膜分離技術(shù)超濾在工業(yè)污水處理的應(yīng)用及維護清洗

聶 云，屈文生，馮艷文

1.天津職業(yè)大學(xué)生物與環(huán)境工程學(xué)院，天津 300402

2.康升環(huán)保（天津）有限公司，天津 300190

0 引言

膜分離技術(shù)是指在分子水平上不同粒徑分子的混合物在通過半透膜時，實現(xiàn)選擇性分離的技術(shù)，半透膜又稱分離膜或濾膜，膜壁布滿小孔，根據(jù)孔徑大小可以分為：微濾膜（MF）、超濾膜（UF）、納濾膜（NF）、反滲透膜（RO）等，膜分離都采用錯流過濾方式。膜分離技術(shù)由于具有常溫下操作、無相態(tài)變化、高效節(jié)能、在生產(chǎn)過程中不產(chǎn)生污染等特點，因此在飲用水凈化、工業(yè)用水處理，食品、飲料用水凈化、除菌，生物活性物質(zhì)回收、精制等方面得到廣泛應(yīng)用，并迅速推廣到紡織、化工、電力、食品、冶金、石油、機械、生物、制藥、發(fā)酵等各個領(lǐng)域。分離膜因其獨特的結(jié)構(gòu)和性能，在環(huán)境保護和水資源再生方面異軍突起，在環(huán)境工程，特別是廢水處理和中水回用方面有著廣泛的應(yīng)用前景。超濾作為膜分離技術(shù)的一種，在工業(yè)污水處理中應(yīng)用也日益廣泛，本文以某發(fā)電公司為例，就膜分離技術(shù)超濾在工業(yè)污水處理的應(yīng)用及維護清洗進行探討。

1 超濾系統(tǒng)的運行

1.1 超濾前預(yù)處理

預(yù)處理系統(tǒng)是指原液在進入超濾裝置之前去除各種有害雜質(zhì)的工藝過程及設(shè)備。該發(fā)電公司超濾采用的是全量過濾（死端過濾），即不排濃水，因此超濾進水濁度要求小于17NTU。該發(fā)電公司預(yù)處理是一套集絮凝沉淀和砂濾于一體的自動設(shè)備，它采用時序全自動控制，能自動排泥，自動反洗。預(yù)處理的出水濁度常小于1NTU，并添加了NaClO，保證出水含有一定的余氯，防止了微生物的滋生，滿足超濾進水要求。在取水源的枯水期，由于水源受上游化工廠污染嚴重，有機物含量大，超濾通常使用自來水作為水源。自來水濁度通常小于0.5NTU，滿足超濾進水要求。

1.2 超濾前管路沖洗和盤式過濾器預(yù)過濾

由于超濾進水管采用鍍鋅管，進行管路沖洗可去除管道的浮銹，減少進水的鐵含量。盤式過濾器為130um的機械過濾器，水中大于130um的大顆粒可被除去，以達到保護超濾膜組件的目的。盤式過濾器截留的污物，可通過設(shè)定時間進行自動反洗除去。

1.3 超濾單元反洗

原水經(jīng)濾筒通過濾膜時，由于水中雜質(zhì)在超濾膜表面的截留，膜的過濾阻力逐漸增加，過濾水量會隨時間下降，反洗可以恢復(fù)超濾膜的膜通量。正常運行時超濾反洗分為加氯反洗和脫氯反洗，加氯反洗有助于防止微生物的滋生和有機物的洗脫，脫氯反洗是去除過量的余氯，以保證出水余氯合格，滿足后面的除鹽工藝。加氯反洗一般控制反洗水余氯為3～5mg/L。

1.4 停機備用反洗

停機備用反洗，又稱為解列加氯反洗，同正常運行的加氯反洗相同，作用在于防止微生物的滋生。

2 超濾系統(tǒng)運行注意事項

2.1 超濾運行指標

超濾配備儀表有出水余氯儀、反洗余氯儀、出水氧化還原電位儀、溫度表和進出口壓力表。運行中監(jiān)測的指標如下：超濾濾膜對pH適應(yīng)較廣泛，在電廠采用的原水一般都符合要求，因此pH只需定期監(jiān)測。超濾膜的清水透過率與進水溫度有關(guān)。在給定的壓力下，透過膜的清水通量隨溫度的增高而增高。南方電廠一般符合要求，只作定期監(jiān)測，北方電廠冬季可以通過預(yù)加熱，提高進水溫度，既可增加超濾效率，也為除鹽工藝作準備。超濾進水保證一定的余氯可以防止微生物滋生損壞濾膜，一般控制在0.05～0.1mg/L。

