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1、污堵超滤膜元件的离线清洗和日常维护厕渡恭清洗世界CleaningWorld第26卷第7期2021年7月文章编号:16718909(2021)07000507污堵超滤膜元件的离线清洗和日常维护王绪文(华电新乡发电,河南新乡453635)摘要:华电新乡发电水处理预处理系统采用超滤净化工艺,系统运行2年后,超滤系统出现压差升高,出水量减少的现象,经过屡次试验分析,最终找出了超滤污染的原因,经过离线清洗,并制定了保证平安运行的措施,彻底解决了困扰超滤出水的问题.关键词:超滤;膜别离法;实验分析;清洗;日常维护中图分类号:TQ028.8文献标识码:Bof!flinecleaningandmaintena
2、nceoverhaulfordepositblockupofultrafiltrationmembraneselementGwen(HuadianXinxiangPowerCorporationLimited,Xinxiang,Henan453635,China)Abstract:TheultrafiltrationmembranewasemployedinHuadianXinxiangPowerCorporationLimitexperimentalanalyse.Thefluxproblemweresolvedbyofflinecleaningandmakingsafetymeasures
3、.Keywords:ultrafihration;membraneseparationprocess;experimentalanalyse;cleaning;mainte-nanceoverhall1超滤是以超滤膜为别离介质,在压强作用下,原料液中不同相对分子质量的组分有选择地透过超滤膜,对目的产物起别离,提纯和浓缩作用.由于其能耗低,无污染等优点,在化工,医药,食品等领域得到了广泛应用.应用超滤技术时,被处理原料液中的微粒,胶体离子和溶质分子等与超滤膜存在物理化学作用和机械作用,吸附或沉积在膜外表或膜孔径内,使膜孔径变小或堵塞,形成膜污染J.华电新乡发电水处理预处理系统采用超滤净化工艺.该
4、系统工艺流程设计为:石灰混凝处理后的矿井排水一清水箱清水泵一精密过滤器一超滤装置一净水箱一净水泵一活性炭过滤器一(参加复原剂)保安过滤器一高压泵一反渗透一除碳器一淡水箱一淡水泵一阳离子交换器一阴离子交换滤装置具体参数如下:超滤系统由50t/h超滤装置4纤维内压式/V107235一PMC,410支.收稿日期:20210531作者简介:王绪文(1974一),男,山东枣庄人,工程师,从事火力发电厂化学水处理技术管理方面的工作.?6?清洗世界第7期上述超滤系统在运行两年后,4套超滤装置的产水量明显下降,进水压力由初期投运时的0.08MPa上升至0.22MPa左右;进出口压差由初期的0.04MPa左右上
5、升至0.22MPa左右,压差上升了持目前的情况勉强运行,可以预见超滤系统的进水压力会进一步升高,超滤膜元件将会出现断丝以及足已经影响到整个水处理系统的平安运行.为了消除超滤系统污堵,解决制水受限问题,华电新乡发电于2021年2月对超滤系统污堵问题进行检查分析并清洗,制定相关技术措施.1膜元件污堵的现场检查在本次离线清洗之前,超滤装置中A,C两组产水量较低(其中A组产水流量已接近于0),进水压力接近于0.2MPa;而B,D两组产水量在2030t/h,进水压力最高到达0.23MPa,总体进出水压差均在0.18MPa左右,大局部超滤的反洗流量较设定值低许多且反洗进水压力较高,少数反洗流量接近于0.各
