污水过滤系统反冲洗自清洗式电动滤水器/自清洗过滤器堵塞原因分析及处理
 

      污水过滤系统反冲洗自清洗式电动滤水器/自清洗过滤器堵塞原因分析及处理。某大型煤化工含盐污水系统反冲洗自清洗式电动滤水器/自清洗过滤器频繁污堵，而设备自带的清洗流程已远不能清洗干净，严重影响超滤膜组运行，对反冲洗自清洗式电动滤水器/自清洗过滤器系统进行拆检，发现是设备内部滤网的弯折处存在大量红棕色铁的胶状物和生物粘泥，判断为化学、生物和杂质共同作用造成。对此通过使用EDTA溶剂、自配化学清洗液、高压机械冲洗的方法进行处理。
1概述
     某大型煤化工含盐污水处理系统(工艺流程如图1所示)主要处理污水生化处理装置的尾水、各循环水场的排污水以及脱盐水站的排污水，系统设计处理规模定1500m3/h。主要由预处理系统，即含盐废水调节罐、混凝池、石灰反应池、纯碱反应区、絮凝区、V形滤池，膜处理系统，即超滤、反渗透，和污泥处理工序。进水经过预处理，保证出水满足膜处理系统进水水质要求。
2项目运行问题
     项目从2015年10月调试完成，同年12月进入正常生产至今，已累计运行近8400h,累计处理含盐废水突破400万m3。但在为期一年的运行过程中，由于实际进水指标与设计进水指标偏离等原因，造成系统频繁出现超滤反冲洗自清洗式电动滤水器/自清洗过滤器污堵，导致整套装置停运的情况，近一年的时间内多达4次，频繁的开停工给装置运行带来了巨大的影响，造成了人力财力的双重损失。该项目超滤系统设计进水指标和实际进水指标如表1所示。
表1超滤系统进出水水质控制指标
项目单位 设计 实际
pH值 6.5~9.0 8.0~9.0
温度℃ 10.0~40.0 30.0~45.0
总硬度+总碱度以CaCO;计/mg/L <600.0 800.0~1000.0
SiO?(以Si计)mg/L <10 25.0~50.0
Fe"mg/L / 0.30~0.70
浊度NTU <1.0 1.0~6.0
SDIs(15min,30psi) <3.0 2.0~5.8
氨氮mg/L ≤1.0 5.0
悬浮物mg/L ≤10.0 20.0~30.0
CODcrmg/L ≤40.0 30~45
本项目反冲洗自清洗式电动滤水器/自清洗过滤器系统如图2所示。
3反冲洗自清洗式电动滤水器/自清洗过滤器
     反冲洗自清洗式电动滤水器/自清洗过滤器是一种利用精密滤网直接拦截液体中的杂质，漂浮物，颗粒物、机械杂质等，同时降低水的浊度，减少污垢，保障后续超滤、纳滤以及反渗透等膜系统正常工作及延长使用寿命的精密设备，它具有可自动排污的特点。
     在过滤过程中，细滤网的内层杂质逐渐堆积，它的内外两侧就形成了一个压差，当这个压差达到预设值时，将开始自动清洗过程。在自动清洗过程中，反冲洗自清洗式电动滤水器/自清洗过滤器排污阀打开，组件中的水力马达室释放压力形成负压作用，通过吸嘴吸取细滤网内壁的污物，由水力马达流入水力马达室，由排污阀排出，形成一个吸污过程。当水流经水力马达时，带动吸污管进行旋转，由水力缸活塞带动吸污管作轴向运动，吸污器组件通过轴向运动与旋转运动的结合将整个滤网内表面完全清洗干净。整个清洗过程消耗水量很少，一般占进水流量的10%,反冲洗时间为10s。
