海水淡化中超滤装置的维护方法浅析马贵霞

海水淡化中超滤装置的维护方法浅析马贵霞

马贵霞

（大唐山东电力检修运营有限公司山东青岛266520）

摘要：超滤装置在运行过程中通过超滤膜会吸附海水中的悬浮物、胶体、大分子微生物等杂质，为了彻底去除膜筒内沉积的污染物，提高超滤运行效率和使用寿命，必须定期对超滤膜系统进行化学清洗。化学清洗一般分为酸洗和碱洗，在超滤日常维护中，碱洗效果较好。本文结合实际操作经验提出了清洗药剂和清洗周期的确定方法，并给出了超滤清洗工艺过程中需要注意的事项。

关键词：海水淡化超滤清洗维护

1前言

近几年，随着海水淡化超滤装置预处理技术不断的发展，超滤装置在火力发电厂化学除盐处理中的应用越来越广泛，由于该技术克服了反渗透传统预处理工艺出水水质不稳定、胶体和溶解有机物去除效果差以及使用多种化学试剂等诸多缺点，因此，很多国家也将该技术作为一种解决海水预处理的重要途径。

超滤装置在正常运行过程中，不可避免地会被无机盐、胶体、微生物、细菌、有机物等所污染，若不及时地清洗掉这些杂质，将导致运行和维护费用、能耗及造水成本的增加，还将影响到出水品质，降低装置使用寿命。

当前，解决该问题最有效的方法就是对膜定期进行化学清洗。通常采用柠檬酸、EDTA+磷酸三钠、次氯酸钠等这些药品对超滤装置进行清洗。

2超滤技术相较于其他传统技术的优点

以超滤（UF）作为RO的预处理可构成UF/RO集成技术新型的毛细管型UF膜，可以处理高度污染的表层海水，该膜的特点是具有频繁、短时、自动清洗膜的功能。其UF膜为毛细管状（中空纤维），截留分子质量为150~200x103u，可确保RO在高通量和高截留率下操作预处理能耗约为0.15~0.3，淡化水成本约可降低10%。

1）能够截留海水中固体悬浮物，胶体和微小细菌，降低淤泥污染指数（SDI），使得UF出水水质稳定，不受原水水质变化的影响；

2）可取代传统预处理工艺中的多个步骤，空间利用率高，与传统预处理相比，可节省约50%的空间，且操作工艺简单可靠；

3）减少对环境的影响，传统预处理工艺需加入若干化学试剂（如絮凝剂、杀菌剂等），且最终随浓水排放，无论哪种排放方案，均会对环境产生不利影响；采用UF技术后，化学试剂的使用量大幅度减少，从而减轻环境压力。

3超滤膜污染的形成

一般认为，膜污染可分为物理污染与化学污染。物理污染包括膜表面的沉积和膜孔孔内的堵塞，这与膜孔结构、膜表面的粗糙度、溶质的尺寸和形状有关；化学污染包括膜表面和膜孔内的吸附，这与膜表面的电荷性、亲水性、吸附活性及溶质的电荷性、亲水性及在溶液中的溶解度等有关。

海水对UF膜造成污染的物质主要有无机盐、有机物、胶体和细菌等。这些物质与膜存在物理化学作用或机械作用，在膜表面或膜孔内附着、沉积，使膜孔径变小或堵塞，造成了UF膜不可逆污染。

4超滤装置的清洗与维护

4.1化学清洗药剂选择

超滤装置常用的化学清洗剂主要有：酸、碱、氧化剂。酸清洗剂主要去除氧化铁、金属硫化物、碳酸钙和磷酸钙等；碱清洗剂主要有：磷酸盐和氢氧化物，碱清洗剂可使沉淀物松动、乳化和分散；氧化剂主要是次氯酸钠，以去除膜筒内的细菌、藻类。

1）酸洗：酸洗液一般采用pH≥1的盐酸或柠檬酸；

2）碱洗：0.04％的氢氧化钠、200ppm次氯酸钠、0.1~0.5%EDTA，pH≤12；

4.2化学清洗方法

化学清洗前应先淡水冲洗整个系统的管路和溶液箱，然后关闭进水气动阀和手动阀，打开化学清洗装置出口阀和回水阀。清洗过程主要监测清洗液温度、pH值、清洗压力和颜色变化。以下是几种药剂的清洗方法：

