超濾膜污堵和膜絲斷裂分析

超濾膜污堵和膜絲斷裂分析01對(duì)超濾的認(rèn)識(shí)1.1膜技術(shù)的分離水處理膜技術(shù)從分離精度上劃分：微濾、超濾、鈉濾、反滲透等幾類。這些膜分離產(chǎn)品均是利用特殊制造的多孔材料的攔截能力，以物理截留的方式去除水中一定顆粒大小的雜質(zhì)。其過(guò)濾的精度和濾膜本身的孔徑大小有關(guān)。通常習(xí)慣把孔徑較大的稱為微濾（0.1-1μm），而較小的稱為超濾0.02-0.1μm，根據(jù)膜的微孔徑更小的還有鈉濾和反滲透。1.2膜的微孔徑的區(qū)別微濾（MF）：在0.1-1μm之間；超濾（UF）：在0.02-0.1μm之間大分子物質(zhì)和雜質(zhì)；鈉濾（NF）：能截流鈉米級(jí)單位（0.001μm-1nm）的物質(zhì)；反滲透（RO）：截流單位≤1nm的物質(zhì)；02超濾的結(jié)構(gòu)1、超濾裝置主要是由壓力容器、超濾膜和系統(tǒng)支架三大部分組成。膜與膜之間有專門的聯(lián)結(jié)管和膜端頭密封圈固定。超濾膜屬于非對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，即包括致密的皮層和多孔的支撐層。這種結(jié)構(gòu)既保證了良好的分離效果，又提高了膜通量，降低運(yùn)行能耗，并抗污堵。2、超濾裝置還配備了加藥清洗系統(tǒng)和自動(dòng)水反洗系統(tǒng)。主要是防止膜絲污染及污堵時(shí)進(jìn)行水反洗和化學(xué)清洗使用。3、超濾裝置分為內(nèi)壓式和外壓式兩種，我們采用的是內(nèi)壓式超濾膜，運(yùn)行和反洗是反方向進(jìn)行的。如圖：03超濾的過(guò)濾方式一般超濾有兩種過(guò)濾方式：一種是全流過(guò)濾（配有自動(dòng)反洗裝置），另一種是錯(cuò)流過(guò)濾（配有濃水排放系統(tǒng)）。我們使用的過(guò)濾方式為全流過(guò)濾，運(yùn)行30min就要自動(dòng)水反洗一次。04超濾異?，F(xiàn)象及分析某水處理#1、2超濾裝置出現(xiàn)進(jìn)出口壓差大，超過(guò)正常進(jìn)、出口壓差0.04MPa標(biāo)準(zhǔn)值，最高進(jìn)、出口差壓達(dá)0.09MPa，超出正常差壓一倍多，污染指數(shù)（SDI）超出正常值3，SDI最高達(dá)到4.56，同時(shí)在化學(xué)加酸清洗浸泡過(guò)程中鹽酸消耗量高出正?；瘜W(xué)清洗，浸泡2小時(shí)PH值由2回升到PH4-6.,堿洗過(guò)程中排水顏色比過(guò)去化學(xué)清洗排水明顯發(fā)黃并伴有異味。堿洗排水PH值在9-10之間。對(duì)近期出現(xiàn)的這種現(xiàn)象進(jìn)行了全面分析，初步懷疑超濾系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重的污堵和斷絲現(xiàn)象。05超濾的水反洗、化學(xué)清洗與離線加強(qiáng)洗超濾系統(tǒng)的運(yùn)行好壞取決與三個(gè)重要控制指標(biāo)：1、是污染指數(shù)：2、是出水濁度：3、是超濾的進(jìn)、出水壓差，這三個(gè)控制指標(biāo)直接影響到超濾出水的質(zhì)量和反洗效果以及化學(xué)清洗的效果。5.1超濾的水反洗與化學(xué)清洗一般超濾運(yùn)行30min后轉(zhuǎn)入自動(dòng)水反洗，水反洗滿30次后要自動(dòng)進(jìn)行化學(xué)清洗。