对超滤膜污堵及断丝判断修复的认识.pdf
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1、全国火电 300MWe 级机组能效对标及竞赛第三十九届年会论文集 化学 630 对超滤膜污堵及断丝判断修复的认识 朱 琳 (国电菏泽发电厂 274032) 【摘 要】超滤膜工艺在很大程度上优于多介质过滤器。无论是运行或维护都是比较理想的精密过滤工具, 但是,有时超滤膜也会出现污堵及断丝现象,如何解决超滤膜的污堵和断丝现象,作者通过长期的跟踪调试,总结 出一套行之有效的超滤膜复苏、修复法以及停用保护。 【关键词】膜丝 膜清洗 内压与外压 膜针 衰减试验 1 超滤技术 国电菏泽发电厂三期水处理采用(荷兰)诺瑞特公司的超滤膜,超滤膜采用 PES 和 PVP 共混材 料, PES-PVP 材料耐酸碱性
2、能好(PH 值在 1-13 之间) ,因此可以用多种化学药剂进行清洗。同时这 种膜的寿命比一般超滤膜的寿命长。 该超滤膜还设有专门的进气装置,主要是检验膜丝是否断裂情况,用于检验超滤膜的出水能力 和膜丝的断裂检查。 超滤装置虽然是一种较为先进的膜过滤技术,但由于长期运行和预处理水质恶化等原因,也会 出现一定的污染、污堵现象以及膜丝断丝现象,也就是常说的物理损伤。如何解决这些问题,作者 通过长期实际操作、跟踪,对超滤膜出现污堵后的化学加强洗以及膜丝断丝后的检查与修复进行了 详细阐述和说明。 2 对超滤的认识 2.1 膜技术的分离 水处理膜技术从分离精度上划分:微滤、超滤、钠滤、反渗透等几类。 这
3、些膜分离产品均是利用特殊制造的多孔材料的拦截能力,以物理截留的方式去除水中一定颗 粒大小的杂质。其过滤的精度和滤膜本身的孔径大小有关。通常习惯把孔径较大的称为微滤 (0.1-1um) ,而较小的称为超滤 0.02-0.1um,根据膜的微孔径更小的还有钠滤和反渗透。 1、膜的微孔径的区别 微滤(MF) 、在 0.1-1um 之间; 超滤(UF) 、在 0.02-0.1um 之间大分子物质和杂质; 钠滤(NF) 、能截流钠米级单位(0.001um-1nm)的物质; 反渗透(RO)截流单位1nm 的物质; 全国火电 300MWe 级机组能效对标及竞赛第三十九届年会论文集 化学 631 3 超滤的结构
4、 3.1 超滤装置主要是由压力容器、超滤膜和系统支架三大部分组成。膜与膜之间有专门的联结管和 膜端头密封圈固定。 超滤膜属于非对称的结构,即包括致密的皮层和多孔的支撑层。这种结构既保证了良好的分离 效果,又提高了膜通量,降低运行能耗,并抗污堵。 3.2 超滤装置还配备了加药清洗系统和自动水反洗系统。主要是防止膜丝污染及污堵时进行水反洗 和化学清洗使用。 3.3 超滤装置分为内压式和外压式两种, 我们采用的是内压式超滤膜, 运行和反洗是反方向进行的。 如图: 图 1 超滤膜的运行方式 图 2 超滤膜的反洗方式 4 超滤的过滤方式 一般超滤有两种过滤方式:一种是全流过滤(配有自动反洗装置) ,另一
5、种是错流过滤(配有浓 水排放系统) 。我们使用的过滤方式为全流过滤,运行 30min 就要自动水反洗一次。 图 3 全流过滤与错流过滤的区分图 全国火电 300MWe 级机组能效对标及竞赛第三十九届年会论文集 化学 632 5 超滤异常现象及原因分析 2009 年 8 月菏泽电厂三期水处理#1、2 超滤装置出现进出口压差大,超过正常进、出口压差 0.04MPa 标准值,最高进、出口差压达 0.09 MPa,超出正常差压一倍多,污染指数(SDI)超出正常 值 3,SDI 最高达到 4.56,同时在化学加酸清洗浸泡过程中盐酸消耗量高出正常化学清洗,浸泡 2 小时 PH 值由 2 回升到 PH4-6
6、.,碱洗过程中排水颜色比过去化学清洗排水明显发黄并伴有异味。碱洗 排水 PH 值在 9-10 之间。我们对近期出现的这种现象进行了全面分析,初步怀疑超滤系统出现严重 的污堵和断丝现象。下面是我们在化学清洗过程中的清洗方法和断丝检查以及膜丝修复的全过程介 绍。 6 超滤的水反洗、化学清洗与离线加强洗 超滤系统的运行好坏取决与三个重要控制指标:1、是污染指数:2、是出水浊度:3、是超滤的 进、出水压差,这三个控制指标直接影响到超滤出水的质量和反洗效果以及化学清洗的效果。 6.1 超滤的水反洗与化学清洗 一般超滤运行 30min 后转入自动水反洗,水反洗满 30 次后要自动进行化学清洗。当然,化学清
