超濾膜清洗方式與藥劑的選擇

1、PVC超濾膜清洗方式與藥劑的選擇來源：發(fā)布日期：2012-08-20 15:181、引言所謂化學(xué)清洗就是在水力清洗沒有效果的時(shí)候進(jìn)行的清洗，整個(gè)超濾裝置是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)水力反沖的，水力反沖是經(jīng)常性操作，每隔15分鐘沖洗一次，每次沖洗3060秒，而化學(xué)清洗是停運(yùn)設(shè)備后的徹底清洗，所以比較水力清洗和化學(xué)清洗效果是必要的。水力清洗主要通過水力高速?zèng)_洗沖松膜面硬質(zhì)污染物，使之松動(dòng)脫落，并從膜表面剝落得以去除；而化學(xué)清洗主要是通過藥劑對污染物質(zhì)的溶解能力，使黏附在膜表面的油垢類物質(zhì)溶解溶松去除。兩者所清洗的污染物對象是不同的，所以想要用水力清洗完全代替化學(xué)清洗是不可能的。但是良好的水力清洗控制可以延長化學(xué)清洗

2、周期。膜經(jīng)過長期運(yùn)行跨膜壓差降低至一定值后，通過正常的3060S(實(shí)際運(yùn)行中的水力沖洗時(shí)間)反沖已經(jīng)沒有多大效果，即便長時(shí)間充分水力反沖后，通量的恢復(fù)效果甚微。因?yàn)榇藭r(shí)膜面污染物已經(jīng)固化，比較牢固地黏附在膜表面，已經(jīng)難以通過水力清洗去除，只有通過化學(xué)藥劑對膜面污染物的溶解、去除才能有效地恢復(fù)膜。2、膜的化學(xué)清洗2.1化學(xué)清洗劑優(yōu)選從膜處理水的水質(zhì)、和水力清洗效果來看，污染物主要為石油類物質(zhì)和無機(jī)鹽污垢，因而選取了酸、堿、表面活性劑和鰲合劑這幾種有代表性的清洗劑。用榆樹林油田污水將膜污染，然后進(jìn)行膜的清洗試驗(yàn)研究，清洗液濃度均為0.5%,清洗時(shí)間30 min，清洗效果見圖1圖1各類清洗劑對超濾膜

3、清洗效果圖由圖1可知對于單一的同濃度的清洗劑，NaOH堿洗液清洗后膜恢復(fù)率最大，短期內(nèi)均能使膜完全恢復(fù)?？紤]到有可能是無機(jī)污垢在膜孔內(nèi)堵塞引起的膜污染，因此將堿洗和酸洗這兩種清洗劑組合起來清洗。由圖1可以看出檸檬酸清洗效果優(yōu)于鹽酸、草酸。采用榆樹林油田含油污水對超濾膜進(jìn)行污染，分別用不同濃度的檸檬酸對其進(jìn)行清洗，結(jié)果如圖2所示，檸檬酸濃度為2%時(shí)效果最好。圖2不同濃度檸檬酸對超濾膜的清洗效果每當(dāng)堿洗(0.5% NaOH清洗30 分鐘)跨模壓差下降至不再降低時(shí)，采用2%的檸檬酸清洗30 分鐘,可以得到比較好的清洗效果，見圖3。圖3 NaOH和檸檬酸組合洗膜效果實(shí)驗(yàn)研究開發(fā)優(yōu)選了適合用于清洗石油類

4、污染的化學(xué)藥劑。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)檸檬酸（Citric Acid）、NaOH這2種藥劑對清洗石油類污染物效果明顯，并且試驗(yàn)采用藥劑濃度效果良好，成本經(jīng)濟(jì)。2.2化學(xué)清洗方式研究本部分試驗(yàn)旨在開發(fā)一種高效的化學(xué)清洗方式，最大程度的降低跨膜壓差。實(shí)驗(yàn)確定NaOH+檸檬酸+NaOH的清洗效果最好，對超濾膜的恢復(fù)效果高達(dá)99%左右。試驗(yàn)中，對膜進(jìn)行了多次清洗，清洗方式見表1；化學(xué)清洗效果見表2：表1，化學(xué)清洗方式步驟第一步清洗第二步清洗第三步清洗藥劑NaOH檸檬酸NaOH用時(shí)5小時(shí)5小時(shí)5小時(shí)表2，加入NaOH+檸檬酸+NaO藥劑組合后效果序號周期初始跨膜壓差(MPa)周期結(jié)束跨膜壓差(MPa)藥洗后藥洗后跨膜

5、壓差(MPa)恢復(fù)率（%）10.0200.0550.02195.2%20.0210.0490.02295.5%30.0220.0600.020100%NaOH+檸檬酸+NaOH的清洗效果最好，對超濾膜的恢復(fù)效果達(dá)99%左右。先用的NaOH清洗液可以將凝膠層從膜面剝落，同時(shí)溶解油垢上的油類物質(zhì)，使無機(jī)垢失去油類保護(hù)層而容易被后續(xù)的酸清洗溶松去除；最后通過呈堿性的表面活性劑把粘附在膜面、膜孔的石油類物質(zhì)進(jìn)一步溶解去除，較徹底地恢復(fù)超濾膜跨膜壓差。試驗(yàn)確定采用堿+酸+堿的清洗方式，另外為了殺滅膜內(nèi)可能滋生的細(xì)菌，在堿性清洗劑中投加200ppm NaClO用于殺菌。為了使洗液濃度不過于大，將使用氨水或