當(dāng)然，化學(xué)清洗對(duì)不同的水質(zhì)也有不同的要求，對(duì)地下水而言水反洗50次后進(jìn)行化學(xué)加藥清洗，對(duì)地表水來(lái)說(shuō)水反洗40次后進(jìn)行加藥清洗。而對(duì)循環(huán)冷卻排污水（中水）來(lái)說(shuō)，我們通過(guò)長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)運(yùn)行論證，水反洗30次后進(jìn)行化學(xué)加藥清洗超濾效果最佳。因?yàn)?，我們采用的是循環(huán)冷卻排污水，這部分水質(zhì)雜質(zhì)多、有機(jī)物含量高、濃縮倍率是地表水的3-4倍，由于循環(huán)排污水溫度較高容易產(chǎn)生細(xì)菌滋生，再加上來(lái)水濁度相對(duì)較高。造成超濾化學(xué)清洗平凡。通過(guò)長(zhǎng)期觀察、論證發(fā)現(xiàn)，超濾膜污堵主要是細(xì)菌和有機(jī)物以及多種垢類造成的，直接影響了超濾膜的水通量。一般常規(guī)的處理辦法主要有加鹽酸、加次氯酸鈉和氫氧化鈉三種化學(xué)藥品：1）加鹽酸的目的是除去膜內(nèi)孔表面的無(wú)機(jī)污染物如：鈣鎂垢、鐵垢，2）加次氯酸鈉和氫氧化鈉的目的是除去微生物、細(xì)菌、有機(jī)物等污染物。5.2化學(xué)加強(qiáng)洗方法一般用于超濾進(jìn)出口壓差高，產(chǎn)水量下降情況下進(jìn)行5.2.1加強(qiáng)洗（堿法）a)將NaClO投加濃度由原來(lái)的200mg/L提高至400mg/L，進(jìn)行投加NaClO的加強(qiáng)洗過(guò)程，并加氫氧化鈉500mg/L調(diào)PH至12～12.5。b)設(shè)備充滿藥液后(要求達(dá)到規(guī)定的濃度)，根據(jù)污染程度浸泡3～12小時(shí)。c)浸泡后,用常規(guī)反沖洗流量反沖洗180秒，沖洗水清至中性PH7。5.2.2加強(qiáng)洗（酸法）a)將HCl投加濃度由原來(lái)的400mg/L提高至800mg/L，進(jìn)行同樣的投加HCl的加強(qiáng)洗過(guò)程，調(diào)PH至1.0～2.0。b)按400mg/L（pH1.0～2.0）投加量的正常HCl加酸反洗，浸泡10min，然后再用同樣方法投加新鮮的酸液，置換出前面已經(jīng)被消耗的酸液，然后浸泡幾個(gè)小時(shí)，再?zèng)_洗干凈化學(xué)品后，投入正常運(yùn)行。5.3離線加強(qiáng)洗（特殊情況使用）注：這種清洗方式必須配有獨(dú)立的化學(xué)清洗裝置或者與反滲透串用同一套化學(xué)清洗系統(tǒng)，一般采用組操或手動(dòng)完成，近似于反滲透的化學(xué)清洗。清洗時(shí)，首先確定膜的污染情況，選擇清洗藥液，如堿洗過(guò)程中【（氫氧化鈉+（Na4-EDTA）+Na-DDS】。（Na-DDS是指活化劑十二烷基橫酸鈉鹽），殺菌最好獨(dú)立完成常規(guī)采用次氯酸鈉殺菌，根據(jù)情況也可以選擇84消毒液一定要按要求進(jìn)行藥、水的配比。酸洗可根據(jù)污染情況采用HCL（鹽酸）或檸檬酸進(jìn)行循環(huán)洗?？紤]到清洗中清洗泵的壓力不夠，可采用單支管或多支管選擇性清洗。1、在上述清洗過(guò)程效果不好的情況下，采用以下化學(xué)配方進(jìn)行離線清洗。