浅析PVDF超滤膜的污染及清洗方法的确定①

赵彬

（国家电投阜新发电有限责任公司 辽宁阜新 123000）

膜生物反应技术作为一种现代化分离技术手段，在水处理中得到了广泛应用，不仅有效地提高了水处理质量和效率，此外在推动国民经济进一步发展中也发挥了重要作用。但不可否认的是，在长时间使用过程中，PVDF超滤膜会出现一定的污染，在缩短膜使用寿命的同时，给企业效益也造成极为不利的影响，因此为确保系统运行质量和效率，有效解决膜污染问题，通过采用合理清洗技术和方式定期对其进行清洗，是不断提高系统运行可靠性的重要战略基础。

1 废水处理工艺中膜生物反应技术的基本原理

简单来讲，作为一种新型污水处理技术，以分离膜组件的配合为依托、以二沉池技术和生物处理技术为基础，结合膜分离技术和生物反应器的膜生物反应技术被广泛应用于环境工程污水处理，与传统单一化处理模式相比，膜生物反应技术的应用不仅具有良好的实效性和使用性，从根本上显著地提高了污水处理效率，与此同时在增加污水转换率、缓解当前水资源短缺问题中也发挥了重要性作用。

膜生物反应技术是以膜分离技术为基础，通过合理化应用膜生物反应器进行污水处理的一种现代化处理技术手段，相比传统污水处理技术，运行操作平稳、便捷，占用空间小以及可操控性强是这种污水处理技术的显著优点。

2 现阶段PVDF超滤膜污染物类型及形成原因

经大量调研数据分析可知，自20世纪60年代兴起的PVDF超滤膜技术作为一种分离技术，初期主要用于电子和半导体纯水分离，而后经过不断的探索实践，被广泛应用于电力及其他工业中，并在多个领域取得了突破性进展。与传统超滤膜相比，PVDF超滤膜具有如下应用优势——伸长率极高、不易断丝；耐酸碱性很好、抗污染性强、耐化学清洗及耐高浓度的余氯溶液；全自动化无间断连续运行；全密闭流程、无恶臭现象；操作维护简单、化学品消耗量少、生产成本低；滤液质量好且稳定。但就目前来看，PVDF超滤膜在使用一段时间后，受诸多不可控因素的影响会出现污染症状，在缩短使用寿命的同时，工程整体效益也势必将受到一定阻碍，据调查导致PVDF超滤膜出现污染症状的主要原因除了膜本身原因、膜性能损伤、水质、膜清洗不及时以及操作不规范等因素外，污染物的存在也是引发PVDF超滤膜污染的重要原因。

2.1 化学污染

在PVDF超滤膜使用过程中，由于水中含有的大量的Ca2+、Mg2+、Ba2+等金属阳离子以及HCO3－、CO2－、SO2－等酸性阴离子，当离子含量达到一定程度后，就会与水中其他物质进行反应，最终形成化学垢，进而在影响PVDF超滤膜使用寿命的同时，对于产业可持续发展目标的实现也造成一定影响。

2.2 颗粒和胶体污染

据调查PVDF超滤膜在使用一段时间后，表面会形成一层凝胶层，倘若工作人员未能将其及时清理亦或是忽视了凝胶层对PVDF超滤膜的影响，在影响水处理效果的同时，甚至导致堵塞问题的出现。就目前来看，天然水中由于含有SiO2杂质，当其附着到凝胶层后倘若未及时进行清理，就会导致硅酸盐垢的形成，再加之膜分离阶段，金属物质浓缩、溶液pH的改变会使得属氧化物的大量沉积，造成堵塞问题，影响PVDF超滤膜使用效率。

2.3 微生物污染

众所周知在水中含有大量的微生物，而这类物质常常会附着到PVDF超滤膜表面，由此在缩短PVDF超滤膜使用寿命的同时，影响企业的经济效益和社会效益。与化学污染和胶体污染相比，微生物污染的污染速度较快，主要是因为微生物的繁殖速度快，此外相比前两种污染物类型，在清洗过程中微生物污染的清洗难度相对较高。

3 废水处理工艺中膜生物反应技术的具体应用

3.1 曝气生物滤池技术

目前来看在环境工程污水处理中，曝气生物滤池技术是膜生物反应技术应用中最常用的一种技术手段，与其他几种处理技术相比，这项技术的应用不仅能有效处理洗涤剂、胶体等类型的杂质，与此同时在降低污水处理负荷、降低生物膜导致的污染问题发生率以及提高污水各环节处理工作质量等方面都具有显著意义。

3.2 EGSB-MBR 组合技术

作为一种组合型技术手段，采用膨胀颗粒污泥床的EGSB技术和膜生物反应技术——MBR技术就单一处理效率而言都是十分显著地，但随着近年来国家工业化和城市一体化建设进程的快速化发展，环境工程作业成效受到了各界的高度关注。为显著提高污水处理效率，降低高浓度工业有机污水中的各类有机杂质，将两种技术进行有机结合，先利用EGSB反应器取出废水中的大部分的化学需氧量，而后在利用MBR技术对废水有机物进行讲解处理，以此来达到预期废水处理目的。

3.3 动态内循环反应技术

在当前城乡一体化建设进程不断加快的新市场经济常态下，随着经济的快速化发展，将膜生物反应技术实践于环境工程作业中现已迫在眉睫，但对于某些经济欠发达地区，为确保污水处理工作的有效落实，利用廉价的微网材料作为膜基质的动态内循环反应技术得到了广泛应用。经大量调研数据分析可知，这项技术的应用虽然具有造价低、可形成一种可循环利用体系的优势外，却也存在着易导致错流速度降低的弊端，针对上述问题基层产业机构和相关主管部门可通过采取更改对曝气装置结构的设计的方式进行处理。

