜基質(zhì)的動態(tài)內(nèi)循環(huán)反應技術得到了廣泛應用。經(jīng)大量調(diào)研數(shù)據(jù)分析可知，這項技術的應用雖然具有造價低、可形成一種可循環(huán)利用體系的優(yōu)勢外，卻也存在著易導致錯流速度降低的弊端，針對上述問題基層產(chǎn)業(yè)機構和相關主管部門可通過采取更改對曝氣裝置結構的設計的方式進行處理。

3.4 氣浮等膜生物反應組合技術

氣浮等膜生物反應組合技術作為一種組合工藝，相比曝氣生物濾池技術以及動態(tài)內(nèi)循環(huán)反應技術，在一定程度上它不僅能有效降低水中各類雜質(zhì)含量，與此同時在去除不可降解的膠體與難以溶解的物質(zhì)，緩解生物處理作業(yè)壓力等方面而言也發(fā)揮了重要性作用。除此之外經(jīng)大量調(diào)研數(shù)據(jù)分析可知，氣浮等膜生物反應組合技術的最大應用優(yōu)勢在于滿足多種作業(yè)環(huán)境的處理要求。

4 目前PVDF超濾膜清洗技術的常見類型

產(chǎn)水流量、產(chǎn)水背壓、回收率、溫度等是PVDF超濾膜水處理裝置的主要運行參數(shù)，在PVDF超濾膜技術應用過程中，基層產(chǎn)業(yè)機構和相關部門可根據(jù)運行參數(shù)的穩(wěn)定性與否，對膜是否存在污染問題進行判斷，即通常而言當出現(xiàn)如下癥狀時，基層產(chǎn)業(yè)機構和相關部門需做好清洗工作，即——產(chǎn)水流量減少、產(chǎn)水水質(zhì)降低、透鹽率增加、給水壓力增加以及系統(tǒng)各段之間壓差明顯增加。

4.1 清洗方式

目前來看，在進行PVDF超濾膜清洗過程中，常用的清洗方式主要有兩種，即——在線清洗和離線清洗，為確保清洗的科學性、合理性和有效性，基層產(chǎn)業(yè)機構和相關部門的工作人員，需根據(jù)實際需求采取合適的清洗方式，以確保清洗工作的有效落實。

4.1.1 在線清洗

通常而言在線清洗主要用于PVDF超濾膜污染度相對較低，即這種方式的使用主要是為了對反滲透系統(tǒng)進行日常保養(yǎng)和維護，在操作方面具有清洗簡單、成本低廉以及作業(yè)便捷的優(yōu)勢，是目前一種較為常規(guī)的清洗方式。但與此同時不可否認的是，受運行設備自身的條件性制約，在線清洗方式的使用往往難以取得預期清洗目標，效果也不甚理想。

4.1.2 離線清洗

一般來講離線清洗主要用于PVDF超濾膜污染度相對較高，具體而言，它是通過將PVDF超濾膜元件從運行系統(tǒng)中拆下，使用專用的清洗設備進行清洗，在操作難易度以及清洗成本方面，都相對較高，但清洗效果卻也較為顯著。相比在線清洗，離線清洗作業(yè)方式較為復雜，耗費的時間和成本也相對較高，一般來講它只適用于對于清洗度有著嚴格要求的任務。

4.2 清洗技術

4.2.1 物理清洗

在進行PVDF超濾膜清洗作業(yè)過程中，物理清洗是一種最常用的清洗方式，在一定程度上它不僅具有顯著的成本優(yōu)勢，此外它也能沖掉堵塞在膜孔內(nèi)的污染物和側(cè)膜表面的附著物，清洗效果也十分顯著。目前來看常用的物理清洗方式有3種——低壓高流速清洗、反壓清洗以及這兩種清洗方法聯(lián)合使用，具體來看低壓高流速清洗（低壓力下提高流速）不僅能有效地降低溶質(zhì)在膜面的附著時間，此外通過這種清洗手段還能有效地縮減料液和膜面之間的濃差，以此來延長PVDF超濾膜使用壽命；反壓清洗（在膜一側(cè)加壓后反向透過膜）的使用，則從某方面而言能切實有效地規(guī)避料液側(cè)膜溶質(zhì)的附著，以此在延長膜使用壽命的同時，取得預期作業(yè)成效。

4.2.2 化學清洗

雖然物理清洗方式的應用具有一定的清洗效果，但在污染度較為嚴重亦或是化學垢較為厚重的情況下，物理清洗往往難以取得預期作業(yè)成效，而要想取得預期清洗目標，基層產(chǎn)業(yè)機構和相關部門的工作人員需采用化學清洗技術。簡單來講所謂的“化學清洗”，其實就是通過利用化學劑使其與污染物進行反應，分解成水溶物透過PVDF超濾膜的一種清洗技術。通過上述分析可知，化學垢的成分較為復雜，在化學清洗方式應用過程中，為了提高清洗效果，工作人員需將酸性（去除沉積的無機鹽垢）、堿性（去除有機物和膠體污染物）兩種藥劑結合起來使用，并在嚴格按照“配置清洗液——低流量輸入清洗液——循環(huán)——浸泡——高流量水泵循環(huán)——沖洗”的流程進行作業(yè)。

在應用化學清洗技術時，為了提高清洗的科學性、有效性，基層產(chǎn)業(yè)機構和相關部門的工作人員需在清洗前就做好水質(zhì)調(diào)查工作，由此根據(jù)區(qū)域內(nèi)水質(zhì)差異選擇合適的清洗藥劑，以此在降低清洗成本的同時，保障清洗效果。

4.2.3 生物清洗

就目前來看，在進行PVDF超濾膜清洗過程中，除了物理清洗和化學清洗外，生物清洗也是現(xiàn)階段部門采取的主要清洗手段，具體而言目前常用的生物清洗方式有兩種，即——使用具有生物活性的清洗劑以及將生物劑通過特殊的方法固定在膜上。通過對比可知，目前在清洗過程中，酶制劑是使用頻率最高的一種酶制劑，在有效切斷蛋白質(zhì)肽鏈的基礎上，還能有效地脫除污染物中含有蛋白質(zhì)的混合膜，為預期清洗目標的達成奠定良好基礎。

5 結語

簡而言之，PVDF超濾膜技術作為一種現(xiàn)代化分離技術手段，在水處理中得到了廣泛應用，不僅有效地提高了水處理質(zhì)量和效率，此外在推動國民經(jīng)濟進一步發(fā)展中也發(fā)揮了重要作用。但不可否認的是，在長時間使用過程中，PVDF超濾膜會出現(xiàn)一定的污染，在縮短膜使用壽命的同時，給企業(yè)效益也造成極為不利的影響，因此為確保系統(tǒng)運行質(zhì)量和效率，有效解決膜污染問題，通過采用合理清洗技術和方式定期對其進行清洗，是不斷提高系統(tǒng)運行可靠性的重要戰(zhàn)略基礎。