a)對(duì)于有機(jī)物的污染和常規(guī)鈣鎂結(jié)垢污染使用藥劑濃度與上述相同；b)對(duì)于清洗鐵離子的污染采用“草酸+維生素C”的清洗法效果較好，具體藥劑濃度如下：方案一：配置1%濃度的草酸與0.25%的抗壞血酸維生素C的混合液（注意：先加維生素C，溶解后再加草酸），進(jìn)行離線加強(qiáng)清洗。方案二：配置1%濃度的檸檬酸溶液，進(jìn)行離線加強(qiáng)清洗。2、離線加強(qiáng)洗的步驟與加強(qiáng)洗基本相同，只是超濾離線操作是在就地手動(dòng)或組操的情況下完成，也可以串用反滲透的化學(xué)清洗裝置來(lái)完成離線加強(qiáng)清洗。使用的化學(xué)藥品與常規(guī)清洗有所不同，加藥洗和浸泡中需要定期的投加新鮮的藥液，置換出前面已經(jīng)被消耗的藥液，然后浸泡幾個(gè)小時(shí)，再?zèng)_洗干凈化學(xué)品后，投入正常運(yùn)行。3、離線加強(qiáng)洗完成后，需要清除清洗管線內(nèi)殘留藥劑防止腐蝕；放空清洗水箱內(nèi)殘留清洗液并再加滿清水循環(huán)沖洗。06膜絲斷裂的檢查方法膜絲完整性是保證膜過(guò)濾過(guò)程的重要參數(shù)。為檢驗(yàn)?zāi)は到y(tǒng)的有效性，采用空氣將問(wèn)題壓力容器檢測(cè)出來(lái)。這種測(cè)試基于的是非常自然的道理，即沒(méi)有一定的壓力空氣無(wú)法通過(guò)濕潤(rùn)的膜孔。這個(gè)壓力取決于膜孔徑的尺寸。當(dāng)0.1MPa的空氣壓力作用在濕潤(rùn)的超濾膜組件上時(shí)，完整的膜組件可以承受這個(gè)壓力。這個(gè)試驗(yàn)也可以通過(guò)真空作用在組件上來(lái)實(shí)現(xiàn)。6.1壓力衰減試驗(yàn)做壓力衰減試驗(yàn)以前，超濾設(shè)備在停機(jī)狀態(tài)，關(guān)閉超濾進(jìn)水、出水手動(dòng)閥；試驗(yàn)準(zhǔn)備工作：a)排水：手動(dòng)開(kāi)氣動(dòng)反排閥，手動(dòng)開(kāi)產(chǎn)水排放手閥排水，排凈為止，然后關(guān)閉氣動(dòng)反排閥，保持手動(dòng)產(chǎn)水排放閥在開(kāi)啟狀態(tài)；b)工具：減壓閥（兩端帶有φ6快速接頭），φ6氣管，或φ8、10氣管；連接壓縮空氣：將進(jìn)水氣動(dòng)閥的開(kāi)啟氣路的壓縮空氣管拔下來(lái)與減壓閥連接，減壓閥的另一端連有φ6的氣管，用手憋住氣管，調(diào)節(jié)減壓閥出口壓力為0.09-0.1MPa（公斤）（一定要用手憋住氣管調(diào)節(jié)壓力，不能把壓縮空氣管連接到進(jìn)水母管上再調(diào)壓，這樣會(huì)壓力過(guò)大破壞超濾膜），再將壓縮空氣管連接到進(jìn)水母管上的進(jìn)水取樣口；c)升壓：通過(guò)進(jìn)水壓力表可以看出壓力會(huì)緩慢上升，可能前10min壓力上升會(huì)很滿，請(qǐng)耐心等待，經(jīng)過(guò)10～30min后，壓力上升到0.09-0.1MPa；在升壓過(guò)程中為了防止憋壓，可以把各個(gè)產(chǎn)水取樣閥和產(chǎn)水排放閥打開(kāi)；d)測(cè)試：當(dāng)進(jìn)水端壓力緩慢升高到0.1MPa，保持此壓力2min，關(guān)閉進(jìn)氣閥門，檢查壓力下降，超過(guò)1min的時(shí)間內(nèi)，最大壓力下降不能超過(guò)0.005MPa。超濾膜絲斷絲檢查完成檢測(cè)后，壓力容器內(nèi)的壓縮空氣要緩慢釋放，如把連接在進(jìn)水端取樣閥的氣管拔下來(lái)讓空氣慢慢釋放。