摘要：近几年来超滤技术已被广泛应用于工业、环保、生物等工程的水处理系统中， 也大量应用于火力发电厂的锅炉补给水除盐系统中。超滤膜是集成膜技术的重要组成部分，一般安装于反渗透装置的前级，它能非常有效地减少反渗透膜的污堵， 保障反渗透装置的安全运行，提高产水率，减少废水。
关键词：水处理设备； 超滤装置； 污染； 清洗方法；
超滤装置作为近些年电厂水处理工艺中较为成熟的水处理设备，在电厂水处理系统中占有重要的地位，如何确保超滤系统可靠运行，为电厂热力系统连续提供可靠、合格的介质供应显得尤为重要。
一、 超滤系统的构成
超滤装置本体。（1）超滤装置（包括超滤升压泵、自清洗过滤器和超滤膜组件）多采用单元制设计，一般小型火力发电厂设置2个系列单元（1用1备），较大型的供热电厂或大型火力发电厂一般都设置3个系列单元（2用1备），每列都能单独运行，也可几列同时运行；（2）超滤膜元件的设计通量不应大于膜厂商《设计导则》中规定的最大通量值，且不大于60 L/m2.h（按净产水量计算）。膜数量根据产水量计算所得，保证超滤装置的正常运行、合理的反洗间隔和化学清洗周期，能实现全自动运行；（3）采用抗化学药剂性能好的超滤膜产品，超滤膜能承受相当于pH=1-14的药液进行化学清洗，抗次氯酸钠浓度要求不低于5000ppm；（4）当进水温度、超滤装置进出口差压等因素变化时，可通过改变超滤升压泵的频率自动调节超滤装置产水流量，保证产水流量稳定；（5）超滤装置采用单元型式成套结构；超滤装置每根膜壳的产品水管上安装一段透明管，以便能有效地观测、诊断并确定系统的运行状况 。
二、超滤膜污染的原因分析
超滤膜污染是指被处理液体中的微粒、胶体粒子、有机物和微生物等大分子溶质与膜产生物理和机械作用而引起在膜表面或膜孔内吸附、沉淀使膜孔变小或堵塞，导致膜的透水量或分离能力下降的现象。膜污染形式包括膜表面和微孔孔壁上吸附了过多的截留物而发生的覆盖污染和膜孔内被胶体粒子、有机物和微生物等大分子溶质阻塞。
1.超滤膜的表皮层较厚(约1恤m)，孔隙孔径在0．005—0．01 LLm之间。膜表面污染层大致呈双层结构，上层为较大颗粒的松散层，紧贴于膜面上的是小粒径的细腻层，因为污染层的存在，有大量的膜孔被覆盖。而且，有机物和微生物等大分子溶质及其他杂质之间长时间的相互作用极易在膜表面结块，阻碍了水的透过。
2.膜孔内被胶体粒子、有机物和微生物等大分子溶质阻塞或者膜孔内壁因吸附蛋白质等杂质形成沉淀而使膜孔变小或者完全堵塞。污染物质包括胶体、有机物、菌类以及钙铁的无机盐垢。含有这些污染物质的水源通过超滤膜时，大量污染物被膜截留而积聚于膜表面，长期的连续运行，被膜截留下来的微粒容易形成凝胶层，堵塞流水通道。
三、 超滤膜污染的防控措施及清洗方法
1.超滤膜污染的防控措施。（1） 选择合适的膜组件。根据电厂产水特点， 多选择结构紧凑的中空纤维超滤膜组件， 其具有单位体积内膜的填装密度高， 比表面积大， 料液流动状态好， 浓差极化倾向易于控制，能耗较低， 投资费用相对较低的特点。中空纤维膜有单皮层和双皮层两种， 目前单皮层好于双皮层中空纤维膜， 单皮层空纤维膜外表面孔径比内表面孔径大几个数量级， 透过内表面孔的大分子不会被外表面孔截留， 因而抗污染能力强。（2）提高原水品质。原水在进入超滤前应进行足够时间的混合、絮凝、沉淀等预处理， 以提高原水品质， 减少污染物进入超滤膜。在采用超滤用水的试验中， 还发现在超滤前使用混凝可以提高渗透通量和延缓膜通量降低； 在使用高锰酸盐和氯预处理对控制藻类污染的研究中发现，联合使用高锰酸盐和氯可以减少超滤膜污染的速率。（3）优化操作条件。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在膜运行过程中采取一定的操作策略， 如在中空纤维超滤膜制水中采用连续切向空气流， 在膜表面产生气／ 液两相流， 可产生高剪切力和流体不稳定性， 以阻止颗粒物在膜表面上沉积， 即使在很低气速下超滤通量也明显提高空气喷射使滤胶层膨松。而使通量增加， 极限气速下通量可增加150％， 对氟聚物膜表面做垂直作用电场试验时， 发现膜通量大大提高， 在高pH 值下， 通量甚至超过纯水， 随着场强的增加透过量也增加。
