电厂用水超滤处理中膜污染化学清洗技术及应用

夏守庆（华电莱州发电有限公司，山东 莱州 261400）



电厂用水超滤处理中膜污染化学清洗技术及应用

夏守庆
（华电莱州发电有限公司，山东 莱州 261400）

摘 要：本文以煤矿矸石电厂中的化学除盐水实验工程为研究对象，研究并分析了超滤装置的工艺和运行模式，并且对超滤装置运行处理中膜污染产生的原因和膜污染类型进行研究分析，根据研究结果提出解决膜污染的化学清洗方案和清洗控制的参数，从而为电厂用水超滤处理工艺的运行和维护提供更坚实的依据。

关键词：用水；超滤；膜污染；化学清洗技术

随着我国很多电厂用水量的增大，对用水的质量也提出了更高的要求，同时对膜污染的清洗技术也有很大的需求，用水超滤处理技术在化学除盐水的清洗方法中应用得越来越广。以某煤矿矸石电厂为例，其电厂中的用水就采用了超滤处理技术，规模在59L/h，在其处理过程中，超滤膜元件极容易被盐垢、胶体、微粒等物质污染，从而造成膜孔堵塞，影响出水量，从而严重地影响用水质量，要解决这类问题，最好的办法就是要对膜孔和膜元件进行定期的检查和清洗，从而保证用水质量，提高使用寿命，降低成本。

一、化学除盐水系统的工艺流程

煤矿矸石电厂的化学除盐水处理的工艺流程为：自来水通过变频泵，通过130μm的保安过滤器，达到超滤装置，然后进入清水箱中，再进入清水泵，最后达到离子交换器。其中超滤装置采用的是国外进口的醋酸纤维中空膜，膜口直径在0.02μm左右，同时超滤装置还通过两组过滤单元，由一组反洗单元和一组化学清洗单元构成，每一组的出水量都控制在30L/h，超滤装置主要的仪表包括出水余氯仪，反洗余氯仪，出水氧化还原电位仪以及温度计和压力表。

二、化学除盐水系统的运行方式

超滤装置的来源是自来水，全程为全量过滤，意思就是说自来水在运行过程中不会排放污浓水，进入膜管的水在压力的作用下全部穿过膜表面，在定期反洗和化学清洗的过程中将膜表面的污垢去除。其装置在运行过程中，每一个小时就会进行一次反洗，其流程为：管路冲洗、盘式过滤器反洗、加氯反洗、脱氯反洗和化学清洗等。其清洗过程中，主要对进出水污浊程度，反洗余氯、出水余氯和膜筒进出口的压差等数据进行分析检测。

三、化学除盐水系统的清洗方法

超滤装置大概在运行3～4个月后，每项运行的数据参数都会发生很大的变化，例如进水压力一般在50kPa左右，而通过一段时间的运行后就会升高到80kPa，出水流量一般为30L/h，一段时间后会将为24L/h，膜透过率一般在122L/（m2·h），一段时间后降为86L/（m2·h），只有膜筒出水压力会一直保持在30kPa。

（一）药剂选择

超滤装置中经常使用的化学清洗剂为酸、碱、氧化剂等。酸类清洗剂可以对氧化铁、金属硫化物、碳酸钙等进行有效清除。碱性清洗剂主要可以清除磷酸盐和氢氧化物，碱性清洗剂可以让沉淀物乳化和分散，从而轻松清洗。螯合剂常用的种类有柠檬酸和EDTA。EDTA用于去除有机物，柠檬酸可以清除螯合铁离子，尤其是在酸性溶液中的螯合铁离子。氧化剂的主要清洗成分是次氯酸钠，主要可以对细菌和藻类等物质进行清除。此外，甲醛也是清除细菌和藻类的有效物质，但是因为对人体刺激过大，不利于人体健康，所以一般不会使用，在使用过程中，也要有专业人士进行操作，使用过程中要谨慎小心。

