超微滤膜的离线清洗和几种清洗剂省略超微滤膜系统离线清洗效果的研究

T技术研发ECHNOLOGYR&D超/微滤膜的离线清洗和几种清洗剂对超/微滤膜系统离线清洗效果的研究陈光华(石家庄高新区供水排水公司,河北石家庄050016)摘要介绍了超/微滤膜的清洗方法,并采用多种清洗剂对超/微滤膜进行了清洗,结果表明,用次氯酸钠、氢氧化纳和草酸可以获得较好的清洗效果。关键词超/微滤膜;膜污染;清洗;清洗剂中图分类号:X703.1 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2013)16-0036-02石家庄高新技术产业开发区污水处理厂深度处理工程釆用AV0+MBR工艺处理工业废水和生活污水,膜工艺系统日平均处理规模为80000mVd,变化系数1.3,峰值流量4333m3/h。运行过程中,出现超滤膜通量突然下降过快的现象,实际运行通量下降至90m:7h,膜系统跨膜压力(TMP)也会缓慢的升高达到最高值或终止值。一旦达到终止值,各膜组器需要从膜池中取出,进行离线化学清洗以去除结垢物质,恢复渗透性。通常根据堵塞情况每6到12个月进行一次。一旦膜组器需要离线化学清洗,膜组器将被拆下并浸泡在清洗池里。根据膜污染的类型,可釆用不同化学药剂进行清洗,碱洗采用次氯酸钠和氢氧化钠或碱性复配剂和次氯酸钠等药品进行清洗,酸洗采用柠檬酸或酸性复配剂或草酸等药品进行清洗。碱洗用于清除有机污染,酸洗用于清除无机污染,经过一段时间的浸泡后,膜的过滤性能得到恢复后,将膜组器重新安装回生产线。1工艺描述1.1系统描述该浸没式超滤系统采用北京碧水源科技股份有限公司MBRU系列产品-MBRU-1000-RF-III型膜组器,中空纤维膜,膜丝材质PVDF,孔径0.lura,单支组件膜面积27.5m2,单个膜组器产水量900ni3/d,单个膜组器膜面积1650m2/组,分12套膜池,每套膜池8个膜组件,设计通量为1.04L/(m2?h),系统投入运行时,正常膜通量270m3/h,跨膜压差(TMP)为5kPa,各廊道产水/停歇时间:7min/lmin;系统在线维护性清洗为每周进行一次,每次持续120min,采用500mg/L(有效氯浓度)次氯酸钠溶液,1月1次大洗,采用3000mg/L(有效氯浓度)次氯酸钠溶液。1.2膜组器产水原理浸没式膜组件放在单独的膜池混合液中,在出水泵产生的负压条件下,水穿过膜而完成过滤处理。膜池取代了二沉池完成悬浮物与液体分离和颗粒滤料滤池的功能。在膜组件的底部采用大气泡曝气产生紊动来冲刷中空纤维的表面并使颗粒脱落膜的表面,对膜表面起到清洁的作用。当膜前后压力差达到设定值时需进行化学清洗。浸没式中空纤维膜系统运行一定时间,需化学清洗一次。浸没式膜系统是模块式设计,易于增容,膜箱中的膜元件可方便修补和更换,不会影响系统的正常运行。每个抽吸泵的启闭由PLC(可编程控制器)自动控制。时间控制:过滤周期为8min,即工作7min后停止lmin钟;每天过滤总时数:21h/do每根产水干管上安装真空压力变送器,监测膜的污染程度,一旦由于不正常等原因造成膜污染,真空度超过某一设定值(15KPa)后,PLC系统自动向抽吸泵发出停机信号,抽吸泵停止工作,避免造成膜的过渡污染。膜池水位处于中位时,PLC系统自动向抽吸泵发出开机信号,抽吸泵开始启动;膜池水位过低时,PLC系统自动向抽吸泵发出停机信号,抽吸泵停止工作,避免造成膜的干抽损伤;膜池水位过高时,PLC系统自动发出报警信号,并显示报警原因。2MBR膜污染的形成机理及膜通量与跨膜压差的关系2.1MBR膜污染形成机理膜污染是影响膜生物反应器推广应用的主要因素。膜污染导致膜通量下降,增加膜组件更换和膜清洗的频率,会增加膜生物反应器的运行费用。由于悬浮物或可溶性物质沉积在膜的表面、孔隙和孔隙内壁,从而造成膜通量降低的过程称为膜污染。膜污染可划分为如下过程:膜孔内壁的吸附、膜孔的堵塞、膜表面泥饼层的压实和形成、浓差极化。膜污染是运行中一系列增加膜阻力的总称,可通过几种物理、化学和生物作用而产生,并通过浓差极化使污染加剧。影响膜生物反应器膜污染的因素可划分为3大类:膜组件(如膜材料、膜孔径和分布、膜组件的构造)、操作条件(如压力、错流速率和紊流)、污泥混合液特性。膜生物反应器处理污水不同于常规的膜过滤污水,因此,研究膜生物反应器的膜污染机理,不仅需要考虑常规的膜污染过程,而且应充分考虑到混合悬浮液的生物动力学特性及其与膜过滤的关系。2.2MBR膜污染后膜通量与跨膜压差的关系膜污染的数学模型是标准的达西定律。由公式表达为:?_p式中:j,-膜通量,单位m3/(m2.s),p-膜两侧压力差(也称跨膜压差),单位Pa,A-黏度,单位Pa?s,Rm-纯膜阻力,单位1/rn,R、-膜污染阻力,单位1/rn,R‘.泥饼阻力,单位1/rn。3化学清洗3.1药品使用量的计算下面以柠檬酸、次氯酸钠为例进行说明。3.1.1朽!