1 超濾工藝運(yùn)行中的問題
超濾技術(shù)雖日趨成熟，但在實(shí)際運(yùn)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(yùn)行維護(hù)成本高。造成膜分離過程中運(yùn)行維護(hù)成本高的重要原因有以下三點(diǎn)：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(hù)。
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(shí)際使用過程中還存在一些問題，需要從各個(gè)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(duì)和解決的一項(xiàng)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(cè)試（PDT）來判斷。通常造成膜泄漏主要原因有以下幾個(gè)：（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(bǔ)
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(shí)反映了工藝運(yùn)行中可能存在某些不合理因素需要優(yōu)化改進(jìn)。
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(xiàng)污染指數(shù)均有所下降，針對(duì)湖泊原水水質(zhì)情況，分析對(duì)膜造成污染的物質(zhì)主要有以下幾種：無機(jī)污染（金屬物質(zhì)）、藻類以及微生物。通過電鏡分析得無機(jī)污染來源于湖泊水中固有的Si和Al；每年夏季的高藻對(duì)膜也會(huì)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(hù)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(duì)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(huì)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(hù)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(shí)間膜R值的恢復(fù)率
圖7 2#膜浸泡12小時(shí)R值恢復(fù)效果
圖8 3#膜浸泡18小時(shí)R值恢復(fù)效果
表4 酸劑pH值對(duì)清洗效果的影響
4 主要設(shè)備的維護(hù)
4.1 核心設(shè)備
作為一個(gè)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(dāng)系統(tǒng)中的每個(gè)子單元都正常運(yùn)行，才能保證超濾膜正常使用，任一細(xì)小環(huán)節(jié)的故障都將影響整體運(yùn)行。
Z水廠膜系統(tǒng)共有200多個(gè)閥門其中約80%的閥門為氣動(dòng)閥，通過這些閥門的快速切換實(shí)現(xiàn)膜的自動(dòng)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(dòng)閥門穩(wěn)定就顯得尤為關(guān)鍵。
圖9 空壓機(jī)出氣管路改造圖
圖10 氣動(dòng)執(zhí)行器內(nèi)部磨損痕跡
4.2 其他輔助設(shè)備的維護(hù)要點(diǎn)
4.2.1 進(jìn)水單元
進(jìn)水單元主要由4臺(tái)進(jìn)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(diǎn)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(zhǎng)期使用后會(huì)生銹腐蝕，冷卻水箱內(nèi)的腐蝕顆粒物隨補(bǔ)充的工作液進(jìn)入真空泵，造成葉輪和泵體的磨損；而氣水分離器會(huì)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(dòng)液位要求，影響水泵供水，最終造成膜系統(tǒng)的停運(yùn)。
4.2.2 自清洗過濾器的維護(hù)
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(fēng)險(xiǎn)。關(guān)于自清洗過濾器的安裝是否必要在國(guó)內(nèi)凈水行業(yè)說法不一，但筆者認(rèn)為Z水廠膜斷絲率較低是因?yàn)樽郧逑催^濾器起保護(hù)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(hù)
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(jì)量泵各兩臺(tái)，若干儲(chǔ)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(tái)，以及屋頂抽風(fēng)系統(tǒng)一套。
5 總結(jié)
Z水廠超濾膜系統(tǒng)運(yùn)行至今已進(jìn)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(duì)進(jìn)口設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的維護(hù)保養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)。值得一提的是，超濾處理是個(gè)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(yùn)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(dāng)所有子單元有效組合，穩(wěn)定運(yùn)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(guó)給水排水》雜志“運(yùn)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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