1）EDTA碱洗。按溶液箱及管路体积，用反渗透产水配制好1.0%的EDTA溶液，并用磷酸三钠调节pH值为10左右。起动化学清洗泵，调整出口压力在0.05MPa左右，使清洗液在超滤膜筒内循环。化学清洗液约有3/4由原水端回流至化学清洗箱，另外1/4清洗液透过超滤膜由回流阀进入化学清洗箱。以动态循环与静态浸泡相结合效果较好。

2）柠檬酸酸洗。将配制好1%的柠檬酸溶液，用氨水调节溶液的pH值为3左右。参照碱洗操作，也采用动态循环与静态浸泡相结合。

3）次氯酸钠清洗。将次氯酸钠浓溶液稀释至200ppm的稀溶液，配制成余氯约为50mg/L的次氯酸钠溶液。次氯酸钠清洗可以单独进行，也可在酸洗后进行，要看超滤装置受微生物污染程度而定。

4.3清洗过程控制

1）碱洗过程。监测清洗液的pH值，如降低较多，说明碱在溶解有机物，需加碱使pH值恢复到10.5左右。观察回到清洗溶液箱的清洗液，颜色发黄、变深并出现大量泡沫时，表明清洗效果较好。

2）酸洗过程。若清洗液的pH值升高较多，说明酸被消耗，应添加柠檬酸至pH值恢复到3.0左右。清洗液颜色出现红褐色，表明超滤膜中有铁污染，氧化铁与柠檬酸络合生成柠檬酸亚铁胺络合物。

具体清洗步骤如下：

1）关闭所有自动控制阀；按要求配置好清洗液，打开清洗入水阀和清洗浓水出水阀，启动循环泵，循环冲洗60分钟；

2）测量清洗水pH值。如果pH值发生明显变化，添加相应药品，调整pH值到规定值；直至pH值稳定；

3）浸泡60分钟；

4）将清洗浓水出水阀和产水侧清洗出水阀开度均调至一半，打开清洗入水阀，启动循环泵，错流清洗30分钟；

5）重复1～4步；

6）把清洗液排空，用清水冲洗至系统pH为中性或无NaClO残留为止。清洗中要做好记录，观察清洗后压差是否恢复，否则改变药剂配方，重新清洗至压差恢复正常。清洗过程中要控制进水压力小于0.08MPa。

4.5确定清洗周期

膜筒生产厂一般要求膜筒进出水压差超过规定值时对膜筒进行清洗。为尽可能提高超滤膜的清洁度，将超滤装置的清洗改为定期清洗。同时采用了逐渐缩短清洗间隔的方法确定最小清洗周期，由开始的3个月清洗1次缩短为2个月清洗1次，最后根据实际运行情况确定1个月清洗1次，另外，根据超滤装置被微生物污堵情况，不定期用次氯酸钠进行清洗。此外，根据不同季节水源特点，考虑超滤装置前后水处理设备情况，结合进出水水质中铁、有机物等含量，并注意观察在线仪表溢流管上的附着物，适当调整清洗药品和清洗周期。

5结论

超滤装置膜筒内的污物，用碱洗与酸洗相结合，并附加定期用次氯酸钠清洗效果较好；其次静态浸泡与动态循环的交替清洗效果较好。

无论膜两侧压差大小如何，都应定期进行化学清洗，以确保透水水质的安全。次氯酸钠是一种碱性清洗剂，因此用EDTA碱洗时，加入次氯酸钠既可调节pH值，也可达到清洗的作用。酸洗清洗液的pH值一般控制在2~3，碱洗清洗液的pH一般控制在11~12.。

清洗结束后，要用清水彻底冲洗清洗系统管道和溶液箱，防止腐蚀。化学清洗箱出口必须配备保安过滤器，防止因清洗药剂不纯或在配药过程中带入大颗粒固体杂质，以免造成膜筒堵塞或损伤。

超滤膜筒材质种类繁多，耐酸碱、抗氧化性、化学稳定性不同，清洗时必须结合膜的材料和膜生产厂意见，对清洗药剂进行选取及工艺调整。

参考文献

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[3]马敬环等，无机陶瓷膜错流超滤海水污染机理研究，《盐业与化工》，2009年6月第3期.

[4]周赤忠等，当前海水淡化主流技术的分析与比较，《电站辅机》，2008年12月第4期.

[5]杜慧玲等，反渗透海水淡化的预处理技术研究进展《天津化工》，2008年11月第6期.