水处理工程师须知“超滤装置的运行流程”

1序言

正确的系统运行和操作是保证超滤膜系统长期高性能稳定运行的关键，它包括系统的首次投运、正确的运行步序和日常开停机操作，膜组件污堵、污染和结垢以及水力冲击破坏等的预防。这些方面不仅在设计时应该给予充分的考虑，而且在制造、安装调试、操作培训和日常运转管理时更应密切关注。必须保存运行记录并进行数据的标准化，以便及时掌握系统实际性能，必要时立即采取纠正措施。

2超滤膜运行步序

SFP-N超滤膜通常采用全流过滤模式，因此大大节约了运行能耗，运行采用保持产水量恒定即恒流的控制方式，因此，超滤膜跨膜压差(TMP)将随着过滤过程的进行不断升高，这就需要间隔一段时间，就进行气擦洗辅助反洗，来控制TMP 的升高。在膜丝表面截留的固体颗粒，通过定期的气擦洗辅助反洗加以去除，这种反洗不必加入任何的化学清洗剂。固体污染物在定期的气擦洗辅助反洗中被除去，因此避免了其在膜丝附近的沉积。吸附在膜丝表面而不能被反洗去除的污染物，通过在线的化学加强反洗(CEB)去除。在化学加强反洗过程中，在反洗水加入少量的化学药剂，通过短时间的浸泡(通常为5-10分钟)后，将化学药剂排出，超滤膜可以恢复到接近初始状态。另外，还需要对超滤膜系统进行定期的就地离线化学清洗(CIP)，以彻底去除污染物，恢复超滤膜性能，CIP 药剂可采用氢氧化钠、次氯酸钠、盐酸、柠檬酸等。

SFP-N超滤膜系统运行包括以下主要步骤：

1. 过滤

2. 气擦洗

3. 底部排水

4. 上反洗

5. 下反洗

6. 正洗

7. 化学加强反洗(CEB)

8. 就地化学清洗(CIP)

2.1过滤

超滤膜系统在启动时，建议进行2-3 分钟的正洗来除去膜组件里残留的化学品及空气。正洗是进水从膜组件下部进水口进入膜组件，冲洗膜丝外表面，从膜组件顶部浓水口排出，这一步骤时间内将不过滤进水。在正洗完成后，系统可以转换到过滤运行状态。通常一个运行周期为20-60 分钟，根据进水条件和清洗程序而变化。在正常的过滤状态下，100%的进水被过滤即全流过滤。由于在过滤过程中截留污染物，跨膜压差(TMP)将会上升，在预先设定的运行步骤的结尾，会转入到气擦洗和反洗的清洗步骤。

2.2气擦洗

超滤膜系统按照自动控制程序将转入气擦洗步骤，气擦洗是利用压缩空气产生的气泡松动膜丝外表面截留的污染物。压缩空气从膜组件底部进气口进入到膜丝外表面，从顶部浓水口排出。

2.3底部排水

在气擦洗步骤后，停止进气，打开下排放阀，将膜组件重力排干，随排水带走松动的污染物。

2.4上反洗

排水完毕之后进行第一步反洗，即上反洗步骤。反洗水从膜组件上部产水口进入膜丝内部，从与运行产水相反的方向透过膜丝，反洗废水在膜丝外部汇集，打开反洗上排放阀，使反洗废水从膜组件顶部浓水口排出。上反洗步骤能首先清洗膜组件污染最严重的上端区域。

2.5下反洗

2.6正洗

在反洗结束后，需进行正洗以去除任何残留的污染物和/或化学药品，并排除聚集在膜组件内部的空气。完成正洗后，超滤系统即可重新投入到过滤运行状态或者备用状态。

3 化学加强反洗(CEB)

在通过常规气擦洗辅助反洗步骤无法除去所有污染物的情况下，通过在反洗时加入化学药剂可以加强反洗的效果，即化学加强反洗(CEB, Chemical Enhanced Backwash)。CEB 过程包括一个气擦洗过程、加入化学药剂反洗、浸泡和将污染物和化学药剂冲出的常规气擦洗辅助反洗过程。在CEB 过程中，非常重要的一点是在加入化学药剂的反洗前，要保证将绝大部分的污染物通过常规反洗从膜组件中除去。这样，化学药剂才可以直接作用到那些难以除去的污染物上。同样重要的是要保证整个膜组件中充满合适浓度的化学药剂和合理的浸泡时间。通常浸泡可持续5 至10 分钟，有时为了使化学药剂与黏附在膜丝表面或进入膜丝孔通道内的污染物充分接触，也可延长浸泡时间。浸泡后，要保证将所有的化学药剂冲洗出整个系统。

CEB 所使用的化学药剂种类根据原水水质可能产生的污染物进行选择，CEB 频率根据产生的污染物频繁情况而定。一般

使用的化学药剂为NaClO、NaOH 和HCl 等。根据所使用的化学药剂的不同，CEB 一般分为针对由于原水中有机物及生物引起的污染的碱CEB，和针对由于原水中铁、铝的胶体或者硬度结垢引起的无机物污染的酸CEB：

碱CEB：0.1% NaClO + 0.05% NaOH (目标pH 12)

酸CEB：0.1% HCl 或H2SO4 (目标pH 2)

4 就地化学清洗(CIP)

就地化学清洗(CIP)操作包括反洗和化学品循环清洗。CIP 是一个基于需求的操作。CIP 频率受到给水水质的影响，频率可以从1 个月到3 个月不等。CIP 前要执行一次的常规反洗，其步骤包括气擦洗、底部排放、上反洗和下反洗。反洗的步骤通常重复3 到8 次，以去除各种不需要的化学清洗即可去除的污染物。反洗步骤完成后，通过重力排水排掉膜组件中多余的水，防止后续CIP 化学药品浓度被稀释。CIP 清洗液在膜组件和化学清洗水箱之间循环30 分钟(CIP 药品从膜组件进水侧打入)。一部分CIP 清洗液的滤液也被收集并循环回的化学清洗水箱。请注意，CIP 清洗液可以加热到40oC，以提高去除膜组件中污染物的效率。循环清洗后可以浸泡60分钟或更长的时间，浸泡时间长短主要取决于膜组件的污染程度。浸泡步骤后，再次将CIP 清洗液循环30 分钟。循环清洗完成后再执行一次气擦洗和排水，以排放掉膜组件中CIP 清洗液。随后执行2 步反洗(上反洗和下反洗)和正洗，以去除膜丝外部任何剩余的污染物。注意：经过CIP 后，转入正常的操作运行步骤时，UF 膜丝产水侧残留有CIP 化学品(特别是氧化剂)，如后续工艺为反渗透，应该将CIP 后第一次正常运行产水排放，以避免反渗透膜的氧化。上面描述的CIP 步骤为一个单一的碱或酸的CIP 清洗过程。如果酸和碱清洗都需要，CIP 的步骤是将碱CIP 过程和酸CIP 过程各执行一遍。

由于超滤膜系统是频繁反洗的运行方式(每20~60 分钟反洗一次)，故一般采用自动控制运行。考虑到不同系统的进水水质差异较大，具体的运行及清洗参数、步序等需要根据现场调试情况最终确定。总的原则是，当进水水质较差时，增加反洗、气擦洗以及化学加强反洗的频率。