2. 膜污染的清洗方法。膜污染的清洗方法包括物理清洗法和化学清洗法。物理清洗方法中最为常用的是水力冲洗法， 化学清洗法是指加入了药物辅助清洗的方法， 包括加杀菌剂等。在选择清洗方法前， 要弄清楚污染物的性质， 采取有效的清洗方法。通常系统会设置合理的清洗方法， 多用物理法冲洗， 只有在物理法冲洗达不到理想效果时， 才用化学清洗法。当正常出力下， 产水量减少， 还会选择人工干扰清洗。（1） 物理清洗。物理清洗方法中最常用的是水力冲洗法， 包括反冲和正冲， 清洗介质为水和气。水力冲洗一般是用超滤水箱中的水对膜进行短时间的反洗。实践证明反冲洗法能把膜表面被微粒堵塞的微孔冲开， 并能有效地破坏凝胶层的结构， 对恢复膜的透水量比等压冲洗法有效。超声波清洗工艺也是物理清洗法的一种，其采用降解、水洗和超声波降解下水洗三种不同的清洗方法， 是一种有效的新方法。（2）化学清洗。化学清洗需根据污染物、污染类型和程度以及膜本身的特性选择有效、低廉、无毒副作用的清洗液配方， 按标准量配比。当使用超出说明书的化学清洗剂是， 一定要征求品牌商家的意见， 以防产生毒副作用。 当自动清洗不明显时， 还可以设置人工干扰清洗：11） 用清水反冲洗整个超滤系统。根据超滤厂商提供的水温要求采用能承受的最高温度；2） 选用合适的清洗剂， 在超滤加药装置中按配比浓度要求配比清洗水溶液， 对整个系统进行反冲洗；3） 用清水反冲洗， 去除清洗液；4） 完整性测试， 即校核膜的透膜压差， 如未达到预期要求， 可重复第二、第三步骤的清洗过程。
四、清洗控制参数及注意事项
1.清洗过程中，把清洗泵出口压力控制在50kPa。100 kPa，即与膜筒正常运行时进口压力相当，防止超过膜筒承受最大压力而对膜筒造成挤压。另外控制清洗流量为100 t／h以上，有条件的话，可以把清洗温度提高到40℃。
2.碱洗过程中，必须控制清洗液的pH值在11左右。观察清洗溶液箱的清洗液，当清洗液颜色发黄、发深，出现大量泡沫时，表明清洗效果较好。
3.氯清洗时，次氯酸钠必须是在碱性或微碱性溶液中加入，不允许在中性或酸性溶液中加入。
4.酸洗过程中，控制清洗液的pH值在2．5左右。清洗液的颜色会出现红褐色，这表明超滤膜中有铁污染，氧化铁与柠檬酸络合成了柠檬酸亚铁胺络合物。
5.不论是酸洗、碱洗，还是用次氯酸钠清洗，清洗结束后，都要延长冲洗时间，启动超滤装置反洗泵，对膜筒进行反冲洗。从反洗排水管中排出大量积存在膜筒中的清洗液和清洗出的污染物。当冲洗时间约10 min，出水的pH值在7左右，才可以停止反冲洗。
6.清洗时，自清洗过滤器的进出口手动门必须关闭，过滤器自清洗手动伯动转换开关打至“停止”位，当超滤清洗水箱的水全部进入超滤后，清洗水箱的液位不低于0．4 m，保证超滤清洗水泵的正常运行。
7.清洗后，超滤装置的进出口压差，产水流量都恢复到正常状况。取出水进行化验，其中出水浊度<0．2NTU，污染指数SDI<3，说明化学清洗后超滤装置出水水质得到了提高。
总之，超滤装置在水处理系统中具有特殊的优越性， 得到日益广泛的应用， 但如果管理不善， 好技术不落实或落实不到位， 那将直接影响整个锅炉补给水处理系统的正常运行， 并直接影响到电厂的安全生产， 所以只有用好技术， 做好管理， 及时发现运行参数的变化并调整设备运行工况， 就可以避免出现严重的问题，才能确保水处理系统长期稳定地运行。
参考文献：
［1］张利斯． 膜技术在水和废水处理中的应用.2016.
［2］ 李晓萍. 浅谈电厂水处理超滤装置的污染与清洗.2017.
论文作者:赵永梅
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/19
标签：超滤论文; 超滤膜论文; 装置论文; 通量论文; 系统论文; 电厂论文; 水处理论文; 《电力设备》2018年第17期论文;