7、 洗对不同的水质也有不同的要求,对地下水而言水反洗 50 次后进行化学加药清洗,对地表水来说水 反洗 40 次后进行加药清洗。而对循环冷却排污水(中水)来说,我们通过长期实验运行论证,水反 洗 30 次后进行化学加药清洗超滤效果最佳。 因为,我们采用的是循环冷却排污水,这部分水质杂质多、有机物含量高、浓缩倍率是地表水 的 3-4 倍,由于循环排污水温度较高容易产生细菌滋生,再加上来水浊度相对较高。造成超滤化学 清洗平凡。通过长期观察、论证发现,超滤膜污堵主要是细菌和有机物以及多种垢类造成的,直接 影响了超滤膜的水通量。一般常规的处理办法主要有加盐酸、加次氯酸钠和氢氧化钠三种化学药品: 1)加盐
8、酸的目的是除去膜内孔表面的无机污染物如:钙镁垢、铁垢, 2)加次氯酸钠和氢氧化钠的目的是除去微生物、细菌、有机物等污染物。 6.2 化学加强洗方法(一般用于超滤进出口压差高,产水量下降情况下进行) 6.2.1 加强洗(碱法) a)将 NaClO 投加浓度由原来的 200mg/L 提高至 400mg/L,进行投加 NaClO 的加强洗过程,并加 氢氧化钠 500mg/L 调 PH 至 1212.5。 b)设备充满药液后(要求达到规定的浓度),根据污染程度浸泡 312 小时。 c)浸泡后,用常规反冲洗流量反冲洗 180 秒,冲洗水清至中性 PH7。 6.2.2 加强洗(酸法) a)将 HCl 投加
9、浓度由原来的 400mg/L 提高至 800mg/L,进行同样的投加 HCl 的加强洗过程,调 PH 至 1.02.0。 b)按 400mg/L(pH 1.02.0)投加量的正常 HCl 加酸反洗,浸泡 10 min,然后再用同样方法投 加新鲜的酸液,置换出前面已经被消耗的酸液,然后浸泡几个小时,再冲洗干净化学品后,投入正 常运行。 全国火电 300MWe 级机组能效对标及竞赛第三十九届年会论文集 化学 633 6.3 离线加强洗(特殊情况使用) 注:这种清洗方式必须配有独立的化学清洗装置或者与反渗透串用同一套化学清洗系统,一般 采用组操或手动完成,近似于反渗透的化学清洗。清洗时,首先确定膜的
10、污染情况,选择清洗药液, 如碱洗过程中【 (氢氧化钠+(Na4-EDTA)+ Na-DDS】 。 (Na-DDS 是指活化剂十二烷基横酸钠盐) ,杀 菌最好独立完成常规采用次氯酸钠杀菌,根据情况也可以选择 84 消毒液一定要按要求进行药、水的 配比。酸洗可根据污染情况采用 HCL(盐酸)或柠檬酸进行循环洗。考虑到清洗中清洗泵的压力不 够,可采用单支管或多支管选择性清洗。 6.3.1 在上述清洗过程效果不好的情况下,采用以下化学配方进行离线清洗。 a)对于有机物的污染和常规钙镁结垢污染使用药剂浓度与上述相同; b)对于清洗铁离子的污染采用“草酸+维生素 C”的清洗法效果较好,具体药剂浓度如下:
11、方案一:配置 1%浓度的草酸与 0.25%的抗坏血酸维生素 C 的混合液(注意:先加维生素 C,溶 解后再加草酸) ,进行离线加强清洗。 方案二:配置 1%浓度的柠檬酸溶液,进行离线加强清洗。 6.3.2 离线加强洗的步骤与加强洗基本相同,只是超滤离线操作是在就地手动或组操的情况下完 成,也可以串用反渗透的化学清洗装置来完成离线加强清洗。使用的化学药品与常规清洗有所不同, 加药洗和浸泡中需要定期的投加新鲜的药液,置换出前面已经被消耗的药液,然后浸泡几个小时, 再冲洗干净化学品后,投入正常运行。 6.3.3 离线加强洗完成后,需要清除清洗管线内残留药剂防止腐蚀;放空清洗水箱内残留清洗液并 再加满
12、清水循环冲洗。 7 膜丝的断裂检查方法 膜丝完整性是保证膜过滤过程的重要参数。为检验膜系统的有效性,采用空气将问题压力容器 检测出来。这种测试基于的是非常自然的道理,即没有一定的压力空气无法通过湿润的膜孔。这个 压力取决于膜孔径的尺寸。当 0.1MPa 的空气压力作用在湿润的超滤膜组件上时,完整的膜组件可以 承受这个压力。这个试验也可以通过真空作用在组件上来实现。 7.1 压力衰减试验 做压力衰减试验以前,超滤设备在停机状态,关闭超滤进水、出水手动阀; 试验准备工作: a)排水:手动开气动反排阀,手动开产水排放手阀排水,排净为止,然后关闭气动反排阀,保 持手动产水排放阀在开启状态; b)工具:
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