6、超滤膜组件运行参数如表1所示.表1超滤膜组件运行参数(1)在膜元件的上部和下部端盖上发现约有1rnm厚的砖红色物质,在端盖的中心管内部也发现少量的类似污染物,参见图3所示.(2)在超滤纤维丝端部,同样发现有约1mm厚的砖红色物质,且纤维丝的内孔径较正常时小了约一半左右,参见图5所示.(3)在超滤膜元件上下产水连接软管内有约0.5mm厚的灰白或黑色黏稠的物质.(4)在超滤膜元件上下进(出)水不锈钢弯头及阀门内部同样发现有1mm厚的砖红色物质.(5)局部膜元件因污染过于严重,压力过高,在运行过程中出现了端盖爆开的情况.(6)局部膜元件内部有腥臭味.(7)因超滤进水采用混凝石灰处理工艺,混凝处理采用
7、聚合硫酸铁和聚丙烯酰胺进行,疑心药剂过量有可能对超滤膜构成污染.2超滤膜元件污染的原因分析通过对超滤膜元件的解体检查和现场设备运行情况,具体分析如下.(1)超滤膜端面,中心管内壁,中空纤维丝内壁,验,特别对数个超滤膜进水侧,浓水侧出水口弯头进行了清洗试验.清洗结果显示,对铁污染有效的清洗药剂成功地将弯头上的污染物消除,并在此根底上调整了多种配方,选择其中效果最为明显并平安的配方使用.结合实验室分析,可以确认超滤膜元件的污染物中含铁成分较多.(2)在超滤膜出水管道(塑料软管)内壁有黑色融的试验证明,这些污染物应为有机物和微生物的混合物.对这些污染物进行的实验室化验,结果证明为有机成分含量较多.(
8、3)清洗实验过程中,从系统中携带出的一些黄色,灰黑色的污染物经放置后,有明显的臭味,这种机物,微生物污染的存在.(4)A组,C组清洗前的系统运行参数说明,其污染程度更为严重些,产水量以及反洗水量几乎为零,B组,D组那么有一定的水量;而清洗过程中那么发现,前者的铁污染要较后者更为严重,而后者的有机物,微生物污染那么较前者严重得多;由于有机物,微生物的污染清洗难度较大,后者的清洗时问实际上较前者增加了许多.(5)在超滤系统检查时所疑心的聚合硫酸铁,聚丙烯酰胺可能导致膜污染,在本次超滤膜清洗巾没有特别使用针对这些污染的药剂,因此尽管这污染物可能客观存在,但从总体数量上来比拟,相对来较少,在整个污染物
9、的成分中应不是主要因素.据此判定,总体上来讲超滤膜作为精密过滤器,其截留的污染物类型较为复杂多样,它们在整体上相互作用,最终导致了超滤膜的严重污堵.3超滤膜元件的离线清洗在清洗前,分别对A,B,C,D四组超滤膜元件的性能指标进行了测试.出水量测试条件:进水压力0.1MPa,浓水流量1.6t/h,反洗压力0.1MPa,完整性测试进气压力0.06MPa,保持10rain.结果显示,单支超滤膜元件的出水量根本都在2t/h以内,浓水压力0.02MPa左右,出水流量小于0.02MPa,反洗流量根本接近于0;超滤膜元件完整性测试中,A,c超滤膜元件在测试过程中,压力下降的速度较快,且进水侧液位变化较快.鉴
10、于上述超滤膜污染的严重程度,结合清洗试验得出的配方,为保证清洗效果,本次清洗全部采用离线逐个膜元件清洗的方式.1)停运解列一套超滤装置,将其中一支超滤膜元件完全隔离,并采用临时管道将清洗测试设备与超滤膜相连.2)准备KY一410,KY一420膜专用清洗剂和非氧化杀菌剂BSS881及相关清洗活性助剂假设干.3)分别使刚以上清洗药剂以及相关辅剂,并按照以管腔清洗法为主,其它清洗方式作为辅助配合进行清洗.4)对每一支清洗后的膜元件的测试结果做详细记录.不符合要求的要重新进行清洗,直至全部膜元件清洗数据满足要求.5)整套装置清洗完毕后,恢复每一支超滤膜元件下侧相关产水,进(出)水管道接口,翻开上侧相关
