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摘 要：超滤作为反渗透系统前级过滤设备，其运行的好坏，直接关系到后续水处理设备的运行状况。超滤膜的有效地清洗，是超滤系统正常运行前提保证。超滤清洗是一个极其复杂的物理化学过程，只有根据水质情况，选择适当的清洗试剂，并且控制好清洗过程中的各个影响因素，才能最大程度地恢复超滤膜的透水性能。本文主要介绍平海电厂超滤系统化学清洗过程及改进后的效果。
关键词：超滤；清洗；控制；调整
【分类号】：TU855
前 言：
超滤是以一种带有微孔的高分子滤膜为过滤介质的过滤方式。超滤膜采用表面过滤原理，每个运行周期都要进行反洗，但是反洗并不能完全清除膜表面所截留的污物。随着制水量的不断增长，水中的污染物会在膜表面逐渐积累，同时水中的细菌和微生物也会在膜表面及膜孔中大量繁殖，分泌粘液，排泄代谢产物，最终形成生物黏膜与各种胶体相混合的一种复杂的污染形式。当污物积累到一定程度后，超滤的进水压力就会逐渐升高，产水量随之下降，这时就需要用化学清洗的方法来恢复超滤膜的透水性能。
1 系统概况
平海电厂一期2×1000MW机组选用海水作为水源，选用了海水反渗透技术，沉淀池+超滤的预处理方式。本套超滤装置统设备包括：清水池、超滤升压泵、超滤保安过滤器、超滤装置、超滤水箱、超滤反洗水泵、超滤反洗保安过滤器，清洗系统包括：超滤清洗水箱、超滤清洗水泵、超滤清洗过滤器、外置电加热器。
我厂设计8套超滤装置，选用了日本旭化成公司生产的UNA-620A中空纤维膜。膜材质为聚偏氟乙烯，膜通量60L/m2.h，每套装置配有84支膜元件，额定出力为250m3/h，共672 支膜组件，总装置产水量达到了2000m3/h。整套超滤装置产水水质良好，对反渗透系统起到了很好的保护效果，大大降低了后续处理过程的运行成本，延长了离子交换系统的运行周期，提高了水处理整体系统的运行稳定性、经济性，切实做到了节能降耗。
2 超滤膜常用清洗方法
超滤膜在使用后，由于分离物质及其他杂质在膜表面会逐渐积聚，对膜造成污染和堵塞，膜的有效清洗是延长膜使用寿命的重要手段。常用的清洗方法有化学清洗、物理清洗两大类。
2.1 物理清洗方法：
等压清洗法：即关闭超滤产水阀门，打开浓缩水出口阀门，靠增大流速冲洗膜表面，该法对去除膜表面上大量松软的杂质有效。
反向清洗法：即清洗水从膜的超滤出口进入并透过膜，冲向浓缩口一边，采用反向冲洗法可以有效的去除覆盖面，但反冲洗时应特别注意，防止超压，避免把膜冲破或者破坏密封粘接面。
2.2 化学清洗法：利用化学药品与膜面杂质进行化学反应来达到清洗膜的目的。
碱溶液清洗：常用的碱主要有NaOH ，调配溶液的pH=10～12左右，利用水循环操作清洗或浸泡0.5h～1h后循环清洗，可有效去除杂质及油脂。
酸溶液清洗：常用溶液有盐酸、柠檬酸、草酸等，调配溶液的pH=2～3，利用循环清洗或者浸泡0.5h～1h后循环清洗，对无机杂质去除效果较好。
氧化剂清洗剂：利用1%～3%H2O2、 500～1000mg/L NaClO 等水溶液清洗超滤膜，可以去除污垢，杀灭细菌。H2O2和NaClO是常用的杀菌剂。
3 清洗工艺系统
清洗系统主要包括：超滤清洗水箱V=20m3，超滤清洗水泵Q=90m3/h、p=0.35MPa，超滤清洗过滤器Q=90m3/h、100μm，外置电加热器0.6MPa、P=405kW及其他附属设备。
清洗步序（以1号超滤为例）：