3.4 气浮等膜生物反应组合技术

气浮等膜生物反应组合技术作为一种组合工艺，相比曝气生物滤池技术以及动态内循环反应技术，在一定程度上它不仅能有效降低水中各类杂质含量，与此同时在去除不可降解的胶体与难以溶解的物质，缓解生物处理作业压力等方面而言也发挥了重要性作用。除此之外经大量调研数据分析可知，气浮等膜生物反应组合技术的最大应用优势在于满足多种作业环境的处理要求。

4 目前PVDF超滤膜清洗技术的常见类型

产水流量、产水背压、回收率、温度等是PVDF超滤膜水处理装置的主要运行参数，在PVDF超滤膜技术应用过程中，基层产业机构和相关部门可根据运行参数的稳定性与否，对膜是否存在污染问题进行判断，即通常而言当出现如下症状时，基层产业机构和相关部门需做好清洗工作，即——产水流量减少、产水水质降低、透盐率增加、给水压力增加以及系统各段之间压差明显增加。

4.1 清洗方式

目前来看，在进行PVDF超滤膜清洗过程中，常用的清洗方式主要有两种，即——在线清洗和离线清洗，为确保清洗的科学性、合理性和有效性，基层产业机构和相关部门的工作人员，需根据实际需求采取合适的清洗方式，以确保清洗工作的有效落实。

4.1.1 在线清洗

通常而言在线清洗主要用于PVDF超滤膜污染度相对较低，即这种方式的使用主要是为了对反渗透系统进行日常保养和维护，在操作方面具有清洗简单、成本低廉以及作业便捷的优势，是目前一种较为常规的清洗方式。但与此同时不可否认的是，受运行设备自身的条件性制约，在线清洗方式的使用往往难以取得预期清洗目标，效果也不甚理想。

4.1.2 离线清洗

一般来讲离线清洗主要用于PVDF超滤膜污染度相对较高，具体而言，它是通过将PVDF超滤膜元件从运行系统中拆下，使用专用的清洗设备进行清洗，在操作难易度以及清洗成本方面，都相对较高，但清洗效果却也较为显著。相比在线清洗，离线清洗作业方式较为复杂，耗费的时间和成本也相对较高，一般来讲它只适用于对于清洗度有着严格要求的任务。

4.2 清洗技术

4.2.1 物理清洗

在进行PVDF超滤膜清洗作业过程中，物理清洗是一种最常用的清洗方式，在一定程度上它不仅具有显著的成本优势，此外它也能冲掉堵塞在膜孔内的污染物和侧膜表面的附着物，清洗效果也十分显著。目前来看常用的物理清洗方式有3种——低压高流速清洗、反压清洗以及这两种清洗方法联合使用，具体来看低压高流速清洗（低压力下提高流速）不仅能有效地降低溶质在膜面的附着时间，此外通过这种清洗手段还能有效地缩减料液和膜面之间的浓差，以此来延长PVDF超滤膜使用寿命；反压清洗（在膜一侧加压后反向透过膜）的使用，则从某方面而言能切实有效地规避料液侧膜溶质的附着，以此在延长膜使用寿命的同时，取得预期作业成效。

4.2.2 化学清洗

虽然物理清洗方式的应用具有一定的清洗效果，但在污染度较为严重亦或是化学垢较为厚重的情况下，物理清洗往往难以取得预期作业成效，而要想取得预期清洗目标，基层产业机构和相关部门的工作人员需采用化学清洗技术。简单来讲所谓的“化学清洗”，其实就是通过利用化学剂使其与污染物进行反应，分解成水溶物透过PVDF超滤膜的一种清洗技术。通过上述分析可知，化学垢的成分较为复杂，在化学清洗方式应用过程中，为了提高清洗效果，工作人员需将酸性（去除沉积的无机盐垢）、碱性（去除有机物和胶体污染物）两种药剂结合起来使用，并在严格按照“配置清洗液——低流量输入清洗液——循环——浸泡——高流量水泵循环——冲洗”的流程进行作业。

在应用化学清洗技术时，为了提高清洗的科学性、有效性，基层产业机构和相关部门的工作人员需在清洗前就做好水质调查工作，由此根据区域内水质差异选择合适的清洗药剂，以此在降低清洗成本的同时，保障清洗效果。

4.2.3 生物清洗

就目前来看，在进行PVDF超滤膜清洗过程中，除了物理清洗和化学清洗外，生物清洗也是现阶段部门采取的主要清洗手段，具体而言目前常用的生物清洗方式有两种，即——使用具有生物活性的清洗剂以及将生物剂通过特殊的方法固定在膜上。通过对比可知，目前在清洗过程中，酶制剂是使用频率最高的一种酶制剂，在有效切断蛋白质肽链的基础上，还能有效地脱除污染物中含有蛋白质的混合膜，为预期清洗目标的达成奠定良好基础。

5 结语

简而言之，PVDF超滤膜技术作为一种现代化分离技术手段，在水处理中得到了广泛应用，不仅有效地提高了水处理质量和效率，此外在推动国民经济进一步发展中也发挥了重要作用。但不可否认的是，在长时间使用过程中，PVDF超滤膜会出现一定的污染，在缩短膜使用寿命的同时，给企业效益也造成极为不利的影响，因此为确保系统运行质量和效率，有效解决膜污染问题，通过采用合理清洗技术和方式定期对其进行清洗，是不断提高系统运行可靠性的重要战略基础。