膜分离技术超滤在工业污水处理的应用及维护清洗

2010-08-15屈文生冯艳文

科技传播 2010年12期

聂云，屈文生，冯艳文

1.天津职业大学生物与环境工程学院，天津 300402

2.康升环保（天津）有限公司，天津 300190

0 引言

膜分离技术是指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过半透膜时，实现选择性分离的技术，半透膜又称分离膜或滤膜，膜壁布满小孔，根据孔径大小可以分为：微滤膜（MF）、超滤膜（UF）、纳滤膜（NF）、反渗透膜（RO）等，膜分离都采用错流过滤方式。膜分离技术由于具有常温下操作、无相态变化、高效节能、在生产过程中不产生污染等特点，因此在饮用水净化、工业用水处理，食品、饮料用水净化、除菌，生物活性物质回收、精制等方面得到广泛应用，并迅速推广到纺织、化工、电力、食品、冶金、石油、机械、生物、制药、发酵等各个领域。分离膜因其独特的结构和性能，在环境保护和水资源再生方面异军突起，在环境工程，特别是废水处理和中水回用方面有着广泛的应用前景。超滤作为膜分离技术的一种，在工业污水处理中应用也日益广泛，本文以某发电公司为例，就膜分离技术超滤在工业污水处理的应用及维护清洗进行探讨。

1 超滤系统的运行

1.1 超滤前预处理

预处理系统是指原液在进入超滤装置之前去除各种有害杂质的工艺过程及设备。该发电公司超滤采用的是全量过滤（死端过滤），即不排浓水，因此超滤进水浊度要求小于17NTU。该发电公司预处理是一套集絮凝沉淀和砂滤于一体的自动设备，它采用时序全自动控制，能自动排泥，自动反洗。预处理的出水浊度常小于1NTU，并添加了NaClO，保证出水含有一定的余氯，防止了微生物的滋生，满足超滤进水要求。在取水源的枯水期，由于水源受上游化工厂污染严重，有机物含量大，超滤通常使用自来水作为水源。自来水浊度通常小于0.5NTU，满足超滤进水要求。

1.2 超滤前管路冲洗和盘式过滤器预过滤

由于超滤进水管采用镀锌管，进行管路冲洗可去除管道的浮锈，减少进水的铁含量。盘式过滤器为130um的机械过滤器，水中大于130um的大颗粒可被除去，以达到保护超滤膜组件的目的。盘式过滤器截留的污物，可通过设定时间进行自动反洗除去。

1.3 超滤单元反洗

原水经滤筒通过滤膜时，由于水中杂质在超滤膜表面的截留，膜的过滤阻力逐渐增加，过滤水量会随时间下降，反洗可以恢复超滤膜的膜通量。正常运行时超滤反洗分为加氯反洗和脱氯反洗，加氯反洗有助于防止微生物的滋生和有机物的洗脱，脱氯反洗是去除过量的余氯，以保证出水余氯合格，满足后面的除盐工艺。加氯反洗一般控制反洗水余氯为3～5mg/L。

1.4 停机备用反洗

停机备用反洗，又称为解列加氯反洗，同正常运行的加氯反洗相同，作用在于防止微生物的滋生。

2 超滤系统运行注意事项

2.1 超滤运行指标

超滤配备仪表有出水余氯仪、反洗余氯仪、出水氧化还原电位仪、温度表和进出口压力表。运行中监测的指标如下：超滤滤膜对pH适应较广泛，在电厂采用的原水一般都符合要求，因此pH只需定期监测。超滤膜的清水透过率与进水温度有关。在给定的压力下，透过膜的清水通量随温度的增高而增高。南方电厂一般符合要求，只作定期监测，北方电厂冬季可以通过预加热，提高进水温度，既可增加超滤效率，也为除盐工艺作准备。超滤进水保证一定的余氯可以防止微生物滋生损坏滤膜，一般控制在0.05～0.1mg/L。

超滤出水浊度是监测超滤过滤效果的主要指标，出现出水浊度超标时，可分别检查各滤筒的出水浊度，以确定哪个滤筒出现问题。出水余氯和ORP均为满足后续除盐工艺要求，可通过调节NaHSO3泵开度调节NaHSO3加入量，从而控制出水余氯含量。

2.2 运行水锤现象的防止

超滤系统管道曲折，阀门繁多，运行工况较多，运行时经常会出现由于阀门开关缓慢而导致的水锤现象。水锤对超滤的滤膜和管道都会造成很大的损坏，该电厂超滤投运一年后出现管道爆破现象，分析原因是由于长期的水锤现象造成的。经调试发现水锤现象是由于阀门和泵开关的时序不当造成的，如停泵时远端的阀门已关闭而泵未停运，启动泵时远端阀门未开启泵已早启动。该发电公司通过修改阀门和泵的开关时序来消除水锤现象（使先开阀门后启泵，先停泵后关阀门）。超滤系统滤筒设计压力0.30MPa，滤筒进出口运行压降≤0.10MPa，反洗系统设计压力0.30MPa。超滤过滤提升泵和反洗水泵均配备了变频器，使超滤启动时能逐渐加压，有效避免了压力超标造成的超滤膜损坏。停机时也是先降压后停泵，也减少了水锤的发生。超滤管道和滤筒存在气体会影响超滤的过滤效果，容易对滤膜造成损坏。超滤管道和滤筒空气的排放是通过自动排气装置进行的，发现缺陷时要及时检修，不能关闭自动排气装置继续运行。

2.3 超滤膜元件的检漏

超滤每个膜元件都由很多中空纤维管组成，其中任何一根断裂都会影响出水水质，为了保证出水质量，超滤膜元件断裂膜管时应进行查漏封堵。通过对单个膜元件出水浊度的检测可发现膜管破裂的膜元件。膜管断裂的检查方法采用气压法，即在超滤膜元件的滤后水端通入压缩空气（0.02～0.05MPa），并在膜元件两端涂上肥皂水，通压缩空气后，断裂的膜管其端口会产生气泡，做记号并用环氧树脂封堵即可。

3 超滤系统化学清洗

虽然反洗可以迅速恢复膜通量，提高产水量，但反洗并不能完全恢复膜通量，在运行3个月后，超滤装置进水压力会由正常情况下的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33t/h降为25t/h，膜透过率由126L/（m2·h）降为86L/（m2·h），出水浊度0.20NTU升高至0.3NTU，说明超滤膜污堵，需要进行化学清洗。超滤装置运行较长一段时间后，在线反洗余氯仪的溢流管和电极处黏有红褐色附着物，在线出水余氯仪的溢流管和电极处黏有绿色粘滑性附着物。对这两种附着物进行分析，定性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气味，放在10%的盐酸溶液中不溶解，但颜色变成了灰白色，说明该绿色附着物主要为有机物。根据以上分析，超滤装置膜筒中主要附着物为有机物、铁、悬浮物、胶体硅。由于超滤装置膜筒材料是醋酸纤维，其耐酸碱性能不佳，不宜使用氢氧化钠碱洗，同时考虑清洗成本并参考膜生产厂提供的清洗方法，采用了EDTA+磷酸三钠碱洗，并与柠檬酸酸洗相结合，间断使用次氯酸钠清洗的方案。