1） 检查超滤清洗水箱水源、加热热源应准备好（加热至40℃）。我厂UNA-620A膜使用上限温度为40℃，而膜筒中有水，系统管道、保安过滤器及膜筒会先吸热再散热，尤其在环境温度低的情况下散热更快，以致膜筒中的清洗液温度较低，故将清洗液加热器温度设置为40℃，以保证较好的清洗效果；
2） 打开1号超滤上排气动阀、下排气动阀放水，3分钟后关闭；
3） 清洗前准备：打开1号超滤清洗进水气动阀、打开1号超滤清洗浓水侧回流气动阀、打开1号超滤清洗产水侧回流气动阀，其余阀门全部关闭；
4） 配碱：启二级反渗透冲洗水泵、化学清洗碱计量泵，当清洗水箱液位升至2m时，停二级反渗透冲洗水泵、启海淡次氯酸钠卸药泵，添加300L次氯酸钠（约20秒），停海淡次氯酸钠卸药泵；
5） 碱洗循环：打开超滤清洗水泵，当pH=12开始计时，化学清洗碱计量泵继续运行，循环1小时，每隔20分钟打开1号超滤反洗进气气动阀进气，30秒后关闭。（我厂选用的旭化成超滤膜化学清洗时耐酸碱范围很广，为pH=1-14。）
6） 清洗液排放：停超滤清洗水泵，打开1号超滤清洗回流排放手动阀、超滤清洗水箱底排手动阀；
7） 置换：药液排放干净后，启二级反渗透冲洗水泵和超滤清洗水泵进行置换，5-10分钟后，置换结束；
8） 配酸：启动化学清洗酸计量泵，进行配酸，当超滤清洗水箱液位升至2m时，停二级反渗透冲洗水泵；
9） 酸洗循环：打开超滤清洗水泵，当pH=2开始计时，化学清洗酸计量泵继续，循环1小时，并保证pH不低于1，每隔20分钟打开超滤反洗进气气动阀进气，30秒后关闭；
10） 清洗液排放：停超滤清洗水泵，打开1号超滤清洗回流排放手动阀、超滤清洗水箱底排手动阀；
11） 置换：药液排放干净后，启二级反渗透冲洗水泵和超滤清洗水泵进行置换，5-10分钟后，置换结束；
12） 系统反冲洗：打开1号超滤上排气动阀，1号超滤反洗进水气动阀，启超滤反洗水泵，反洗3分钟后关闭；（我厂UNA-620A膜的公称孔径为0.1微米，在运行过程中部分粒径与膜孔近似的大分子有机物或者胶体微粒会随着水流而恰好卡在膜孔中，而运行周期中的反冲时时间较短，不能将其冲走，故需增加此步骤。）
13） 清洗后阀门恢复：打开1号超滤产水手动阀，确认各气动阀门恢复至正常运行状态；
14） 开超滤清洗水箱底排手动阀，排空超滤清洗水箱；
15） 记录所有运行参数与清洗前的数据进行比较，评定清洗效果。
注意事项：
1 清洗液流量控制及过滤器反冲洗：清洗下来的大量污物会沉积，使清洗流量下降，清洗效果下降。所以，在循环清洗过程中，当清洗液流量下降时，需要对清洗过滤器进行反冲洗，以冲去截留的污物，使清洗流量达到要求值。
2 清洗过滤器定期检查：超滤清洗的周期一般比较长，因此清洗系统中保安过滤器的状况很容易被忽略，需要定期打开清洗过滤器进行检查。
3 清洗循环时间的控制：如果超滤膜组污堵较严重，可以适当延长循环清洗的时间，以保证清洗效果。
4 实际运行效果
据此清洗方案进行化学清洗，超滤系统的实际运行周期在一个半月至两个月，效果比较明显。
5 结论与建议
通过对超滤进行定期、有效地清洗，可以在很大程度上恢复膜的过滤性能，增加周期制水量，减少清洗次数，降低产水污染指数，延长超滤膜使用年限，提高系统运行的经济水平。但超滤清洗并不能从根本上解决超滤膜污堵的问题，细菌和微生物在膜表面及膜孔中滋生所形成的生物黏垢是造成膜污堵的主要原因，只能通过加强沉淀池、清水池以及超滤系统的杀菌处理来改善这种状况，同时还要加强超滤运行过程中的空气擦洗和反洗操作，以减缓超滤膜污堵的速度。
参考文献
1、周柏青《全膜水处理技术》中国电力出版社2006.4
