超濾膜的污染與清洗

   超濾膜污染是指被處理液體中的微粒、膠體例子、有機物和微生物等大分子溶質與膜產生物理和機械作用而引起在膜表面或膜孔內吸附、沉淀使膜孔變小或堵塞，導致膜的透水量或分離能力下降的現象。本文主要從超濾膜的污染原因與清洗方法角度出發，對超濾膜使用環境、污染清洗方面做一下簡單的介紹。

 膜污染形式包括膜表面和微孔孔壁上吸附了過多的截留物而發生的覆蓋污染和膜孔內被膠體例子、有機物和微生物等大分子溶質阻塞。

一、超濾膜污染的原因分析

  1、超濾膜的表層較厚（約1cm），孔隙孔徑在0.005-0.01um之間。膜表面污染層大致呈雙層結構，上層為較大顆粒的松散層，緊貼于膜面上的是小粒徑的細膩層，因為污染層的存在，有大量的膜孔被覆蓋。而且，有機物和微生物等大分子溶質及其他雜質之間長時間的相互作用極易在膜表面結塊，阻礙水的透過。

  2、膜孔內被膠體例子、有機物和微生物等大分子溶質阻塞或者孔內壁因吸附蛋白質等雜質形成沉淀而使膜孔變小或者完全阻塞。污染物質包括膠體、有機物、菌類以及鈣鐵的無機鹽垢。含有這些污染物質的水源通過超濾膜時，大量污染物被膜截留而積聚于膜表面，長期的連續運行，被膜截留下來的微粒容易形成凝膠層，阻塞流水通道。

二、判斷超濾膜是否需要清洗的原則

    1、根據超濾裝置進出口壓力降的變化，多數情況下，壓力降超過初始值0.05MPa 時，說明流體阻力已經明顯增大，作為日常管理可采用等壓大流量沖洗法沖洗，如無效，再選用化學清洗法。

           2、根據透水量或透水質量的變化，當超濾系統的透過水量或透水質量下降到不可接受程度時，說明透過水流路被阻，或者因濃度極化現象而影響了膜的分離性能，此種情況，多采用物理化學相結合清洗法，即進行物理方法快速沖洗去大量污染物質，然后再用化學方法清洗，以節約化學藥品。

           3、定時清洗，運行中的超濾系統根據膜被污染的規律，可采用周期性的定時清洗?？梢允鞘謩忧逑?，對于工業大型裝置，則宜通過自動控制系統按順序設定時間定時清洗。

三、超濾膜的污染及清洗再生技術

由于超濾膜的功能是去除原液中所含有的雜質，性能優良與截留分子量較低的中空纖維超濾膜，被雜質污染堵塞可能更快，膜表面會被截留的各種有害雜質所覆蓋，甚至膜孔也會被更為細小的雜質堵塞而使其分離性能下降。原水預處理的有無，與處理質量的好環，只能決定超濾膜被堵塞污染速度的快慢，而無法從根本上解決污染問題，即使預處理再徹底，水中極少量雜質也會因日積月累而使膜的分離性能逐漸受到影響。因此膜的堵塞是絕對的，一般超濾系統都應當建立清洗和再生技術。清洗膜的方法可分為物理方法和化學方法兩大類。

1、中空纖維超濾膜的物理清洗法：

該方法是利用機械的力量來去除膜表面污染物。整個清洗過程不發生任何化學反應。

①等壓水力沖洗法：對于中空纖維超濾膜等壓沖洗法是行之有效的方法之一。具體做法是關閉超濾液出口閥門，全開濃縮水出口閥門，此時中空纖維內外兩側壓力逐漸趨于相等，因壓力差粘附于膜表面的污垢松動，籍增大的流量沖洗表面，這對去除膜表面上大量松軟雜質有效；

②水氣混合清洗法：將凈化過的壓縮空氣與水流一道進入超濾膜內，水——氣混液會在膜表面劇烈的攪運作用而去除比較堅實的雜質。效果比較好，但應注意壓縮空氣的壓力與流量，進氣壓力控制在＜0.2MPa；

③熱水及純水沖洗法：熱水（30℃～40℃）沖洗膜表面，對那些粘稠而又有熱溶性的雜質去除效果明顯。純水溶解能力強。純水循環沖洗效果比較好；

④負壓反向沖洗法：是一種從膜的負面向正面進行沖洗方法，對內外有致密層的中空纖維或毛細管超濾膜是比較適宜的。這是一種行之有效但常與風險共存的方法，一旦操作失誤，很容易把膜沖裂或者破壞中空纖維或毛細管與粘結劑的粘結面而形成泄漏。

2、中空纖維超濾的化學清洗法：

  利用某種化學藥品與膜面有害物質進行化學或溶解作用來達到清洗的目的。選擇化學藥品的原則，一是不能與膜及其他組件材質發生任何化學反應或溶解作用，二是不能因為使用化學藥品而引起 二次污染。

化學清洗藥劑的選擇：

污染物質	清洗、殺菌劑	清洗劑濃度
菌類、有機物	次氯酸鈉	5000mg/L以下（有效氯濃度）
有機物氧化絡合物	氫氧化鈉	4%以下
無機絡合物	鹽酸	10%以下
	草酸	2%以下
	檸檬酸	10%以下
	EDTA	0.4%以下
殺菌	次氯酸鈉	10~100mg/L
	雙氧水	1%以下

①酸洗法：常用的酸有鹽酸、草酸、檸檬酸等。配制后溶液的PH值因材質類型而定。例如CA膜清洗液PH=3～4，其他PS、SPS、PAN、PVDF等膜PH=1～2。利用水泵循環操作或者浸泡0.5～1h，對去除無機雜質效果好；

②堿洗法：常用的堿主要有氫氧化鈉、氫氧化鉀和碳酸鈉等。配制堿溶液的PH 值也因膜材質類型而定，除CA膜要求PH=8左右以外，其他耐腐蝕PH=12，同樣利用水泵循環操作或者浸泡0.5～1h，對去除有機雜質及油脂有效；

③氧化性清洗劑：利用1～3%H2O2，500～1000mg/LNaClO 等水溶液清洗超濾膜，既去除了污垢，又殺滅了細菌。H2O2 和NaClO是目前常用的殺菌劑。

④加酶洗滌劑清洗：加酶洗滌如0.5%～1.5%胃蛋白酶、胰蛋白酶。對去除蛋白質、多糖、油脂污染物質有效。

推薦下述一種清洗步驟，可資參考。
    （1）先用清水沖洗整個超濾系統。水溫最好采用膜組件所能承受的較高溫度。
    （2）選用合適的清洗劑進行循環清洗。清洗劑中可含EDTA或六偏磷酸鹽之類的絡合劑。
    （3）用清水沖洗，去除清洗劑。
    （4）在規定條件下校核膜的透水通量。如未能達到預期數值時，重復第二步、第三步清洗過程。
    （5）用0.5%的甲醛水溶液進行消毒貯存。

 

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