6、鹽酸調(diào)節(jié)洗液PH值為12或2。清洗后，膜都能恢復(fù)到99%左右。這一結(jié)果表明，石油類污染物對高分子有機(jī)材料超濾膜確實(shí)容易吸附粘敷，造成不可逆污染。但多次化學(xué)清洗都能維持99%左右的恢復(fù)率，這說明高分子超濾膜在處理石油類污水時(shí)，有較強(qiáng)恢復(fù)能力。3、化學(xué)清洗現(xiàn)場試驗(yàn)3.1化學(xué)清洗步驟現(xiàn)場試驗(yàn)確定的化學(xué)清洗方式是采用堿-酸-堿的清洗方式。為了保證清洗效果現(xiàn)場采用化學(xué)清洗步驟如下：1）在藥洗桶中配制0.5%的NaOH藥液，由藥洗泵把藥劑打入超濾膜，首先打開膜進(jìn)水閥、濃水閥、產(chǎn)水閥由藥洗泵循環(huán)化學(xué)清洗劑藥液60分鐘；2）停止藥洗泵，關(guān)超濾膜進(jìn)水閥、濃水閥、產(chǎn)水閥，使藥液浸泡5小時(shí)；3）打開藥洗泵，超濾膜進(jìn)

7、水閥、濃水閥、產(chǎn)水閥，再次循環(huán)藥液60分鐘；4）采用水力長時(shí)間反沖方式，排除藥液；5）依次換2%的檸檬酸藥液及0.5%的NaOH藥液，分別重復(fù)上述14步驟，直至化學(xué)清洗方式完畢。整個(gè)清洗過程需耗時(shí)約20小時(shí)。3.2現(xiàn)場試驗(yàn)運(yùn)行方式：變頻恒流運(yùn)行水力沖洗周期：15min水力沖洗時(shí)間：30s60s水力沖洗程序：正沖反沖正沖膜前FeCl3投加量：4 ppm圖4超濾膜出水含油量、懸浮物含量圖5超濾單元跨膜壓差變化現(xiàn)場采用2組超濾膜設(shè)計(jì)，運(yùn)一備一。初始階段運(yùn)行第一組，累積運(yùn)行時(shí)間20天，平均日產(chǎn)水量302.0m3，出水自4月18日起輸往注水崗用于地層回注。運(yùn)行期間出水含油量不定期監(jiān)測若干次均為痕跡，從圖

8、4所示的外輸水含油量可知出水含油達(dá)到1.0mg/l的要求，而且從圖4超濾出水懸浮固體含量變化可知，出水SS平均0.74 mg/l，始終達(dá)到1.0 mg/l的處理水水質(zhì)要求。從圖5所示的跨膜壓差變化圖可以看到跨膜壓差上升平穩(wěn)，在連續(xù)運(yùn)行的20天內(nèi)，平均驅(qū)動(dòng)壓力為0.046 MPa，最大跨膜壓差僅為0.042 MPa，出于穩(wěn)定運(yùn)行的保守考慮，對第一組開始第一次化學(xué)清洗，同時(shí)啟動(dòng)第二組在相同參數(shù)下運(yùn)行。第一組的化學(xué)清洗方式：堿-酸-堿；每步驟循環(huán)清洗30分鐘（其中全流方式和錯(cuò)流方式各30分鐘），浸泡5小時(shí)，再循環(huán)清洗30分鐘；換藥期間使用外輸水罐貯水充分沖洗清除。洗出藥液貯存至酸堿中和水罐中，化學(xué)清

9、洗結(jié)束后調(diào)節(jié)至中性后輸往回收水罐。清洗用藥使用下表所述配方在專用藥洗槽中配制1 m3。表3 化學(xué)清洗藥劑配方洗液溶劑溶質(zhì)及濃度備注酸洗液外輸水罐貯水2的檸檬酸加氨水調(diào)節(jié)pH值到23堿洗液外輸水罐貯水0.5的氫氧化鈉pH值為1012耗水量計(jì)算：（1）配藥用水，共計(jì)3 m3；（2）換藥過程中需要對模塊進(jìn)行反沖排藥，沖刷至沖洗出水pH成中性，該部分每次耗水約2 m3，共計(jì)6 m3；（3）酸堿清洗完畢后，需要大量凈水反沖，用于把藥洗出的污物沖洗徹底，從而完成一次化學(xué)清洗。該部分需要長時(shí)間反沖或頻繁反沖，耗水約4.5m3。綜上可知，一次化學(xué)清洗總耗水量為13.5 m3。實(shí)際清洗總耗時(shí)：約20小時(shí)。清洗效果：化學(xué)清洗后在15m3/h的通量條件下，跨膜壓差降至0.02 Mpa，恢復(fù)率為99%左右，清洗效果良好。從5月7日后，第二組進(jìn)入運(yùn)行并按一、二組交替運(yùn)行方式進(jìn)行，其進(jìn)行情況見表4。表4化學(xué)清洗恢復(fù)情況清洗單元清洗時(shí)間清洗前跨模壓差清洗方式清洗后跨膜壓差第二組5月27日0.064 MPa堿-酸-堿0.026MPa第一組6月15日0.072 MPa堿-酸-堿0.02 MPa第二組8月24日0.057 MPa堿-酸-堿0.024 MPa從表4可以看出所選清洗方式適用于膜的清洗。4、結(jié)束語1）.良好的水力沖洗可以