2、冯敏《现代水处理技术》化学工业出版社2006.5
3、旭化成膜组件MICROZA UNA-620A 使用说明书 2011.3
〔作者简介〕：郑小钢（1985-），男，浙江人，电力化学助理工程师，主要是从事电厂化学与环保生产工作。
关键词：超滤；清洗；控制；调整
【分类号】：TU855
前 言：
超滤是以一种带有微孔的高分子滤膜为过滤介质的过滤方式。超滤膜采用表面过滤原理，每个运行周期都要进行反洗，但是反洗并不能完全清除膜表面所截留的污物。随着制水量的不断增长，水中的污染物会在膜表面逐渐积累，同时水中的细菌和微生物也会在膜表面及膜孔中大量繁殖，分泌粘液，排泄代谢产物，最终形成生物黏膜与各种胶体相混合的一种复杂的污染形式。当污物积累到一定程度后，超滤的进水压力就会逐渐升高，产水量随之下降，这时就需要用化学清洗的方法来恢复超滤膜的透水性能。
1 系统概况
平海电厂一期2×1000MW机组选用海水作为水源，选用了海水反渗透技术，沉淀池+超滤的预处理方式。本套超滤装置统设备包括：清水池、超滤升压泵、超滤保安过滤器、超滤装置、超滤水箱、超滤反洗水泵、超滤反洗保安过滤器，清洗系统包括：超滤清洗水箱、超滤清洗水泵、超滤清洗过滤器、外置电加热器。
我厂设计8套超滤装置，选用了日本旭化成公司生产的UNA-620A中空纤维膜。膜材质为聚偏氟乙烯，膜通量60L/m2.h，每套装置配有84支膜元件，额定出力为250m3/h，共672 支膜组件，总装置产水量达到了2000m3/h。整套超滤装置产水水质良好，对反渗透系统起到了很好的保护效果，大大降低了后续处理过程的运行成本，延长了离子交换系统的运行周期，提高了水处理整体系统的运行稳定性、经济性，切实做到了节能降耗。
2 超滤膜常用清洗方法
超滤膜在使用后，由于分离物质及其他杂质在膜表面会逐渐积聚，对膜造成污染和堵塞，膜的有效清洗是延长膜使用寿命的重要手段。常用的清洗方法有化学清洗、物理清洗两大类。
2.1 物理清洗方法：
等压清洗法：即关闭超滤产水阀门，打开浓缩水出口阀门，靠增大流速冲洗膜表面，该法对去除膜表面上大量松软的杂质有效。
反向清洗法：即清洗水从膜的超滤出口进入并透过膜，冲向浓缩口一边，采用反向冲洗法可以有效的去除覆盖面，但反冲洗时应特别注意，防止超压，避免把膜冲破或者破坏密封粘接面。
2.2 化学清洗法：利用化学药品与膜面杂质进行化学反应来达到清洗膜的目的。
碱溶液清洗：常用的碱主要有NaOH ，调配溶液的pH=10～12左右，利用水循环操作清洗或浸泡0.5h～1h后循环清洗，可有效去除杂质及油脂。
酸溶液清洗：常用溶液有盐酸、柠檬酸、草酸等，调配溶液的pH=2～3，利用循环清洗或者浸泡0.5h～1h后循环清洗，对无机杂质去除效果较好。
氧化剂清洗剂：利用1%～3%H2O2、 500～1000mg/L NaClO 等水溶液清洗超滤膜，可以去除污垢，杀灭细菌。H2O2和NaClO是常用的杀菌剂。
3 清洗工艺系统
清洗系统主要包括：超滤清洗水箱V=20m3，超滤清洗水泵Q=90m3/h、p=0.35MPa，超滤清洗过滤器Q=90m3/h、100μm，外置电加热器0.6MPa、P=405kW及其他附属设备。
清洗步序（以1号超滤为例）：
1） 检查超滤清洗水箱水源、加热热源应准备好（加热至40℃）。我厂UNA-620A膜使用上限温度为40℃，而膜筒中有水，系统管道、保安过滤器及膜筒会先吸热再散热，尤其在环境温度低的情况下散热更快，以致膜筒中的清洗液温度较低，故将清洗液加热器温度设置为40℃，以保证较好的清洗效果；
