微濾系統膜污染的分析及對策

肖 麗

（浙能樂清發電有限責任公司，浙江 溫州 325609）

微濾系統膜污染的分析及對策

肖 麗

（浙能樂清發電有限責任公司，浙江 溫州 325609）

通過對電廠微濾系統運行中維護性清洗和化學清洗的分析比較，針對微濾裝置的污染情況，提出了優化微濾系統運行的有效方案。采用酸性和堿性維護性清洗交叉進行的方法可以有效改善微濾裝置的運行工況，延長微濾化學清洗的周期。

微濾；維護性清洗；透膜壓差；化學清洗

1 概述

1.1 微濾基本原理

微濾是以靜壓差為推動力，利用篩網狀過濾介質膜的“篩分”作用進行分離的過程，過濾范圍為0.03~15μm，介于常規過濾和超濾之間[1]。在海水淡化技術運用中，微濾通常作為反滲透裝置的預處理系統，用于深度凈化反滲透裝置的進水。

膜污染是指處理物料中的微粒、膠體粒子或溶質大分子與膜存在物理、化學作用或機械作用，在膜表面或膜孔內吸附、沉積，造成膜孔徑變小或堵塞，使膜透過流量與分離特性產生的不可逆變化[2]。在實際運行中通常用透膜壓差表征微濾膜的污染程度。隨著海水淡化技術的廣泛運用，微濾膜污染問題及其處理受到了廣泛關注，在實際工作中也積累了越來越多的經驗。

1．2 微濾系統概況

浙能樂清發電有限責任公司（以下簡稱樂清電廠）采用微濾作為反滲透系統的預處理工藝，工藝流程為：原水→反應沉淀池→清水池→盤式過濾器→微濾裝置→反滲透系統。微濾裝置采用日本旭化成的MicrozaTMUNA-620A型中空纖維微濾膜及膜元件。裝置共8套，每套60個膜件，為外壓式過濾。每套裝置最大產水量為290 m3/h，系統水回收率為93.6%。每套裝置獨立運行，可根據進水水質以全量過濾和錯流過濾兩種方式運行。系統設置為每運行0.5 h自動反洗加空氣擦洗1次，每24 h進行1次維護性清洗，根據實際透膜壓差變化情況進行化學清洗。

2 運行中遇到的問題及原因分析

2.1 日常運行

樂清電廠微濾裝置自2007年投運以來，運行良好，出水濁度基本保證在0.5度以下，但一直存在微濾膜污染的問題，且每天的維護性清洗效果甚微。2009年4-7月某套微濾透膜壓差的變化趨勢如圖1所示，28.6 kPa和30.4 kPa是微濾裝置化學清洗后當天的透膜壓差數據。

從圖1可見，每次化學清洗后透膜壓差有明顯下降，說明化學清洗的效果不錯。但是運行一段時間后透膜壓差就會明顯上升，說明微濾膜又很快被污染，而每天維護性清洗后透膜壓差基本未降低，可見常規的維護性清洗效果不佳。

圖1 透膜壓差隨時間的變化趨勢圖

2．2 微濾透膜壓差大的原因分析

2.2.1 污染物性質

樂清電廠海水沉淀預處理系統目前采用的絮凝劑是三氯化鐵。由于不同時段的進水流量和進水水質波動很大，絮凝劑投入量難以控制，使未沉降的雜質和未反應完全的絮凝劑隨水流進入微濾系統，并慢慢沉積在系統的管道和膜絲通道中。微濾裝置運行一段時間后，就能觀察到微濾膜進水處透明短管內壁上的污垢顏色不斷加深，由土黃色逐漸變為深褐色甚至黑色。正常運行時，每套微濾膜每隔30 min反洗一次，但反洗后污垢并沒有明顯溶解和脫落，透膜壓差也沒有減小，說明微濾裝置中的污染物粘附力很強，常規水力沖洗幾乎不起作用。通過分析微濾裝置的進水水質和觀察膜柱上污染物的顏色，可初步判斷污染物主要是鐵的化合物等無機鹽類。

2.2.2 維護性清洗

維護性清洗是用低濃度藥品對膜進行短時間清洗（同時伴隨空氣擦洗），是對膜的日常維護，目的是殺滅微濾系統中的微生物，防止膜表面的微生物污染，使膜表面保持比較清潔的狀態，彌補清水反洗的不足。微濾系統的維護性清洗是自動進行的，每24 h進行一次，每次約2 h。樂清電廠維護性清洗采用400～500 mg/L的NaClO溶液。