     在该项目反冲洗自清洗式电动滤水器/自清洗过滤器实际运行过程中，由于来水温度波动较大、药剂投加浓度波动以及装置开工阶段管道池体冲洗不彻底，残留机械杂质等原因，造成反冲洗自清洗式电动滤水器/自清洗过滤器频繁污堵，而且通过自清洗无法恢复制水通量和设备设计的除杂结果，给装置运行带来了巨大的压力。
4污堵原因分析
     对4套反冲洗自清洗式电动滤水器/自清洗过滤器拆检发现，在过滤器内部滤芯表面和褶皱处存在大量红棕色胶状物和生物粘泥(图3所示),对比该套工艺进水水质和该系统组合工艺，总结出造成反冲洗自清洗式电动滤水器/自清洗过滤器污堵的原因主要有以下几点。
4.1药剂投加不精确
     在该套工艺中，由于生化处理装置的尾水硬度较高，在高效沉淀池工艺中，考虑了石灰一纯碱法深度除硬度的措施，尽可能降低反渗透进水的硬度。正常运行过程中，即药剂量和水质指标相对应的情况下发生的化学作用如下：
石灰投加去除暂时硬度：
Ca(HCO?)?+Ca(OH)2=2CaCO?J+2H?O
Mg(HCO?)2+2Ca(OH)?=2CaCO3I+Mg(OH)?↓+
2H?OMgCl?+Ca(OH):=CaCl?+Mg(OH)?↓
纯碱投加去除永久硬度：
CaSO?+Na?CO?→CaCO?↓+Na?SO?
CaCl?+Na?CO?→CaCO?↓+2Na?Cl
MgSO?+Na?CO?→MgCO?+Na?SO?
MgCl?+Na?CO?→MgCO?+2NaCl
     而当混凝区混凝剂FeCl;投加过量时，未完全作业的混凝剂随着水的推流进入石灰反应区，进而与石灰进行反应，发生的化学作用如下：2FeCL;+3Ca(OH)?=2Fe(OH)?↓+3CaCl?由于此阶段FeCl?浓度降低，反应则会生成砖红色Fe(OH);胶体，随着水流进入反冲洗自清洗式电动滤水器/自清洗过滤器，长期积聚造成过滤器堵塞。
     此外，在系统长时间运行过程中，积聚的CaF?、BaSO?、CaSO?等物质，也是引起过滤器污堵的重要原因。
4.2来水水温波动较大
     温度是影响混凝剂作用效果的一大因素，对混凝效果有明显的影响。其原因主要有以下几点：
     ①无机盐混凝剂水解是吸热反应，低温水混凝剂水解困难。特别是硫酸铝，水温每降低10℃,水解速度常数约降低2~4倍。
     ②低温水的粘度大，使水中杂质颗粒布朗运动强度减弱，碰撞机会减少，不利于胶粒脱稳凝聚。同时，水的粘度大时，水流剪力增大，影响絮凝体的成长。
     ③水温低时，胶体颗粒水化作用增强，妨碍胶体凝聚，而且水化膜内的水由于粘度和重度增大，影响了颗粒之间粘附强度。而当来水水温发生变化时，不能及时发现并调控水温和加药量，是造成水处理药剂反应不完全，造成反冲洗自清洗式电动滤水器/自清洗过滤器污堵的另一重要原因。
4.3处理负荷增大，高密池和V型滤池截留不完全，造成产水浊度超标
     当来水水量突然增加时，加药量调整不及时或者没有进行调整，会因为药剂量过小而无法与固体颗粒物进行充分混凝，造成出水浊度超标，进而进入反冲洗自清洗式电动滤水器/自清洗过滤器，是造成过滤器进水浊度超标，发生滤网污堵的又一原因。
4.4运行初期未冲洗干净
     在反冲洗自清洗式电动滤水器/自清洗过滤器系统调试和运行初期，进水管道和上有构筑物以及反冲洗自清洗式电动滤水器/自清洗过滤器设备本体安装时残留的杂质未被完全冲洗干净，长期积聚增多也是造成过滤器污堵的另一原因。
