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膜分离技术污堵和断丝的基本修复方法
浏览次数:422发布时间:2019-01-22 16:06:50 文章来源:

在水处理领域,一般把膜分离技术分为:微滤、超滤、钠滤、等几类,这些膜分离技术都是利用物质的大小来进行分离的,属于物理方法,简单快捷,维护费用低。

   
超滤的结构

超滤装置主要是由压力容器、超滤膜和系统支架三大部分组成。膜与膜之间有专门的联结管和膜端头密封圈固定。


超滤膜属于非对称的结构,即包括致密的皮层和多孔的支撑层。这种结构既保证了良好的分离效果,又提高了膜通量,降低运行能耗,并抗污堵。


超滤装置还配备了加药清洗系统和自动水反洗系统。主要是防止膜丝污染及污堵时进行水反洗和化学清洗使用。

超滤装置分为内压式和外压式两种,我们采用的是内压式超滤膜,运行和反洗是反方向进行的。如图

超滤的过滤方式

   一般超滤有两种过滤方式:一种是全流过滤(配有自动反洗装置),另一种是错流过滤(配有浓水排放系统)。我们使用的过滤方式为全流过滤,运行 30min 就要自动水反洗一次。

超滤异常现象及原因分析

超滤的水反洗、化学清洗与离线加强洗

超滤系统的运行好坏取决与三个重要控制指标:1、是污染指数:2、是出水浊度:3、是超滤的进、出水压差,这三个控制指标直接影响到超滤出水的质量和反洗效果以及化学清洗的效果。

超滤的水反洗与化学清洗

  一般超滤运行 30min 后转入自动水反洗,水反洗满 30 次后要自动进行化学清洗。当然,化学清洗对不同的水质也有不同的要求,对地下水而言水反洗 50 次后进行化学加药清洗,对地表水来说水反洗 40 次后进行加药清洗。而对循环冷却排污水(中水)来说,我们通过长期实验运行论证,水反洗 30 次后进行化学加药清洗超滤效果最佳。

因为,我们采用的是循环冷却排污水,这部分水质杂质多、有机物含量高、浓缩倍率是地表水的 3-4 倍,由于循环排污水温度较高容易产生细菌滋生,再加上来水浊度相对较高。造成超滤化学清洗平凡。通过长期观察、论证发现,超滤膜污堵主要是细菌和有机物以及多种垢类造成的,直接影响了超滤膜的水通量。一般常规的处理办法主要有加盐酸、加次氯酸钠和氢氧化钠三种化学药品:

1)加盐酸的目的是除去膜内孔表面的无机污染物如:钙镁垢、铁垢,

2)加次氯酸钠和氢氧化钠的目的是除去微生物、细菌、有机物等污染物。

    化学加强洗方法(一般用于超滤进出口压差高,产水量下降情况下进行) 5.2.1  加强洗(碱法)

a)将 Na Cl O 投加浓度由原来的 200mg/L 提高至 400mg/L,进行投加 Na Cl O 的加强洗过程,并加氢氧化钠 500mg/L 调 PH 至 12~12.5。

b)设备充满药液后(要求达到规定的浓度),根据污染程度浸泡3~12 小时。

c)浸泡后,用常规反冲洗流量反冲洗 180 秒,冲洗水清至中性 PH7。

     加强洗(酸法)

a)将 HCl 投加浓度由原来的 400mg/L 提高至 800mg/L,进行同样的投加 HCl 的加强洗过程,调PH 至 1.0~2.0。

b)按 400mg/L(p H 1.0~2.0)投加量的正常 HCl 加酸反洗,浸泡 10 min,然后再用同样方法投加新鲜的酸液,置换出前面已经被消耗的酸液,然后浸泡几个小时,再冲洗干净化学品后,投入正常运行。

       离线加强洗(特殊情况使用)

 注:这种清洗方式必须配有独立的化学清洗装置或者与反渗透串用同一套化学清洗系统,一般采用组操或手动完成,近似于反渗透的化学清洗。清洗时,首先确定膜的污染情况,选择清洗药液,如碱洗过程中【(氢氧化钠+(Na4-EDTA)+ Na-DDS】。(Na-DDS 是指活化剂十二烷基横酸钠盐),杀菌最好独立完成常规采用次氯酸钠杀菌,根据情况也可以选择 84 消毒液一定要按要求进行药、水的配比。酸洗可根据污染情况采用 HCL(盐酸)或柠檬酸进行循环洗。考虑到清洗中清洗泵的压力不够,可采用单支管或多支管选择性清洗。

5.3.1  在上述清洗过程效果不好的情况下,采用以下化学配方进行离线清洗。

a)对于有机物的污染和常规钙镁结垢污染使用药剂浓度与上述相同;

b)对于清洗铁离子的污染采用“草酸+维生素 C”的清洗法效果较好,具体药剂浓度如下:

方案一:配置 1%浓度的草酸与 0.25%的抗坏血酸维生素 C 的混合液(注意:先加维生素 C,溶解后再加草酸),进行离线加强清洗。

方案二:配置 1%浓度的柠檬酸溶液,进行离线加强清洗。

    离线加强洗的步骤与加强洗基本相同,只是超滤离线操作是在就地手动或组操的情况下完成,也可以串用反渗透的化学清洗装置来完成离线加强清洗。使用的化学药品与常规清洗有所不同,加药洗和浸泡中需要定期的投加新鲜的药液,置换出前面已经被消耗的药液,然后浸泡几个小时,再冲洗干净化学品后,投入正常运行。

     离线加强洗完成后,需要清除清洗管线内残留药剂防止腐蚀;放空清洗水箱内残留清洗液并再加满清水循环冲洗。

   膜丝的断裂检查方法

   膜丝完整性是保证膜过滤过程的重要参数。为检验膜系统的有效性,采用空气将问题压力容器检测出来。这种测试基于的是非常自然的道理,即没有一定的压力空气无法通过湿润的膜孔。这个压力取决于膜孔径的尺寸。当 0.1MPa 的空气压力作用在湿润的超滤膜组件上时,完整的膜组件可以承受这个压力。这个试验也可以通过真空作用在组件上来实现。

   压力衰减试验

做压力衰减试验以前,超滤设备在停机状态,关闭超滤进水、出水手动阀; 

试验准备工作:

a)排水:手动开气动反排阀,手动开产水排放手阀排水,排净为止,然后关闭气动反排阀,保持手动产水排放阀在开启状态;

b)工具:减压阀(两端带有φ6 快速接头),φ6 气管,或φ8、10 气管;连接压缩空气:将进水气动阀的开启气路的压缩空气管拔下来与减压阀连接,减压阀的另一端连有φ6 的气管,用手憋住气管,调节减压阀出口压力为 0.09-0.1MPa(公斤)(一定要用手憋住气管调节压力,不能把压缩空气管连接到进水母管上再调压,这样会压力过大破坏超滤膜),再将压缩空气管连接到进水母管上的进水取样口;

c)升压:通过进水压力表可以看出压力会缓慢上升,可能前十 min 压力上升会很满,请耐心等待,经过 10~30min 后,压力上升到 0.09-0.1MPa;在升压过程中为了防止憋压,可以把各个产水取样阀和产水排放阀打开;

d)测试:当进水端压力缓慢升高到 0.1MPa,保持此压力 2min,关闭进气阀门,检查压力下降,超过 1min 的时间内,最大压力下降不能超过 0.005MPa。




超滤膜丝断丝检查完成检测后,压力容器内的压缩空气要缓慢释放,如把连接在进水端取样阀的气管拔下来让空气慢慢释放。如果压力降超过 0.005MPa,说明可能存在连接件断裂、O 型圈漏水或者断丝情况,要分析那支压力容器有问题:在进行每支压力容器的细微检查。

     单套系统衰减试验结果:#1 超滤压力衰减法完整性测试,在加压过程中压力升不上去,可能存在断丝或者连接件断裂情况。

     单支膜元件衰减试验结果:拆开#1 超滤系统的#7 膜壳,四支超滤膜编号分别为:04M361, 04M719,04M704,04M728,做单只膜完整性测试,04M361 有 14 根断丝(已经修补),04M719 有两只断丝(已经修补),另两只超滤膜有一个中间产水连接件断裂(已更换新连接件)。

     膜丝的断裂检查后的修复过程

   将压力容器内的超滤膜抽出,浸在水容器中,一端进水管用专用工具封堵,另一端用专用进气工具在进水管进气,进气压力控制在<0.1MPa,该膜在小于 0.1MPa 时膜丝只透过水不透气,如果出现透气现象,则证明有膜丝有断丝现象,记录膜丝断丝位置,然后用膜针配合(406)专用胶,封堵在膜丝断丝点上。凝固 5min 后去掉膜针封头,再次进气检验封堵效果。

  完整性检测后恢复运行步骤

   在做完整性检测时,膜元件内充满空气,在恢复运行前一定要对超滤装置进行排气,否则会破坏超滤膜,具体步骤为:  

     当系统缓慢排气完成后,需要进行手动排气,拆卸进水管最高点的排气阀,排气阀连接的手阀要打开状态,进水手阀关闭,产水排放阀打开,右侧进水手阀关闭,左侧进水阀开启状态;

     另一种方法程控组操完成,打开一侧进水气动阀;反方向再打开一侧反洗排水气动阀,再缓慢打开进水手阀,保持小流量进水,流量一般由小变大 20-50 吨/小时,此时要注意进水压力,防止憋压,5~10min 左右再切换打开另一侧进水气动阀;反方向再打开一侧反洗排水气动阀,持续进水10~15 min 后,停止排气,将程控系统恢复至自动状态下,重新启动系统恢复运行。

      综上所述,在膜分离技术中,超滤技术在现在相对来说,也是一种比较理想的处理工艺,只要掌握了该技术的使用技巧,和文中介绍的修补方法,可以使其耐用性得到大大的提高。