工业超滤系统CEB清洗方案的研究

地表水经过气浮池 (加入PAC) , 然后经过叠片过滤器, 进入超滤膜, 超滤膜产水经过反渗透膜处理, 然后反渗透膜产水再经过深度处理供给锅炉用水。由于地表水中难免含有铁、铝氧化物、有机物、悬浮物, 超滤膜经过一段时间运行后, 膜丝内累积有铁、铝氧化物及有机物等污染物, 若不及时进行清洗势必导致膜丝被严重污染, 进而造成膜丝堵塞, 从而导致系统产水量下降, 不能满足工业生产需求。为此, 笔者对超滤膜CEB程序作了研究, 选择比较适合现场实际情况的CEB清洗方法。

一、试验部分

1. 工艺流程

工业脱盐水处理大多采用双膜法 (超滤膜、反渗透膜) +阴混床处理地表水后作为锅炉给水的工艺原理, 其工艺流程见图1。其中超滤膜为荷兰诺瑞特XIGA SXL225型的内压式膜组件, 膜材质为聚醚砜和聚乙烯吡咯酮共混材料, 膜面积为40 m3, 中空纤维内径为0.8 mm, 截留颗粒的最小直径为0.025μm, 产水膜通量 (20℃) ≤50 L/ (m2·h-1) , 采用死端过滤方式。

2. 超滤膜进水水质

超滤膜进水水质见表1。

3. 超滤设备及流程如下:

超滤系统在长期运行过程中, 由反冲洗水泵控制流量, 反冲洗间隔时间为90min。透过和反冲过程处于平衡状态时, 虽然膜表面的大颗粒、高分子物质没有大量的沉积, 但是低分子物质仍在膜的孔内逐渐附着积累, 从而导致膜孔内的长期附着污染, 所以无论膜两侧的压力有无明显变化, 反冲洗一定次数后进行一次CEB。

4. 试验方法

本次试验分为两部分:第一部分采用不同的药剂, 即:单纯的碱洗或酸洗与碱洗后接着酸洗进行对比;第二部分采用不同反冲洗次数后, 进行CEB。

二、使用不同药剂的情况

1. CEB单纯碱洗或酸洗时清洗方法

酸洗药剂:盐酸, 投加浓度500ppm。

碱洗药剂:次氯酸钠+烧碱, 次氯酸钠投加浓度200ppm、烧碱投加浓度500ppm

步骤:超滤系统运行5400秒后进行普通反洗, 进行15次普通反洗后进行CEB碱洗或者酸洗 (碱洗、酸洗交替进行) 。清洗后运行效果如:图3。

2. CEB碱洗后接着酸洗时清洗方法

酸洗药剂:盐酸, 投加浓度500ppm。

碱洗药剂:次氯酸钠+烧碱, 次氯酸钠投加浓度200ppm、烧碱投加浓度500ppm

步骤:超滤系统运行5400秒后进行普通反洗, 进行15次普通反洗后进行CEB碱洗---反冲洗干净后进行酸洗。清洗后运行效果如:图4。

3. 结果与讨论

(1) 图3分析

超滤膜CEB碱洗、酸洗交替进行时, 超滤膜产水量下降趋势明显, 膜压差上升趋势明显, 说明单纯的CEB碱洗、酸洗交替进行无法有效地全部去除膜内部的污染物, 长期运行可能形成滤饼层, 从而堵塞膜丝, 最终造成产水量下降, 导致超滤系统运行不稳定。

(2) 图4分析

超滤膜CEB碱洗后紧接着进行酸洗, 超滤膜产水量保持平稳, 膜压差亦能够保持较平稳, 膜内形成的污染物也能较彻底的去除, 保证超滤系统可以持续稳定运行。

三、不同水反洗次数对超滤系统的影响

1. 分别在反冲洗10、15、20次后进行CEB

酸洗药剂:盐酸, 投加浓度500ppm。

碱洗药剂:次氯酸钠+烧碱, 次氯酸钠投加浓度200ppm、烧碱投加浓度500ppm

步骤:超滤系统运行5400秒后进行普通反洗, 进行10.、15、20次普通反洗后进行CEB碱洗---反冲洗干净后进行酸洗。效果如下图:

2. 分析与讨论

(1) 从图6可以看出, 水反洗20次后进行CEB超滤膜运行50天后膜压差从初始0.02Mpa上升至0.04Mpa, 膜压差一直上升, 主要是长时间只进行水反洗而不CEB, 虽然能将膜表面比较松散的污染物剥离, 但随着运行时间增长, 在压力的作用下滤饼层会越压越紧, 后期再进行CEB都无法达到完全去除污染物的效果。

(2) 从图5、图7可以看出, 水反冲洗10、15次后再CEB超滤膜的运行比较稳定, 连续运行90天后产水量保持平稳, 膜压差亦能够保持较平稳, 说明该CEB频率能较彻底的去除超滤膜丝内的污染物, 防止膜内形成密实的滤饼层, 造成膜堵塞。

(3) 从上述试验得知, 选择15次水反洗后再进行CEB既可以有效的防止超滤膜污堵, 又可以有效节约药剂和减少反洗水的用量。

结论

超滤膜CEB时单纯的碱洗或者酸洗, 膜压差上升较快, 导致膜过早需要进行化学清洗。CEB步骤改成碱洗之后紧接着酸洗, 可以使超滤膜保持较稳定运行, 同时根据进水水质的情况合理的安排CEB的间隔可以在有效保证超滤膜运行性能的前提下, 节约用水和化工药剂的消耗, 从而做好既延长了膜的运行周期, 延长膜元件使用寿命, 有降低了运行成本。

摘要：工业上超滤膜进行CEB时使用了盐酸、烧碱、次氯酸钠溶液, 对超滤膜CEB时投加盐酸、烧碱和次氯酸钠的程序以及水反洗次数进行了研究。结果表明, 超滤膜CEB时单纯的碱洗或者酸洗不能达到好的处理效果, 先碱洗后接着酸洗超滤系统可以稳定运行。而结合适当的水反洗次数超滤系统能更稳定运行。

关键词：超滤膜,CEB,水反洗,膜污染