如果壓力降超過(guò)0.005MPa，說(shuō)明可能存在連接件斷裂、O型圈漏水或者斷絲情況，要分析那支壓力容器有問(wèn)題：在進(jìn)行每支壓力容器的細(xì)微檢查。6.2單套系統(tǒng)衰減試驗(yàn)結(jié)果超濾壓力衰減法完整性測(cè)試，在加壓過(guò)程中壓力升不上去，可能存在斷絲或者連接件斷裂情況。6.3單支膜元件衰減試驗(yàn)結(jié)果拆開(kāi)超濾系統(tǒng)的#7膜殼，四支超濾膜編號(hào)分別為：04M361，04M719，04M704，04M728，做單只膜完整性測(cè)試，04M361有14根斷絲（已經(jīng)修補(bǔ)），04M719有兩只斷絲（已經(jīng)修補(bǔ)），另兩只超濾膜有一個(gè)中間產(chǎn)水連接件斷裂（已更換新連接件）。6.4膜絲的斷裂檢查后的修復(fù)過(guò)程將壓力容器內(nèi)的超濾膜抽出，浸在水容器中，一端進(jìn)水管用專用工具封堵，另一端用專用進(jìn)氣工具在進(jìn)水管進(jìn)氣，進(jìn)氣壓力控制在<0.1MPa，該膜在小于0.1MPa時(shí)膜絲只透過(guò)水不透氣，如果出現(xiàn)透氣現(xiàn)象，則證明有膜絲有斷絲現(xiàn)象，記錄膜絲斷絲位置，然后用膜針配合（406）專用膠，封堵在膜絲斷絲點(diǎn)上。凝固5min后去掉膜針?lè)忸^，再次進(jìn)氣檢驗(yàn)封堵效果。07完整性檢測(cè)后恢復(fù)運(yùn)行步驟在做完整性檢測(cè)時(shí)，膜元件內(nèi)充滿空氣，在恢復(fù)運(yùn)行前一定要對(duì)超濾裝置進(jìn)行排氣，否則會(huì)破壞超濾膜，具體步驟為：1、當(dāng)系統(tǒng)緩慢排氣完成后，需要進(jìn)行手動(dòng)排氣，拆卸進(jìn)水管最高點(diǎn)的排氣閥，排氣閥連接的手閥要打開(kāi)狀態(tài)，進(jìn)水手閥關(guān)閉，產(chǎn)水排放閥打開(kāi)，右側(cè)進(jìn)水手閥關(guān)閉，左側(cè)進(jìn)水閥開(kāi)啟狀態(tài)；2、另一種方法程控組操完成，打開(kāi)一側(cè)進(jìn)水氣動(dòng)閥；反方向再打開(kāi)一側(cè)反洗排水氣動(dòng)閥，再緩慢打開(kāi)進(jìn)水手閥，保持小流量進(jìn)水，流量一般由小變大20-50噸/小時(shí)，此時(shí)要注意進(jìn)水壓力，防止憋壓，5～10min左右再切換打開(kāi)另一側(cè)進(jìn)水氣動(dòng)閥；反方向再打開(kāi)一側(cè)反洗排水氣動(dòng)閥，持續(xù)進(jìn)水10～15min后，停止排氣，將程控系統(tǒng)恢復(fù)至自動(dòng)狀態(tài)下，重新啟動(dòng)系統(tǒng)恢復(fù)運(yùn)行。08如何避免超濾膜絲結(jié)垢8.1反滲透進(jìn)水前加酸改為超濾進(jìn)水前加酸的可行性分析反滲透前加酸主要目的是調(diào)節(jié)一級(jí)反滲透進(jìn)水PH值同時(shí)降低反滲透膜的結(jié)垢概率，在最佳控制狀態(tài)下阻垢劑加藥得到更好的發(fā)揮達(dá)到阻垢的目的。但是，通過(guò)幾年的運(yùn)行觀察發(fā)現(xiàn)，反滲透入口PH值雖然得到控制，但是反滲透來(lái)水存在水質(zhì)不穩(wěn)定，有時(shí)來(lái)水導(dǎo)電率忽高、忽低，水中還有多種雜質(zhì)，并且造成保安過(guò)濾器及反滲透污堵較嚴(yán)重，也就是說(shuō)上一級(jí)（超濾系統(tǒng)）處理出現(xiàn)問(wèn)題。