超滤膜化学清洗技术的探讨与改进

1、1概述邯钢冷轧脱盐水站有超滤膜组四套,每套正常出力234t/h,最大出力为294t/h,膜材质为增强中空纤维+聚偏四氟乙烯(PVDF涂层,主要用于污水深度处理反渗透工艺的预处理,相对于常规预处理具有自动化程度高,节能环保,占地面积小,运行费用低等特点。于2005年2月建成投产。超滤膜的使用有效地保证了反渗透系统的安全经济运行,取得较好的经济效益,节约了成本。由于水源为冶金工业废水回用,成份复杂, TDS、COD、BOD、细菌、微生物的含量较高,TDS: 20004000us/cm,Cl-:400800mg/l,COD:最高可达200mg/l。随着运行时间的延长,膜阻力升高,出力降低,所以需对超

2、滤进行化学清洗,起初按照膜厂商的技术要求进行清洗,虽然清洗后膜性能也能基本恢复到设计要求,但又很快下降,针对这种现象,我们对超滤膜的化学清洗技术进行了一些探索和攻关。我们以膜厂商清洗导则为技术基础,结合本单位的水质进行现场试验,寻找有效的清洗配方,探索改进清洗程序,规范操作及监督分析步骤,形成一套完整的超滤膜化学清洗技术,取得了较好的清洗效果。2水质分析超滤的水源来自冶金工业废水回用水。脱盐水站的水处理工艺为:冶金工业废水回用水超滤(NaClO、HCl、PAC一级反渗透(阻垢剂、还原剂二级反渗透。由此可见超滤的安全经济运行对整个系统起着非常重要的作用。我们曾对超滤的进水和产水进行了多次分析,水

3、质指标见表1。超滤膜化学清洗技术的探讨与改进董金冀,陈小青(邯郸钢铁集团有限责任公司热力厂,河北邯郸056015摘要:针对邯钢冷轧脱盐水站超滤系统的膜材料清洗能力下降问题,对脱盐水站超滤系统的化学清洗进行分析,对配方工艺进行试验对比,提出一套适合超滤系统的化学清洗技术方案,经过清洗后的超滤膜水通量明显提高,过膜压差大大降低,清洗周期延长到2个月。关键词:超滤膜;化学清洗;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超滤进、出水水质COD mg/l Cl-mg/l SDI PH NTU86 460 2069 4

6、58 3 02 工艺设备583清洗标准膜污染是指处理物料中的微粒、大分子、胶体粒子或其他的溶质分子,由于与膜存在物理、化学相互作用或机械作用而引起的,在膜表面或膜孔内吸附沉积造成膜孔径变小或堵塞,使膜的性能产生不可逆变化的现象。在超滤运行过程中,超滤的膜通量随运行时间的延长而降低,过膜压差逐步升高。一旦料液与膜接触,膜的污染就开始。当污染发展到由反冲洗、维护清洗不能恢复其性能时,即膜的通量下降20%40%,严重的可下降到80%以上或者按膜厂商规定的过膜压差下降到-54kPa时,系统就会自动停机,无法正常运行,必需用化学清洗剂进行清洗,而我们在实际生产中一般遵循系统出现红色报警,即过膜压差达到-

7、48kPa时进行清洗。4清洗方案的选择化学清洗从本质上讲是污染物与清洗剂之间的一个多项反应。化学清洗常用的清洗剂和杀菌剂有盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、草酸、柠檬酸、氢氟酸以及NaOH、KOH 等,都可用于膜组件的清洗;NaClO在化学清洗中既可以作为杀菌剂又可以作为氧化剂。作为杀菌剂用于防止微生物、细菌、有机物的污染;当用NaOH 清洗不起作用时,可以用活性氯进行清洗,活性氯特别适合膜孔污染的清除,它似乎能将膜孔打开,并在压力作用下将膜孔中的污染物挤出。我们通常采用柠檬酸、NaClO对超滤膜组件进行化学清洗。4.1柠檬酸作为酸性清洗剂可以去除无机污染,使用时要掌握适当的PH。同时要考虑清洗水质对清

8、洗效果的影响,如果使用硬度较高的水,清洗溶液需要添加足够的络合剂如柠檬酸,含盐量高也会影响清洗效果。4.2NaClO次氯酸钠是一种氧化性杀菌剂,对水中的微生物的杀生作用很强,并对水中的其他的还原性物质起氧化作用。作为杀菌剂可防止微生物、细菌、有机物的污染,作用机理如下:NaClO+H2OHClO+NaOHHClOH+ClO-次氯酸钠在不同PH值及不同温度下的分解比例如表2所示。余氯的杀菌效率与未分解的次氯酸的浓度成正比;次氯酸比次氯酸根的杀菌效力要高100倍,而未分解的次氯酸的比例随PH值的降低而增加。次氯酸根离子之所以杀菌效果较弱,是因为它带有电荷,不易扩散进入细胞膜,而次氯酸则可快速进入细