11、接口,用防腐自吸泵将BS881及KY410复配液送人膜元件内部,浸泡约24h后排出.6)恢复所有管道接口,检查连接无误后交付运行人员,并在启动过程中对运行参数进行适当调节至最正确状态,并对相关渗漏部位进行处理.在清洗的过程中将产水阀门关闭或局部关闭.在此清洗过程中,靠近进药端局部中空纤维丝工作程中兼有反洗的作用,主要对中空纤维丝管腔内壁进行清洗.此过程中,压力同样保持较低的水平,同样可以上下交替清洗.进水,以能够将清洗液带出膜元件为准(目的是:降低清洗过程中超滤产水量,并尽可能降低超滤膜表面的浓差极化,提高化学清洗效率),使得清洗药剂与超滤内部的污染物发生反响,清洗过程中可上下两端交替进药.清
12、洗世界第7期在进水压力低于0.1MPa的条件下,将药剂通过超滤出水端送入超滤设备内部,并保持清洗流量在较高的水平,通过超滤上下进水端将清洗液引入超滤内部,通过进水侧返回清洗水箱,保持循环,清洗过程可上下交替或同时进行.在此种方式下,分别由超滤的进水端和出水端,上下产水端构成回路,同时控制超滤产水侧压力略小于进水侧压力.此种清洗方式的优点是,尽可能降低超滤清洗过程中超滤中空纤维丝进,产水两侧的压力,使得清洗效率更高,并降低膜元件的压密实程度.(1)清洗过程中,出于对超滤膜元件平安的考虑,全部清洗,快冲以及反洗过程的操作压力均保持在0.1MPa以内;(2)所使用的清洗剂KY410,420,430,
13、440以及局部盐酸等辅助药剂,以上药品均为适合超滤膜元件清洗的药品,同时整个清洗过程中pH均控制在211之间,以保证超滤膜元件的清洗平安;(3)膜元件在清洗过程中,通常每支需要进行56遍的清洗才能将大局部污染物充分溶解,并携带出超滤元件内部(污染较重的膜元件清洗液会逐渐变成黑红色,清洗的最后阶段,清洗剂的颜色不发生大的变化),如图1所示;(4)为保证清洗效果,每支膜元件在清洗过程中均采用了管腔清洗法,并流清洗法,反洗清洗法等多种清洗方式.(5)膜元件清洗的后期阶段,清洗液中会携带出大量粉末状,条状或线状的大量灰黑色,黑色或白色的污染物,这些污染物放置一段时间后有明显的臭味,参见图2所示.(6)
14、膜元件的反洗以及测试前的冲洗阶段,同样会有大量上述污染物被带出系统,单支膜元件的清清洗液由无色逐渐变成黑红色流量计和管道分别呈黑红色和红色图1清洗过程中清洗液的情况清洗过程中冲洗H来的大最条状,线状的污染物快冲过程巾携带出的污染物,里粉末状,沉积变泥汤状图2清洗过程中携带出膜元件的未完全溶解杂质洗转入测试阶段,以清洗液中没有任何杂质为准;(7)膜元件清洗后,膜壳端盖和密封垫洁净,无杂物,出水连接管洁净,参见图3,图4所示;第26卷王绪文.污堵超滤膜元件的离线清洗和日常维护?9?1一底部膜壳端盖内面膜:约0.51nllll厚的红色物质;2一超滤出水管端部接品:管件内部同样有红色的物质;3一超滤膜
15、进出水端盖接IJ:污染情况同1图3清洗前超滤膜端面l一超滤膜清洗后膜壳端盖:洁净,污染物全部去除;2一超滤膜端盖密封垫:洁净;3一超滤膜出水连接管:洁净图4清洗后超滤膜端盖内部状态(8)膜元件清洗后,膜元件中空纤维丝清晰可见,端部环氧树脂密封胶和出水连接管均洁净无污染.请比拟图5和图6所示.1一超滤膜端面:被在量红色的物质所覆盖,中空纤丝内孔过流空间已显着减小;2一出水聚集管:内部也有一定量的红色污染物;3一水滴图5清洗前超滤膜端面1一超滤膜清洗后超滤膜端面:中纤维丝清晰可见,污染物全部去除;2一端总环氧树脂密封胶;3一超滤膜出水中间聚集通道图6清洗后超滤膜端面状态4超滤膜元件清洗后的性能洗后