通過(guò)長(zhǎng)期觀察發(fā)現(xiàn)上一級(jí)系統(tǒng)，超濾產(chǎn)水能力下降，進(jìn)出口壓差曾達(dá)（進(jìn)水壓力由原來(lái)的0.09MPa增長(zhǎng)到最高0.15MPa以上）進(jìn)水壓力增加了0.12MPa、反洗效果差，而且有無(wú)機(jī)鹽附著現(xiàn)象，這種現(xiàn)象被稱為“濃水極化后產(chǎn)生的無(wú)機(jī)鹽垢”，這種現(xiàn)象主要表現(xiàn)在化學(xué)清洗過(guò)程中，加酸浸泡后，酸液消耗分解過(guò)快，PH值出現(xiàn)回升，加到PH值2時(shí)，兩個(gè)小時(shí)后排水在PH值3-4之間，二次加酸后酸液不能飽和仍有消耗。短時(shí)間清洗效果不理想，這些現(xiàn)象表明超濾膜有結(jié)垢污堵現(xiàn)象。時(shí)間一長(zhǎng)就會(huì)造反洗效果差、產(chǎn)水量下降，反復(fù)惡性循環(huán)會(huì)直接造成超濾膜絲污堵最后造成超濾不能正常運(yùn)行。另外一種情況就是有機(jī)物和細(xì)菌的污染等多種因素，直接影響到超濾的制水能力，同時(shí)也是反滲透供水不足的主要原因。一般循環(huán)排污水來(lái)水的PH值在7.5-8.8之間，在這個(gè)范圍之間超濾系統(tǒng)易出現(xiàn)因長(zhǎng)期反洗效果差出現(xiàn)無(wú)機(jī)物污堵和濃水極化現(xiàn)象。（如果將反滲透前加酸改為超濾進(jìn)水前加酸，使超濾進(jìn)水PH值控制在中性7左右，就可以降低超濾結(jié)垢的概率，消除濃水極化后造成的結(jié)垢現(xiàn)象。提高超濾的反洗效果和產(chǎn)水量。從理論上講，按照超濾膜絲的孔徑一般不會(huì)發(fā)生結(jié)垢現(xiàn)象。但通過(guò)長(zhǎng)期觀察以及有關(guān)資料證實(shí)，超濾膜也會(huì)出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象，一般表現(xiàn)在濃水極化現(xiàn)象后造成無(wú)機(jī)鹽垢類附著現(xiàn)象。就是說(shuō)超濾膜絲微孔出現(xiàn)污堵后其透水空隙之間逐漸縮小。一般微濾（MF）膜的微孔徑在0.1-1μm之間，超濾（UF）膜的微孔徑在0.02-0.1μm之間，鈉濾（NF）微孔徑在（0.001μm-1nm）的物質(zhì)，反滲透（RO）膜的微孔徑則更小。能截流小于1鈉米級(jí)單位的物質(zhì)，所以說(shuō)超濾膜絲微孔出現(xiàn)污堵后結(jié)垢概率會(huì)逐步增高。8.2改進(jìn)或建議目前的加酸方式只能保證一級(jí)反滲透的正常調(diào)整，如果將加酸改在超濾進(jìn)水前進(jìn)水母管上，能使超濾和反滲透兩套系統(tǒng)得到更加安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。使超濾進(jìn)水、反滲透進(jìn)水PH值穩(wěn)定在7左右，同時(shí)降低了兩套系統(tǒng)的結(jié)垢概率。改造過(guò)程很簡(jiǎn)單不需要增加任何設(shè)備，只需要縮短加藥點(diǎn)，也就是說(shuō)，把反滲透進(jìn)水母管加藥點(diǎn)改在超濾進(jìn)水母管上，縮短加藥距離，同時(shí)也可以降低加藥量的阻力，即可解決以上存在的問(wèn)題。09超濾膜的保護(hù)1、短期停運(yùn)保護(hù)（1