微滤系统膜污染的分析及对策

肖 丽

（浙能乐清发电有限责任公司，浙江 温州 325609）

微滤系统膜污染的分析及对策

肖 丽

（浙能乐清发电有限责任公司，浙江 温州 325609）

通过对电厂微滤系统运行中维护性清洗和化学清洗的分析比较，针对微滤装置的污染情况，提出了优化微滤系统运行的有效方案。采用酸性和碱性维护性清洗交叉进行的方法可以有效改善微滤装置的运行工况，延长微滤化学清洗的周期。

微滤；维护性清洗；透膜压差；化学清洗

1 概述

1.1 微滤基本原理

微滤是以静压差为推动力，利用筛网状过滤介质膜的“筛分”作用进行分离的过程，过滤范围为0.03~15μm，介于常规过滤和超滤之间[1]。在海水淡化技术运用中，微滤通常作为反渗透装置的预处理系统，用于深度净化反渗透装置的进水。

膜污染是指处理物料中的微粒、胶体粒子或溶质大分子与膜存在物理、化学作用或机械作用，在膜表面或膜孔内吸附、沉积，造成膜孔径变小或堵塞，使膜透过流量与分离特性产生的不可逆变化[2]。在实际运行中通常用透膜压差表征微滤膜的污染程度。随着海水淡化技术的广泛运用，微滤膜污染问题及其处理受到了广泛关注，在实际工作中也积累了越来越多的经验。

1．2 微滤系统概况

浙能乐清发电有限责任公司（以下简称乐清电厂）采用微滤作为反渗透系统的预处理工艺，工艺流程为：原水→反应沉淀池→清水池→盘式过滤器→微滤装置→反渗透系统。微滤装置采用日本旭化成的MicrozaTMUNA-620A型中空纤维微滤膜及膜元件。装置共8套，每套60个膜件，为外压式过滤。每套装置最大产水量为290 m3/h，系统水回收率为93.6%。每套装置独立运行，可根据进水水质以全量过滤和错流过滤两种方式运行。系统设置为每运行0.5 h自动反洗加空气擦洗1次，每24 h进行1次维护性清洗，根据实际透膜压差变化情况进行化学清洗。

2 运行中遇到的问题及原因分析

2.1 日常运行

乐清电厂微滤装置自2007年投运以来，运行良好，出水浊度基本保证在0.5度以下，但一直存在微滤膜污染的问题，且每天的维护性清洗效果甚微。2009年4-7月某套微滤透膜压差的变化趋势如图1所示，28.6 kPa和30.4 kPa是微滤装置化学清洗后当天的透膜压差数据。

从图1可见，每次化学清洗后透膜压差有明显下降，说明化学清洗的效果不错。但是运行一段时间后透膜压差就会明显上升，说明微滤膜又很快被污染，而每天维护性清洗后透膜压差基本未降低，可见常规的维护性清洗效果不佳。

图1 透膜压差随时间的变化趋势图

2．2 微滤透膜压差大的原因分析

2.2.1 污染物性质

乐清电厂海水沉淀预处理系统目前采用的絮凝剂是三氯化铁。由于不同时段的进水流量和进水水质波动很大，絮凝剂投入量难以控制，使未沉降的杂质和未反应完全的絮凝剂随水流进入微滤系统，并慢慢沉积在系统的管道和膜丝通道中。微滤装置运行一段时间后，就能观察到微滤膜进水处透明短管内壁上的污垢颜色不断加深，由土黄色逐渐变为深褐色甚至黑色。正常运行时，每套微滤膜每隔30 min反洗一次，但反洗后污垢并没有明显溶解和脱落，透膜压差也没有减小，说明微滤装置中的污染物粘附力很强，常规水力冲洗几乎不起作用。通过分析微滤装置的进水水质和观察膜柱上污染物的颜色，可初步判断污染物主要是铁的化合物等无机盐类。

2.2.2 维护性清洗

维护性清洗是用低浓度药品对膜进行短时间清洗（同时伴随空气擦洗），是对膜的日常维护，目的是杀灭微滤系统中的微生物，防止膜表面的微生物污染，使膜表面保持比较清洁的状态，弥补清水反洗的不足。微滤系统的维护性清洗是自动进行的，每24 h进行一次，每次约2 h。乐清电厂维护性清洗采用400～500 mg/L的NaClO溶液。