樣酸汁算方式药液体积:池长4.5米*池宽4.7米*膜高2.86米(从膜架底部至膜组件顶部)=60.5m3。药液量:60.5m3*2.0%(柠檬酸百分含量)*1工作面=1.21吨。补充量:1.21吨*2.0%*30天=0.726吨。柠檬酸总量:1.936吨。36硅谷2013年第16期总第136期IS|SILICONVALLEY3.1.2次氯酸钠计算方式药液体积:池长6.7米*池宽4.7米*膜高2.86米(从膜架底部至膜组件顶部)=90m3。药液量:90ra3*5.6%(次氯酸钠含量)*1工作面=5.0吨。补充量:5.0吨*20%*30天=30吨。次氯酸钠总量:35吨。膜组器化学碱浸泡采用5600mg/L有效氯的次氯酸钠溶液浸泡10至12小时。每日定时向浸泡池补充次氯酸钠药液,补充量为20%,日补充1000L次氯酸钠溶液。膜组器化学酸浸泡采用2.0%柠檬酸药液浸泡6小时。每日定时向浸泡池补充药液,补充量为2.0%,日补充24.2kg柠檬酸。3.2离线清洗方案为了检验药品的有效性,制定了如下离线清洗用药方案(见表1)。方案1:碱洗采用10%次氯酸钠溶液+95%氢氧化钠药品,酸洗采用99%柠檬酸固体,主要清洗第1和第2廊道。方案2:碱洗采用碱性复配剂+10%次氯酸钠溶液+95%氢氧化钠药品,酸洗采用酸性复配剂,主要清洗第3廊道。方案3:碱洗采用10%次氯酸钠溶液+95%氢氧化钠药品,酸洗采用酸性复配剂,主要清洗第4廊道。方案4:碱洗采用10%次氯酸钠溶液+95%氢氧化钠药品,酸洗采用草酸,主要清洗第5廊道。方案5:碱洗采用碱性复配剂+10%次氯酸钠溶液药品,酸洗采用草酸主要清洗第6廊道。4几种药剂对离线清洗膜组器的生产性试验膜比通量是指平均膜通量与跨膜压差之比》即jv/P之比。由jV=^Rm+Rs+Rt.)可知’j,/P之比与黏度H、纯膜阻力Rm、、膜污染阻力泥饼阻力;?e有关。膜比通量越大说明黏度、纯膜阻力、膜污染阻力和泥饼阻力越小,则离线清洗效果越好。平均膜通量是指实际参与工作的膜面积的名义通量。系统运行过程中,于2013年6月18日-7月27日对膜进行了离线清洗。离线清洗后1廊道平均膜通量为255.25m3/h(廊道产水量)/1650m2(膜组器膜面积)X1000/8(每廊道膜组器的数量)=19.337L/m2.h。离线清洗后1廊道膜比通量为19.337/7.01(跨膜压差)=2.76L/m2.h?Kpa.离线清洗后1、3、4、5、6廊道膜比通量见表1。表1廊道膜比通量廊道时间1廊道3廊道4廊道5廊道6廊道7月27日2.762.963.643.711.197月28日2.762.963.643.721.197月29曰2.662.953.563.71.327月30日2.572.923.533.721.317月31日2.672.913.633.71.38月1日2.612.93.53.731.328月2日2.762.963.643.761.19图1离线清洗后各廊道膜比通量随时间的变化根据表1作如图1所示曲线图。从图可以看出,采用方案4清洗第5廊道效果最好,方案3清洗第4道效果次之,采用方案5清洗第6廊道效果最差。说明采用10%次氯酸钠溶液+95%氢氧化钠对膜组器进行离线碱洗和采用99%草酸对膜组器进行离线酸洗效果最好.5结果1)化学清洗方式能有效清洗中空纤维超/微滤膜表面的污垢。2) 10%次氯酸钠溶液、95%氢氧化钠和99%草酸对膜组器的污染去除效果明显,使超/微滤膜的性能得以恢复。3)经过彻底清洗,超/微滤膜元件的水通量恢复后还需做膜丝的完整性测试和修复工作,才能确保出水水质得以恢复。参考文献[1]严煦世,范瑾初.给水工程(第4版)[M].北京:中国建筑工业出版社’1999.[2]张白杰.排水工程[M].北京:中国建筑工业出版社,2000.[3]刘茉娥,蔡邦肖,陈益棠.膜技术在污水治理及回用中的应用[M】.北京:化学工业出版社’2005.[4]张博丰,马世虎.超/微滤膜的膜污染与膜清洗研究[J].供水技术,2009,3(6):13-16.[5]北京碧水源科技股份有限公司.石家庄高新区污水处理厂深度处理工程运行管理手册,2011.作者简介陈光华(1967-),男’湖北仙桃人,高级工程师,硕士,主要从事污水处理的运行和管理。ft(上接第41页)If参考文献[1]王晶晶.基于计算机软件开发的JAVA编程语言分析[门.河南科技,2013(2):17’134.[2]元尼东珠.浅析计算机软件开发的JAVA编程语言[J].城市建设理论研究(电子版),2013(9).[3]许楠,刘丽杰.基于C/S糢式使用JAVA编程语言编写网络通信程序[J].中国科技博览,2009(6):108.[4]刘杰.基于RTEMS平台的Java语言编程支持[D].北京邮电大学,2011.[5]温立辉.浅谈Java编程语言线程处理机制U].姓谷,2010(7):77.作者简介古丽米热.买买提(1983-),女,乌鲁木齐人,职称:初级,研究方甸:计算机科学与应用.婦37