5解决措施
     针对反冲洗自清洗式电动滤水器/自清洗过滤器污堵程度和污染物性质，研究决定采用化学清洗和物理清洗结合的方式进行处理。清洗前，先切断进出水管线上的阀门组，然后对4组反冲洗自清洗式电动滤水器/自清洗过滤器逐个进行拆卸，使之具备清洗条件。
5.1化学清洗除垢类污堵物
     考虑到常规化学清洗药剂种类繁多、成分复杂、价格昂贵，根据柴倬[3等人的研究，EDTA清洗具有除垢能力强、耗水量小、对金属基体腐蚀性小、安全性高、操作灵活、功能全、适用范围广等特点。因此，选择EDTA与柠檬酸的复配溶液对污染的反冲洗自清洗式电动滤水器/自清洗过滤器进行酸性清洗，以去除垢类物质。
5.1.1清洗方法
     用6%的溶液和2%的柠檬酸按比例配置成pH值在6.0左右的清洗液，然后用气动泵将清洗溶液进行低压循环，对反冲洗自清洗式电动滤水器/自清洗过滤器进行循环浸泡4h,压力大约0.1MPa,清洗液温度控制在30℃~40℃。此阶段主要去除Fe(OH);胶体及Fe。在清洗初期，要排放10%左右的清洗溶液，因为这部分溶液具有较高浓度的污染物，不应重复使用。
5.1.2清洗机理
     EDTA是一种氨羧络合物，常用H4Y表示，其结构式如下：EDTA化学清洗的机理可简单表示为：金属氧化物水解与EDTA反应，在一定的条件下生成可溶解的络合物。这一过程涉及到EDTA的电离反应、金属离子的水解反应、金属离子与EDTA生成络合物反应。EDTA与铁离子络合反应方程式如下：Y?+Fe3+——FeY-由反应式可知，EDTA与Fe”以1:1络合，由于形成的络合物稳定且易溶于水，所以反应向形成络合物的方向进行，随着反应的进行会促使EDTA的电离和金属离子的水解反应，进而完成整个化学除垢过程。
     由于形成的络合物稳定且易溶于水，所以反应向形成络合物的方向进行，随着反应的进行会促使EDTA的电离和金属离子的水解反应，进而完成整个化学除垢过程。清洗过程中，随着氧化铁垢水解，铁离子与EDTA络合，完成除垢过程。而氧化铁垢水解释放出的OH,部分与EDTA电离出的H'进行中和反应消耗掉，部分则会使洗液的pH值不断升高，直至清洗环境达到碱性钝化条件，完成金属表面的钝化，进而实现除垢钝化一步完成4。
5.2化学清洗去除微生物污染
     用0.2%的NaCIO溶液和0.1%是NaOH溶液配置成化学清洗液，然后用气动泵将清洗溶液进行低压循环浸泡2h,压力大约0.1MPa,清洗液温度控制在40℃左右。此过程主要去除有机物及活性生物组成的生物粘泥。
5.3机械清洗去除不溶性物质
     采用机械增压清洗，压力控制在4MPa左右，冲洗时间视具体情况而定。在进行完上述清洗步骤后，恢复反冲洗自清洗式电动滤水器/自清洗过滤器，启动反冲洗自清洗式电动滤水器/自清洗过滤器，进水冲洗，让系统进行至少两个循环的自清洗。
     此外，在工艺上加强上游来水水质监控，及时进行烧杯试验，调整高密池药剂投加量，降低反冲洗自清洗式电动滤水器/自清洗过滤器进水浊度，有效解决了污堵现象，设备实现平稳运行。
     通过采取化学清洗和物理清洗的组合清洗方法，有效解决了反冲洗自清洗式电动滤水器/自清洗过滤器污堵的问题(清洗前后对比如图4所示),从清洗完至今设备一直运行稳定，平均浊度保持在1NTU以下。