9、胞膜而造成高毒性。因此,PH值的高低对系统的杀菌效果起着非常重要的作用。4.3水质清洗过程中水的质量是一个经常被忽视的问题,水中的杂质将严重影响膜的清洗效果。例如:在高含盐量的水中次氯酸的比例很少,PH=7.5、温度为25、TDS=4000mg/l次氯酸含量只有30%。4.4时间一般清洗时间约为3060min,超过最佳时间将引起膜的再污染,如果膜污染严重最好采用新鲜的清洗液进行几个连续的清洗步骤。含氯的清洗剂最佳时间为30min,酶清洗剂约为60 90min。膜生产厂家提供的清洗方案及清洗液的浓度带有普遍性,但由于各地区的水质差异较大,污染特性不同,尤其我们使用的水源为冶金工业废水回用水,水的

10、杂质含量较多,各种污染成份更为复杂。因此,我们根据系统的工艺特点和水质情况,针对不同的清洗条件、不同的清洗液浓度有选择地进行了试验。根据实验结果确定有效的清洗方法。用2000PPm的柠檬酸、PH值调整在24酸洗,去除无机沉淀物;用300400PPm的次氯酸钠,PH调整在79,用做杀菌并可去除有机污染物、微生物。化学清洗过程中配制清洗液所用的水质要求TDS1000us/cm,一级反渗透产水效果更好。清洗液的浸泡时间为12h,为避免对超滤膜造成二次污染,次氯酸钠清洗时间为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不同情况下次氯酸钠的分解情况工艺设备59金属世界2008年第1期金属世界由表4可以看出,配入4%的贫瘦煤后,焦炭的各项质量指标均得到改善,其中灰分降低了0.06%,M40提高了0.14%,硫分与M10基本持平。从焦炭外观上看,气孔孔径变小,孔壁变厚,结构致密,块度均匀。5经济效益2006年邯钢焦化厂全年累计配入贫瘦煤115824吨,贫瘦煤与瘦煤差价按50元计,2006年共创效115824×50=579.12万元。配加贫瘦煤后,由于焦炭质量得到进一步改善,从而为高炉风口富氧喷吹煤粉、降低焦比创造了条件。2006年高炉的喷煤量由2005年的133.

12、1kg/t 提高到144.6kg/t ,入炉焦比由2005年的378.9kg/t 降低到369.6kg/t ,为炼铁生产带来了较大的经济效益。6结论经过邯钢焦化厂的实践表明,运用低价贫瘦煤代替4%左右的瘦煤进行配煤炼焦是可行的,不仅可以降低成本,使煤炭资源得到充分利用,而且焦炭质量也有所改善。另外还有助于炼铁指标的改善,为炼铁生产带来效益。5不同清洗条件清洗效果的比较膜生产厂家对膜的化学清洗要求是过膜压差到-48kPa ,清洗液选用柠檬酸、次氯酸钠,浸泡时间6h ,清洗水质为超滤产水,PH 值柠檬酸时为2.5左右,次氯酸钠时为1011。按照厂家要求对1#进行清洗,用次氯酸钠清洗效果不佳不能满足

13、需要。处理一套需要的时间长。通过分析影响化学清洗效果的因素,清洗2#时候我们对厂家的清洗方案进行了调整,将浸泡时间改为1h ,水质改为超滤产水+一级反渗透产水的混和水质,适当降低其电导率及硬度,为提高次氯酸钠的杀菌效果将PH 调整到78,收到了良好的清洗效果。试验对比说明:在用次氯酸钠对超滤膜进行化学清洗时,适当缩短浸泡时间,增大清洗液的浓度,提高清洗液的水质,降低清洗液的电导率及硬度,降低清洗液的PH 值,清洗效果会大大提高(清洗效果见表3。6结束语超滤膜清洗后,水通量明显提高,过膜压差大大降低,清洗周期延长到2个月。通过试验比较,采用低PH 值、高的清洗液水质,较短的浸泡时间,适当提高清洗液的浓度清洗效果较好。这是邯钢冷轧脱盐水站超滤膜的清洗经验,由于超滤膜的污染有很