超濾膜化學(xué)清洗技術(shù)的探討與改進(jìn)

1、1概述邯鋼冷軋脫鹽水站有超濾膜組四套,每套正常出力234t/h,最大出力為294t/h,膜材質(zhì)為增強(qiáng)中空纖維+聚偏四氟乙烯(PVDF涂層,主要用于污水深度處理反滲透工藝的預(yù)處理,相對(duì)于常規(guī)預(yù)處理具有自動(dòng)化程度高,節(jié)能環(huán)保,占地面積小,運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)。于2005年2月建成投產(chǎn)。超濾膜的使用有效地保證了反滲透系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,取得較好的經(jīng)濟(jì)效益,節(jié)約了成本。由于水源為冶金工業(yè)廢水回用,成份復(fù)雜, TDS、COD、BOD、細(xì)菌、微生物的含量較高,TDS: 20004000us/cm,Cl-:400800mg/l,COD:最高可達(dá)200mg/l。隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng),膜阻力升高,出力降低,所以需對(duì)超

2、濾進(jìn)行化學(xué)清洗,起初按照膜廠商的技術(shù)要求進(jìn)行清洗,雖然清洗后膜性能也能基本恢復(fù)到設(shè)計(jì)要求,但又很快下降,針對(duì)這種現(xiàn)象,我們對(duì)超濾膜的化學(xué)清洗技術(shù)進(jìn)行了一些探索和攻關(guān)。我們以膜廠商清洗導(dǎo)則為技術(shù)基礎(chǔ),結(jié)合本單位的水質(zhì)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),尋找有效的清洗配方,探索改進(jìn)清洗程序,規(guī)范操作及監(jiān)督分析步驟,形成一套完整的超濾膜化學(xué)清洗技術(shù),取得了較好的清洗效果。2水質(zhì)分析超濾的水源來(lái)自冶金工業(yè)廢水回用水。脫鹽水站的水處理工藝為:冶金工業(yè)廢水回用水超濾(NaClO、HCl、PAC一級(jí)反滲透(阻垢劑、還原劑二級(jí)反滲透。由此可見(jiàn)超濾的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行對(duì)整個(gè)系統(tǒng)起著非常重要的作用。我們?cè)鴮?duì)超濾的進(jìn)水和產(chǎn)水進(jìn)行了多次分析,水

3、質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1。超濾膜化學(xué)清洗技術(shù)的探討與改進(jìn)董金冀,陳小青(邯鄲鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司熱力廠,河北邯鄲056015摘要:針對(duì)邯鋼冷軋脫鹽水站超濾系統(tǒng)的膜材料清洗能力下降問(wèn)題,對(duì)脫鹽水站超濾系統(tǒng)的化學(xué)清洗進(jìn)行分析,對(duì)配方工藝進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比,提出一套適合超濾系統(tǒng)的化學(xué)清洗技術(shù)方案,經(jīng)過(guò)清洗后的超濾膜水通量明顯提高,過(guò)膜壓差大大降低,清洗周期延長(zhǎng)到2個(gè)月。關(guān)鍵詞:超濾膜;化學(xué)清洗;清洗配方Discussion and Improvement for the Chemical Cleaning of Ultra-Filtration MembraneDong Jinji,Chen Xiaoqing(Hea

4、ting power plant of Han Dan Iron and Steel Group Company,Hei Bei Han Dan056015Abstract:Due to the lower cleaning power of membrane materials in the ultra-filtration system of desalted water station of cold rolling of Han-Steel,after system analysis and make different formula contrast experiment,issu

5、e a new technical proposal for the cleaning system,so that decrease film pressure difference and increase the ultra-filtration water flux,and extension the cleaning interval to2months.Key words:ultra-filtration film;chemical cleaning;cleaning formula表1超濾進(jìn)、出水水質(zhì)COD mg/l Cl-mg/l SDI PH NTU86 460 2069 4