2.2.3 化学清洗

膜系统长时间连续运行后，维护性清洗将无法彻底清除污染物积累，使膜系统的透膜压差增大，产水量明显下降，此时需要彻底的化学清洗。实际运行中，当微滤系统透膜压差超过150 kPa时，就要进行化学清洗。化学清洗分碱洗和酸洗两个步骤，碱洗使用0.5%NaOH和1 000 mg/L NaClO构成的混合溶液，清除微生物和其他有机污染物，酸洗使用0.5%～2%的柠檬酸清洗剂，清除无机盐垢等。清洗过程中先进酸、后进碱，控制温度30℃，酸浸泡时间为60 min，碱浸泡时间为120 min，并进行多次循环。微滤装置化学清洗效果相当明显，能彻底清除膜元件的内部污垢，清洗后膜的使用性能可以恢复到最佳产水状态。

2.2.4 两种清洗方式的比较

维护性清洗和化学清洗的主要区别在于化学清洗不仅采用了碱性药剂，还有酸性药剂。在化学清洗过程中发现，微滤膜透明短管上原有的深褐色污垢在碱洗循环和浸泡后并没有溶解或剥离，但经过酸洗后逐渐溶解脱落，并能随清洗液排出。可见，这些深褐色的污染物是易溶于酸而不易溶于碱的无机盐类。图2为经过酸洗后某根微滤膜进口透明管颜色的变化对比。

图2 微滤膜进口透明管酸洗前后的颜色对比

因此，选择有效的酸洗方法对微滤膜进行定期清洗，控制无机盐类在膜丝内的沉积量是降低膜的透膜压差、恢复膜通量的有效措施。

3 改进措施及效果

3.1 改进措施

查明原因后，乐清电厂对微滤系统维护方式作了如下改进。

（1）分析微滤装置透膜压差上升趋势、预处理水质和实际工作强度，日常维护性清洗仍采用NaClO溶液，浓度提高到1 000～1 500 mg/L，以确保微滤膜内不易滋生细菌，避免微生物污染。由于柠檬酸不易溶于水，配制工作强度大，所以每周采用1%的柠檬酸做一次酸性维护性清洗，确保及时定期溶解和去除附着在微滤膜丝内部的无机盐垢。

（2）加强沉淀预处理的管理和经验总结。根据乐清湾海水常年浊度变化情况，以及反应沉淀池在不同进水浊度、不同水量下投加絮凝剂后水质变化规律，对反应沉淀池运行工况进行分析总结，依据不同的水质和进水量设定更加有效合理的絮凝剂投加量和最佳的污泥排放时间，提高絮凝沉降效果，进一步优化沉淀池的运行功能，提高出水水质，减少带进微滤装置的污染物。

（3）进行微滤系统化学清洗时，将酸洗的循环时间延长至120 min，使无机盐类溶解更加充分，并且在清洗结束时由现在设定的一次性清水冲洗改为至少两次淡水冲洗，在清洗后投入运行前至少两次清水反洗配合空气擦洗，以保证膜丝内的污染物能更彻底地去除。

3.2 改进效果

清洗效果主要通过透膜压差和产水量判断。乐清电厂自采用定期酸性维护性清洗等措施以来，微滤装置运行状态有明显好转。图3为2009年采取改进措施后同套微滤膜透膜压差变化随时间变化的情况。

从图3可以看出，该套微滤膜透膜压差上升比较缓慢，与改进前相比，上升速率降低约67%，有效延长了微滤装置化学清洗周期，提高装置的使用效率，减少了酸碱废液的排放。

图3 改进后微滤透膜压差随时间的变化趋势

4 结语

膜污染是膜系统运行过程中不可避免的问题，做好微滤膜污染的防治工作，是保证膜系统高效稳定运行的关键。由于污染物多种多样，在实际处理膜污染过程中要细致分析污染物种类，明确其污染机理，从而选择合适的防治方法，优化膜的性能，提高膜的寿命。

[1]韩晓宝．微滤膜的污染与清洗保养[J]．山西电力，2008（1）∶22－24．

[2]刘忠洲，续曙光．微滤、超滤过程中的膜污染与清洗[J]．水处理技术，1997，23（4）∶187－193．

（本文编辑：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 丽（1981－），女，湖北随州人，助理工程师，从事电厂化学运行工作。