（二）水质分析

选择适合的清洗剂，要想将超滤装置清洗得非常干净，达到使用的最佳效果，就要先对污染物质进行分析，了解污染源。因此，在进行化学清洗之前，要先对超滤装置进出水和反洗水进行检测分析。超滤装置在运用一段时间后，反洗余氯仪的溢流管和电极都有明显的红褐色物体，县出水余氯仪和溢流管和电极则出现绿色粘滑的物体，通过对两种物体的检测可发现，红褐色物体的组成为铁铝化合物，而在对绿色物体进行检测时，将绿色物体放在坩埚内进行燃烧会溢出蛋白质的味道，又将绿色物体放在10%左右的盐酸溶液中，发现不易被溶解，但是绿色变成了白色，从而检测出绿色物体中含有有机物。而超滤装置的膜筒中最常见的附着物就是有机物、铁、胶体硅等，先前已经提到，超滤装置的制作材料为醋酸纤维，因此对酸碱度的耐受力不是很强，不利于使用氢氧化钠进行清洗，但是在考虑清洗成本后，最终选择了EDTA配合磷酸三钠进行碱洗，再搭配柠檬酸，可以偶尔使用次氯酸钠进行清洗。

（三）清洗方法

在清洗方法中需要注意的是：在进行化学清洗之前，要把整个系统管道和溶液箱清洗干净。清洗过程就是将超滤装置暂停运行，关闭进水气动阀和手动阀，再打开清洗装置中的出水阀和回水阀，在整个清洗过程中要密切关注清洗液的温度、pH值以及颜色和压力的变化。

EDTA的清洗方法，就是要根据溶液箱和管道的体积，用超滤装置的出水搭配1%的EDTA溶液，用磷酸三钠将pH值调节到10～11，开启化学清洗泵，将出口压力调整在0.05MPa～0.06MPa，让清洗液在超滤膜筒中可以循环清洗。

柠檬酸清洗方法，就是搭配1%的柠檬酸溶液，按照碱洗的操作方法进行清洗，采用的是动态循环和静态浸泡相结合的方式。

次氯酸钠溶液清洗方法，就是将10%的次氯酸钠稀释后调配呈余氯在50mg/L～55mg/L的次氯酸钠溶液，同样是采用动态循环和静态浸泡的方式进行清洗，次氯酸钠溶液可以单一使用清洗，也可以在进行酸洗后使用，选择方式要根据超滤装置被污染的程度进行分析。

（四）参数控制

压力的控制，就是要在化学清洗过程中，将泵口压力控制在50kPa～80kPa，就是要跟膜筒正常运行中的进口压力持平，只有保持压力一致，才能保证压力过大，从而将膜筒损害，在清洗过程中还要保证清洗流量在20L/h左右。

碱洗中pH值的控制很重要，先对清洗液的pH值进行检测，如果pH值指数明显降低，水命碱在对有机物进行溶解，就要加入碱使pH值恢复到10～11。与此同时，还要对清洗容器中的清洗液进行观察，颜色发黄、变深并且产生大量气泡的时候，才能证明清洗效果达到最佳状态。

酸洗中pH值的控制也非常重要，如果清洗液中的pH值过高，证明酸被大量消耗，应该添加柠檬酸使pH值保持在3～4。同时清洗中，清洗液颜色变为红褐色，说明超滤装置被铁污染。

对清洗效果的检测，就是要在清洗结束后，对超滤装置的压力差、出水流量等数据进行检测，将数据恢复到正常范围，这样可以提高用水的质量。

结语

通过对煤矿矸石电厂超滤装置的探究可以发现，超滤装置中的污染物可以用碱洗和酸洗结合，并且定期使用次氯酸钠清洗的方法，能够将超滤装置中的污染物清洗到最佳状态，单独使用酸洗或者碱洗都不能达到最佳的状态。水污染严重的水资源，含有较高的有机物，超滤装置只能除去大分子物质，因此不能作为水源，因此要时刻做好水质监督，降低水中有机物的含量。超滤装置的膜筒材料有很多种类，对于酸碱性的耐受度和抗氧化性都有不同的适应度，因此在清洗中必须要根据生产厂家的意见进行选择。

参考文献

［1］齐麟，赖冰冰，杨晓伟，等.浸没式超滤膜清洗技术及研究进展［J］.清洗世界，2015，31（8）：29-33.

［2］乔玉柏，邵嘉慧，何义亮，等.气液两相流方法对络合-超滤膜组件污染的清洗［J］.净水技术，2012，31（4）：92-97.

［3］杨胜全.海水淡化反渗透膜化学清洗技术浅析［J］.净水技术，2014，33（z1）：60-63.

［4］左剑恶，金银宝，何为军，等.微滤膜在油田采出水中的污染及清洗方法研究［J］.工业水处理，2011，31（2）：64-68.

［5］李军庆，李历，王文奇，等.膜分离技术在食醋澄清中的应用［J］.中国酿造，2012，31（11）：142-146.

中图分类号：TU991

文献标识码：A