16、超滤水处理装置性能检验结果列于表2.?10?清洗世界第7期AAABACADAEAFAGAHAIAJBABBBCBDBEBFBGBHBIBJCACBCCCDCECFCGCHCICJDADBDCDDDEDFDGDHDIDJ222222222223222222222第26卷王绪文.污堵超滤膜元件的离线清洗和日常维护?11?检验方法按照DL/Z952-2005(火力发电厂超滤水处理装置验收导那么?进行.在同样的测试条件下,单支膜元件的浓水压力,产生压力和出水量在清洗前后9.5t/h左右,浓水压力达0.070.08MPa,出水压力0.03MPa,全部40支膜元件的测试结果根本接近,说明膜元件性能根本恢复
17、,单套超滤产水达90t,满足单套超滤膜组件(10支膜元件)额定出力50t/h的要求.5洗后维护保养措施为保证超滤装置在清洗后性能持续稳定,华电新乡发电制定了以下维护保养措施.(1)通过对超滤进水前预处理系统中取水分析,初步查明超滤预处理系统中所带来的氧化铁等污染物来源于进水管道.进水pH为7.58.3,该段进进水又为间断运行制水,启动冲刷有可能将铁腐蚀产物带至超滤系统.针对上述原因,新乡公司将超滤进水碳钢管道更换为不锈钢管道,以防止铁腐蚀产物产生.(2)超滤膜元件作为一种精密过滤的器具,在其截留污染物的过程中不可防止地会有各种各样的污染物被截留,并随着运行时间的增加污染会不断恶化.这就需要在运
18、行过程中对各种参数进行标准,尽可能防止出现运行压差过高对中空纤维丝造成损伤.为此标准单套超滤运行参数:正常运行状态下的出水流量范围4055t/h;正常运行状态下的跨膜压差范围<0.IOMPa;正常运行状态下的回收率90%95%;反洗状态下的进水流量80t/h;反洗状态下的进水压力<0.1MPa.(3)在超滤膜元件清洗完毕后,正式投运之前应更换超滤前保安过滤器的滤芯,保证超滤系统的进水量到达60t/h左右.(4)在超滤进水量小于60t/h或保安过滤器进出口压差大于某一数值(根据运行过程中运行记录的统计结果来确定)时,及时更换保安过滤器滤芯,确保超滤膜元件的进水水质.(5)超滤产水量到
19、达50t/h左右,超滤进出水压差大于0.05MPa时,应停运超滤膜元件,进行在线清洗.(6)当超滤进出水压差大于0.1MPa时,应停运超滤膜元件,进行离线清洗.情况下运行超滤设备,防止因压力过高对纤维丝造成损伤.(8)定期(暂定2月)对超滤膜元件进行杀菌.(9)继续探讨优化超滤进水优化处理方式,包括石灰混凝处理的加药优化调整,减少可能导致膜元件污染的因素.6结束语华电新乡发电超滤单支膜元件,经过详细分析论证,通过清洗模拟实验,进行离线清洗,单支膜元件的性能参数已根本到达新膜的水平,系统启动后运行良好,通过制定超滤运行维护措施,保证了超滤预处理的正常运行.参考文献究进展J.河北工程大学(自然科学版),2021,26(2):98.fouledreverseosmosismembraneelementusedinabrackishwatertreatmentplantJ.WaterResearch,2007,41(7):39173923.2005火力发电厂超滤水处理装置验收导那么S北京:中国标准出版社.2005.