2.2.3 化學清洗

膜系統長時間連續運行后，維護性清洗將無法徹底清除污染物積累，使膜系統的透膜壓差增大，產水量明顯下降，此時需要徹底的化學清洗。實際運行中，當微濾系統透膜壓差超過150 kPa時，就要進行化學清洗。化學清洗分堿洗和酸洗兩個步驟，堿洗使用0.5%NaOH和1 000 mg/L NaClO構成的混合溶液，清除微生物和其他有機污染物，酸洗使用0.5%～2%的檸檬酸清洗劑，清除無機鹽垢等。清洗過程中先進酸、后進堿，控制溫度30℃，酸浸泡時間為60 min，堿浸泡時間為120 min，并進行多次循環。微濾裝置化學清洗效果相當明顯，能徹底清除膜元件的內部污垢，清洗后膜的使用性能可以恢復到最佳產水狀態。

2.2.4 兩種清洗方式的比較

維護性清洗和化學清洗的主要區別在于化學清洗不僅采用了堿性藥劑，還有酸性藥劑。在化學清洗過程中發現，微濾膜透明短管上原有的深褐色污垢在堿洗循環和浸泡后并沒有溶解或剝離，但經過酸洗后逐漸溶解脫落，并能隨清洗液排出。可見，這些深褐色的污染物是易溶于酸而不易溶于堿的無機鹽類。圖2為經過酸洗后某根微濾膜進口透明管顏色的變化對比。

圖2 微濾膜進口透明管酸洗前后的顏色對比

因此，選擇有效的酸洗方法對微濾膜進行定期清洗，控制無機鹽類在膜絲內的沉積量是降低膜的透膜壓差、恢復膜通量的有效措施。

3 改進措施及效果

3.1 改進措施

查明原因后，樂清電廠對微濾系統維護方式作了如下改進。

（1）分析微濾裝置透膜壓差上升趨勢、預處理水質和實際工作強度，日常維護性清洗仍采用NaClO溶液，濃度提高到1 000～1 500 mg/L，以確保微濾膜內不易滋生細菌，避免微生物污染。由于檸檬酸不易溶于水，配制工作強度大，所以每周采用1%的檸檬酸做一次酸性維護性清洗，確保及時定期溶解和去除附著在微濾膜絲內部的無機鹽垢。

（2）加強沉淀預處理的管理和經驗總結。根據樂清灣海水常年濁度變化情況，以及反應沉淀池在不同進水濁度、不同水量下投加絮凝劑后水質變化規律，對反應沉淀池運行工況進行分析總結，依據不同的水質和進水量設定更加有效合理的絮凝劑投加量和最佳的污泥排放時間，提高絮凝沉降效果，進一步優化沉淀池的運行功能，提高出水水質，減少帶進微濾裝置的污染物。

（3）進行微濾系統化學清洗時，將酸洗的循環時間延長至120 min，使無機鹽類溶解更加充分，并且在清洗結束時由現在設定的一次性清水沖洗改為至少兩次淡水沖洗，在清洗后投入運行前至少兩次清水反洗配合空氣擦洗，以保證膜絲內的污染物能更徹底地去除。

3.2 改進效果

清洗效果主要通過透膜壓差和產水量判斷。樂清電廠自采用定期酸性維護性清洗等措施以來，微濾裝置運行狀態有明顯好轉。圖3為2009年采取改進措施后同套微濾膜透膜壓差變化隨時間變化的情況。

從圖3可以看出，該套微濾膜透膜壓差上升比較緩慢，與改進前相比，上升速率降低約67%，有效延長了微濾裝置化學清洗周期，提高裝置的使用效率，減少了酸堿廢液的排放。

圖3 改進后微濾透膜壓差隨時間的變化趨勢

4 結語

膜污染是膜系統運行過程中不可避免的問題，做好微濾膜污染的防治工作，是保證膜系統高效穩定運行的關鍵。由于污染物多種多樣，在實際處理膜污染過程中要細致分析污染物種類，明確其污染機理，從而選擇合適的防治方法，優化膜的性能，提高膜的壽命。

[1]韓曉寶．微濾膜的污染與清洗保養[J]．山西電力，2008（1）∶22－24．

[2]劉忠洲，續曙光．微濾、超濾過程中的膜污染與清洗[J]．水處理技術，1997，23（4）∶187－193．

（本文編輯：徐 晗）

Analysis and Solution of Microfiltration System Membrane Pollution

XIAO Li

（Zheneng Yueqing Power Generation Co.，Ltd，Wenzhou Zhejiang 325609，China）

This paper puts forward the effective proposals of operation optimization of microfiltration system based on the pollution of microfilter through the analysis and comparison between maintenance cleaning and chemical cleaning in the operation of the microfiltration system in power plant.And the acidic and alkaline maintenance cleaning in turn can help improve the operation of microfilter effectively and extend the cycle of chemical cleaning.

microfiltration；maintenance cleaning；differentialpressure ofmembrane；chemicalcleaning

TK223.5+21

：B

：1007-1881（2010）10-0047-03

2010-04-27

肖 麗（1981－），女，湖北隨州人，助理工程師，從事電廠化學運行工作。