超濾出水濁度是監(jiān)測超濾過濾效果的主要指標，出現(xiàn)出水濁度超標時，可分別檢查各濾筒的出水濁度，以確定哪個濾筒出現(xiàn)問題。出水余氯和ORP均為滿足后續(xù)除鹽工藝要求，可通過調(diào)節(jié)NaHSO3泵開度調(diào)節(jié)NaHSO3加入量，從而控制出水余氯含量。

2.2 運行水錘現(xiàn)象的防止

超濾系統(tǒng)管道曲折，閥門繁多，運行工況較多，運行時經(jīng)常會出現(xiàn)由于閥門開關(guān)緩慢而導(dǎo)致的水錘現(xiàn)象。水錘對超濾的濾膜和管道都會造成很大的損壞，該電廠超濾投運一年后出現(xiàn)管道爆破現(xiàn)象，分析原因是由于長期的水錘現(xiàn)象造成的。經(jīng)調(diào)試發(fā)現(xiàn)水錘現(xiàn)象是由于閥門和泵開關(guān)的時序不當造成的，如停泵時遠端的閥門已關(guān)閉而泵未停運，啟動泵時遠端閥門未開啟泵已早啟動。該發(fā)電公司通過修改閥門和泵的開關(guān)時序來消除水錘現(xiàn)象（使先開閥門后啟泵，先停泵后關(guān)閥門）。超濾系統(tǒng)濾筒設(shè)計壓力0.30MPa，濾筒進出口運行壓降≤0.10MPa，反洗系統(tǒng)設(shè)計壓力0.30MPa。超濾過濾提升泵和反洗水泵均配備了變頻器，使超濾啟動時能逐漸加壓，有效避免了壓力超標造成的超濾膜損壞。停機時也是先降壓后停泵，也減少了水錘的發(fā)生。超濾管道和濾筒存在氣體會影響超濾的過濾效果，容易對濾膜造成損壞。超濾管道和濾筒空氣的排放是通過自動排氣裝置進行的，發(fā)現(xiàn)缺陷時要及時檢修，不能關(guān)閉自動排氣裝置繼續(xù)運行。

2.3 超濾膜元件的檢漏

超濾每個膜元件都由很多中空纖維管組成，其中任何一根斷裂都會影響出水水質(zhì)，為了保證出水質(zhì)量，超濾膜元件斷裂膜管時應(yīng)進行查漏封堵。通過對單個膜元件出水濁度的檢測可發(fā)現(xiàn)膜管破裂的膜元件。膜管斷裂的檢查方法采用氣壓法，即在超濾膜元件的濾后水端通入壓縮空氣（0.02～0.05MPa），并在膜元件兩端涂上肥皂水，通壓縮空氣后，斷裂的膜管其端口會產(chǎn)生氣泡，做記號并用環(huán)氧樹脂封堵即可。

3 超濾系統(tǒng)化學(xué)清洗

雖然反洗可以迅速恢復(fù)膜通量，提高產(chǎn)水量，但反洗并不能完全恢復(fù)膜通量，在運行3個月后，超濾裝置進水壓力會由正常情況下的50KPa升高到80KPa，膜筒出水壓力維持正常情況下的30KPa，出水流量由33t/h降為25t/h，膜透過率由126L/（m2·h）降為86L/（m2·h），出水濁度0.20NTU升高至0.3NTU，說明超濾膜污堵，需要進行化學(xué)清洗。超濾裝置運行較長一段時間后，在線反洗余氯儀的溢流管和電極處黏有紅褐色附著物，在線出水余氯儀的溢流管和電極處黏有綠色粘滑性附著物。對這兩種附著物進行分析，定性確定褐色沉積物主要由鐵鋁化合物組成；綠色附著物放在坩鍋內(nèi)燃燒有蛋白質(zhì)氣味，放在10%的鹽酸溶液中不溶解，但顏色變成了灰白色，說明該綠色附著物主要為有機物。根據(jù)以上分析，超濾裝置膜筒中主要附著物為有機物、鐵、懸浮物、膠體硅。由于超濾裝置膜筒材料是醋酸纖維，其耐酸堿性能不佳，不宜使用氫氧化鈉堿洗，同時考慮清洗成本并參考膜生產(chǎn)廠提供的清洗方法，采用了EDTA+磷酸三鈉堿洗，并與檸檬酸酸洗相結(jié)合，間斷使用次氯酸鈉清洗的方案。

4 結(jié)論

膜分離技術(shù)在近30多年發(fā)展非常迅猛，與常規(guī)方法相比具有能耗低、單級分離效率高、過程簡單、不污染環(huán)境等優(yōu)點。超濾作為膜分離技術(shù)的一種，在火力發(fā)電廠水處理中應(yīng)用也日益廣泛，總結(jié)和研究超濾系統(tǒng)運行和維護技術(shù)具有積極的意義。

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