2） 打开1号超滤上排气动阀、下排气动阀放水，3分钟后关闭；
3） 清洗前准备：打开1号超滤清洗进水气动阀、打开1号超滤清洗浓水侧回流气动阀、打开1号超滤清洗产水侧回流气动阀，其余阀门全部关闭；
4） 配碱：启二级反渗透冲洗水泵、化学清洗碱计量泵，当清洗水箱液位升至2m时，停二级反渗透冲洗水泵、启海淡次氯酸钠卸药泵，添加300L次氯酸钠（约20秒），停海淡次氯酸钠卸药泵；
5） 碱洗循环：打开超滤清洗水泵，当pH=12开始计时，化学清洗碱计量泵继续运行，循环1小时，每隔20分钟打开1号超滤反洗进气气动阀进气，30秒后关闭。（我厂选用的旭化成超滤膜化学清洗时耐酸碱范围很广，为pH=1-14。）
6） 清洗液排放：停超滤清洗水泵，打开1号超滤清洗回流排放手动阀、超滤清洗水箱底排手动阀；
7） 置换：药液排放干净后，启二级反渗透冲洗水泵和超滤清洗水泵进行置换，5-10分钟后，置换结束；
8） 配酸：启动化学清洗酸计量泵，进行配酸，当超滤清洗水箱液位升至2m时，停二级反渗透冲洗水泵；
9） 酸洗循环：打开超滤清洗水泵，当pH=2开始计时，化学清洗酸计量泵继续，循环1小时，并保证pH不低于1，每隔20分钟打开超滤反洗进气气动阀进气，30秒后关闭；
10） 清洗液排放：停超滤清洗水泵，打开1号超滤清洗回流排放手动阀、超滤清洗水箱底排手动阀；
11） 置换：药液排放干净后，启二级反渗透冲洗水泵和超滤清洗水泵进行置换，5-10分钟后，置换结束；
12） 系统反冲洗：打开1号超滤上排气动阀，1号超滤反洗进水气动阀，启超滤反洗水泵，反洗3分钟后关闭；（我厂UNA-620A膜的公称孔径为0.1微米，在运行过程中部分粒径与膜孔近似的大分子有机物或者胶体微粒会随着水流而恰好卡在膜孔中，而运行周期中的反冲时时间较短，不能将其冲走，故需增加此步骤。）
13） 清洗后阀门恢复：打开1号超滤产水手动阀，确认各气动阀门恢复至正常运行状态；
14） 开超滤清洗水箱底排手动阀，排空超滤清洗水箱；
15） 记录所有运行参数与清洗前的数据进行比较，评定清洗效果。
注意事项：
1 清洗液流量控制及过滤器反冲洗：清洗下来的大量污物会沉积，使清洗流量下降，清洗效果下降。所以，在循环清洗过程中，当清洗液流量下降时，需要对清洗过滤器进行反冲洗，以冲去截留的污物，使清洗流量达到要求值。
2 清洗过滤器定期检查：超滤清洗的周期一般比较长，因此清洗系统中保安过滤器的状况很容易被忽略，需要定期打开清洗过滤器进行检查。
3 清洗循环时间的控制：如果超滤膜组污堵较严重，可以适当延长循环清洗的时间，以保证清洗效果。
4 实际运行效果
据此清洗方案进行化学清洗，超滤系统的实际运行周期在一个半月至两个月，效果比较明显。
5 结论与建议
通过对超滤进行定期、有效地清洗，可以在很大程度上恢复膜的过滤性能，增加周期制水量，减少清洗次数，降低产水污染指数，延长超滤膜使用年限，提高系统运行的经济水平。但超滤清洗并不能从根本上解决超滤膜污堵的问题，细菌和微生物在膜表面及膜孔中滋生所形成的生物黏垢是造成膜污堵的主要原因，只能通过加强沉淀池、清水池以及超滤系统的杀菌处理来改善这种状况，同时还要加强超滤运行过程中的空气擦洗和反洗操作，以减缓超滤膜污堵的速度。
参考文献
1、周柏青《全膜水处理技术》中国电力出版社2006.4
2、冯敏《现代水处理技术》化学工业出版社2006.5
3、旭化成膜组件MICROZA UNA-620A 使用说明书 2011.3
〔作者简介〕：郑小钢（1985-），男，浙江人，电力化学助理工程师，主要是从事电厂化学与环保生产工作。