1 超濾工藝運行中的問題
超濾技術(shù)雖日趨成熟，但在實際運行過程中超濾膜分離技術(shù)依然面臨各種問題，其中最突出的是運行維護成本高。造成膜分離過程中運行維護成本高的重要原因有以下三點：①膜壽命的縮短；②膜污染而引起的通量下降；③輔助設(shè)備的維護。
2 膜泄漏分析
目前壓力式的超濾膜及膜組件已經(jīng)完成了產(chǎn)業(yè)化、商品化的推廣，但在實際使用過程中還存在一些問題，需要從各個角度去優(yōu)化、提升。其中膜泄漏就是超濾系統(tǒng)日常應(yīng)用中急需面對和解決的一項關(guān)鍵問題，這也是造成膜壽命縮短的最主要原因。膜是否泄漏主要通過完整性測試（PDT）來判斷。通常造成膜泄漏主要原因有以下幾個：（1）膜絲破損；（2）膜兩端封膠開裂；（3）連接件的密封失效。
圖1 斷絲
圖2 斷絲的修補
Z水廠膜泄漏主要原因是膜柱上端封膠開裂，下端較少，此開裂現(xiàn)象多呈無規(guī)律的分布在各組，一般集中出現(xiàn)在夏季高溫期結(jié)束后。其無規(guī)律性也揭示了封膠開裂問題為整套膜系統(tǒng)普遍存在的共性問題，同時反映了工藝運行中可能存在某些不合理因素需要優(yōu)化改進。
圖3 O型圈上附著的砂性顆粒
圖4 膜架變形
3 膜污染及清洗
膜投入使用一年后，Z水廠在膜前端建成臭氧-生物活性炭工藝，此后膜的各項污染指數(shù)均有所下降，針對湖泊原水水質(zhì)情況，分析對膜造成污染的物質(zhì)主要有以下幾種：無機污染（金屬物質(zhì)）、藻類以及微生物。通過電鏡分析得無機污染來源于湖泊水中固有的Si和Al；每年夏季的高藻對膜也會產(chǎn)生的污染；膜微孔中附著的微生物等，一般這幾種污染物質(zhì)可通過維護性清洗和化學(xué)清洗得以較好去除。
圖5 原水藻類與2-MIB的對應(yīng)關(guān)系
圖6 高藻期間膜組污染曲線圖
膜的物理和化學(xué)清洗方式較多，制膜廠家會根據(jù)膜的材質(zhì)、制備方式、原水水質(zhì)條件以及膜污染的主要形式等，采用適宜的清洗方式和清洗藥劑。Z水廠膜的清洗方式主要有三種：反洗、維護性清洗和化學(xué)清洗，其主要參數(shù)和作用見表1。
表1 膜系統(tǒng)的主要清洗方式
表2 酸洗藥劑更換前后R值恢復(fù)率比較
表3 浸泡不同時間膜R值的恢復(fù)率
圖7 2#膜浸泡12小時R值恢復(fù)效果
圖8 3#膜浸泡18小時R值恢復(fù)效果
表4 酸劑pH值對清洗效果的影響
4 主要設(shè)備的維護
4.1 核心設(shè)備
作為一個系統(tǒng)工程，超濾膜是其核心，而其他輔助單元與配套設(shè)備的穩(wěn)定也極為關(guān)鍵，只有當系統(tǒng)中的每個子單元都正常運行，才能保證超濾膜正常使用，任一細小環(huán)節(jié)的故障都將影響整體運行。
Z水廠膜系統(tǒng)共有200多個閥門其中約80%的閥門為氣動閥，通過這些閥門的快速切換實現(xiàn)膜的自動化控制。其中一些共用閥門，其啟閉十分頻繁，因此在該子系統(tǒng)中氣動閥門穩(wěn)定就顯得尤為關(guān)鍵。
圖9 空壓機出氣管路改造圖
圖10 氣動執(zhí)行器內(nèi)部磨損痕跡
4.2 其他輔助設(shè)備的維護要點
4.2.1 進水單元
進水單元主要由4臺進水泵（變頻控制）和一套真空引水系統(tǒng)組成。在該子單元中需重點關(guān)注真空引水系統(tǒng)，該系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)的問題如：循環(huán)冷卻水箱、氣水分離器的材質(zhì)問題（鑄鐵），長期使用后會生銹腐蝕，冷卻水箱內(nèi)的腐蝕顆粒物隨補充的工作液進入真空泵，造成葉輪和泵體的磨損；而氣水分離器會因腐蝕逐漸堵塞，無法正常排氣和回流部分工作液。若是真空引水系統(tǒng)無法工作直接導(dǎo)致水泵無法滿足氣動液位要求，影響水泵供水，最終造成膜系統(tǒng)的停運。
4.2.2 自清洗過濾器的維護
自清洗過濾器又稱保安過濾器，其內(nèi)有200um的濾網(wǎng)，起預(yù)過濾、降低膜損傷風險。關(guān)于自清洗過濾器的安裝是否必要在國內(nèi)凈水行業(yè)說法不一，但筆者認為Z水廠膜斷絲率較低是因為自清洗過濾器起保護作用，尤其在工程調(diào)試階段，可有效防止造成膜絲損傷。
4.2.3 加藥清洗系統(tǒng)的維護
加藥間內(nèi)主要設(shè)備包括用于投加化學(xué)清洗藥劑（次氯酸鈉、檸檬酸、磷酸、無水亞硫酸氫鈉和氫氧化鈉）的計量泵各兩臺，若干儲液罐，用于提供膜清洗循環(huán)水的加熱水箱一座和清洗循環(huán)泵兩臺，以及屋頂抽風系統(tǒng)一套。
5 總結(jié)
Z水廠超濾膜系統(tǒng)運行至今已進行一系列系統(tǒng)優(yōu)化和完善工作，在此過程中積累了關(guān)于膜系統(tǒng)突發(fā)狀況的處理方法和對進口設(shè)備穩(wěn)定運行的維護保養(yǎng)經(jīng)驗。值得一提的是，超濾處理是個系統(tǒng)工程，其生產(chǎn)和設(shè)備管理應(yīng)該跳出單單關(guān)注膜本身而忽視其他配套的模式：即在超濾系統(tǒng)日常運行中核心膜組件固然重要，而輔助子單元與配套設(shè)備的有效、穩(wěn)定也不容忽視；在核心膜組件中，除了關(guān)注膜絲本身的質(zhì)量之外還需重視其零配件的配置和完好情況。只有當所有子單元有效組合，穩(wěn)定運行，定期維保，才能保障超濾系統(tǒng)的正常出水，發(fā)揮其良好的過濾截留作用。
本文完整內(nèi)容見《中國給水排水》雜志“運行與管理”欄目2015年第24期，作者為無錫市自來水有限公司鄒琳，李臻，笪躍武，周圣東，戎文磊。
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