6、58 3 02 工藝設(shè)備583清洗標(biāo)準(zhǔn)膜污染是指處理物料中的微粒、大分子、膠體粒子或其他的溶質(zhì)分子,由于與膜存在物理、化學(xué)相互作用或機(jī)械作用而引起的,在膜表面或膜孔內(nèi)吸附沉積造成膜孔徑變小或堵塞,使膜的性能產(chǎn)生不可逆變化的現(xiàn)象。在超濾運(yùn)行過(guò)程中,超濾的膜通量隨運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)而降低,過(guò)膜壓差逐步升高。一旦料液與膜接觸,膜的污染就開(kāi)始。當(dāng)污染發(fā)展到由反沖洗、維護(hù)清洗不能恢復(fù)其性能時(shí),即膜的通量下降20%40%,嚴(yán)重的可下降到80%以上或者按膜廠商規(guī)定的過(guò)膜壓差下降到-54kPa時(shí),系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)停機(jī),無(wú)法正常運(yùn)行,必需用化學(xué)清洗劑進(jìn)行清洗,而我們?cè)趯?shí)際生產(chǎn)中一般遵循系統(tǒng)出現(xiàn)紅色報(bào)警,即過(guò)膜壓差達(dá)到-

7、48kPa時(shí)進(jìn)行清洗。4清洗方案的選擇化學(xué)清洗從本質(zhì)上講是污染物與清洗劑之間的一個(gè)多項(xiàng)反應(yīng)。化學(xué)清洗常用的清洗劑和殺菌劑有鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸、草酸、檸檬酸、氫氟酸以及NaOH、KOH 等,都可用于膜組件的清洗;NaClO在化學(xué)清洗中既可以作為殺菌劑又可以作為氧化劑。作為殺菌劑用于防止微生物、細(xì)菌、有機(jī)物的污染;當(dāng)用NaOH 清洗不起作用時(shí),可以用活性氯進(jìn)行清洗,活性氯特別適合膜孔污染的清除,它似乎能將膜孔打開(kāi),并在壓力作用下將膜孔中的污染物擠出。我們通常采用檸檬酸、NaClO對(duì)超濾膜組件進(jìn)行化學(xué)清洗。4.1檸檬酸作為酸性清洗劑可以去除無(wú)機(jī)污染,使用時(shí)要掌握適當(dāng)?shù)腜H。同時(shí)要考慮清洗水質(zhì)對(duì)清

8、洗效果的影響,如果使用硬度較高的水,清洗溶液需要添加足夠的絡(luò)合劑如檸檬酸,含鹽量高也會(huì)影響清洗效果。4.2NaClO次氯酸鈉是一種氧化性殺菌劑,對(duì)水中的微生物的殺生作用很強(qiáng),并對(duì)水中的其他的還原性物質(zhì)起氧化作用。作為殺菌劑可防止微生物、細(xì)菌、有機(jī)物的污染,作用機(jī)理如下:NaClO+H2OHClO+NaOHHClOH+ClO-次氯酸鈉在不同PH值及不同溫度下的分解比例如表2所示。余氯的殺菌效率與未分解的次氯酸的濃度成正比;次氯酸比次氯酸根的殺菌效力要高100倍,而未分解的次氯酸的比例隨PH值的降低而增加。次氯酸根離子之所以殺菌效果較弱,是因?yàn)樗鼛в须姾?不易擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞膜,而次氯酸則可快速進(jìn)入細(xì)

9、胞膜而造成高毒性。因此,PH值的高低對(duì)系統(tǒng)的殺菌效果起著非常重要的作用。4.3水質(zhì)清洗過(guò)程中水的質(zhì)量是一個(gè)經(jīng)常被忽視的問(wèn)題,水中的雜質(zhì)將嚴(yán)重影響膜的清洗效果。例如:在高含鹽量的水中次氯酸的比例很少,PH=7.5、溫度為25、TDS=4000mg/l次氯酸含量只有30%。4.4時(shí)間一般清洗時(shí)間約為3060min,超過(guò)最佳時(shí)間將引起膜的再污染,如果膜污染嚴(yán)重最好采用新鮮的清洗液進(jìn)行幾個(gè)連續(xù)的清洗步驟。含氯的清洗劑最佳時(shí)間為30min,酶清洗劑約為60 90min。膜生產(chǎn)廠家提供的清洗方案及清洗液的濃度帶有普遍性,但由于各地區(qū)的水質(zhì)差異較大,污染特性不同,尤其我們使用的水源為冶金工業(yè)廢水回用水,水的

10、雜質(zhì)含量較多,各種污染成份更為復(fù)雜。因此,我們根據(jù)系統(tǒng)的工藝特點(diǎn)和水質(zhì)情況,針對(duì)不同的清洗條件、不同的清洗液濃度有選擇地進(jìn)行了試驗(yàn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定有效的清洗方法。用2000PPm的檸檬酸、PH值調(diào)整在24酸洗,去除無(wú)機(jī)沉淀物;用300400PPm的次氯酸鈉,PH調(diào)整在79,用做殺菌并可去除有機(jī)污染物、微生物?；瘜W(xué)清洗過(guò)程中配制清洗液所用的水質(zhì)要求TDS1000us/cm,一級(jí)反滲透產(chǎn)水效果更好。清洗液的浸泡時(shí)間為12h,為避免對(duì)超濾膜造成二次污染,次氯酸鈉清洗時(shí)間為60min。100 98 83 6030 5 0 00 2 17 4070 95 100100 96 73 5020 2 020

11、0 4 27 5080 98 100表2不同情況下次氯酸鈉的分解情況工藝設(shè)備59金屬世界2008年第1期金屬世界由表4可以看出,配入4%的貧瘦煤后,焦炭的各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)均得到改善,其中灰分降低了0.06%,M40提高了0.14%,硫分與M10基本持平。從焦炭外觀上看,氣孔孔徑變小,孔壁變厚,結(jié)構(gòu)致密,塊度均勻。5經(jīng)濟(jì)效益2006年邯鋼焦化廠全年累計(jì)配入貧瘦煤115824噸,貧瘦煤與瘦煤差價(jià)按50元計(jì),2006年共創(chuàng)效115824×50=579.12萬(wàn)元。配加貧瘦煤后,由于焦炭質(zhì)量得到進(jìn)一步改善,從而為高爐風(fēng)口富氧噴吹煤粉、降低焦比創(chuàng)造了條件。2006年高爐的噴煤量由2005年的133.

12、1kg/t 提高到144.6kg/t ,入爐焦比由2005年的378.9kg/t 降低到369.6kg/t ,為煉鐵生產(chǎn)帶來(lái)了較大的經(jīng)濟(jì)效益。6結(jié)論經(jīng)過(guò)邯鋼焦化廠的實(shí)踐表明,運(yùn)用低價(jià)貧瘦煤代替4%左右的瘦煤進(jìn)行配煤煉焦是可行的,不僅可以降低成本,使煤炭資源得到充分利用,而且焦炭質(zhì)量也有所改善。另外還有助于煉鐵指標(biāo)的改善,為煉鐵生產(chǎn)帶來(lái)效益。5不同清洗條件清洗效果的比較膜生產(chǎn)廠家對(duì)膜的化學(xué)清洗要求是過(guò)膜壓差到-48kPa ,清洗液選用檸檬酸、次氯酸鈉,浸泡時(shí)間6h ,清洗水質(zhì)為超濾產(chǎn)水,PH 值檸檬酸時(shí)為2.5左右,次氯酸鈉時(shí)為1011。按照廠家要求對(duì)1#進(jìn)行清洗,用次氯酸鈉清洗效果不佳不能滿足

13、需要。處理一套需要的時(shí)間長(zhǎng)。通過(guò)分析影響化學(xué)清洗效果的因素,清洗2#時(shí)候我們對(duì)廠家的清洗方案進(jìn)行了調(diào)整,將浸泡時(shí)間改為1h ,水質(zhì)改為超濾產(chǎn)水+一級(jí)反滲透產(chǎn)水的混和水質(zhì),適當(dāng)降低其電導(dǎo)率及硬度,為提高次氯酸鈉的殺菌效果將PH 調(diào)整到78,收到了良好的清洗效果。試驗(yàn)對(duì)比說(shuō)明:在用次氯酸鈉對(duì)超濾膜進(jìn)行化學(xué)清洗時(shí),適當(dāng)縮短浸泡時(shí)間,增大清洗液的濃度,提高清洗液的水質(zhì),降低清洗液的電導(dǎo)率及硬度,降低清洗液的PH 值,清洗效果會(huì)大大提高(清洗效果見(jiàn)表3。6結(jié)束語(yǔ)超濾膜清洗后,水通量明顯提高,過(guò)膜壓差大大降低,清洗周期延長(zhǎng)到2個(gè)月。通過(guò)試驗(yàn)比較,采用低PH 值、高的清洗液水質(zhì),較短的浸泡時(shí)間,適當(dāng)提高清洗液的濃度清洗效果較好。這是邯鋼冷軋脫鹽水站超濾膜的清洗經(jīng)驗(yàn),由于超濾膜的污染有很