膜污染判别与清洗药剂选择:HJ 579-2010 附录 C 与 HJ 2010-2011 第 7.1.7 条
把「先判别污染类型、再选药剂」这条链路按条款拆开:HJ 579-2010 用三个术语把膜降解、膜堵塞、膜结垢分开,附录 C 分别给出微滤/超滤与纳滤/反渗透的清洗启动判据、药剂清单、清洗液温度与先后顺序;HJ 2010-2011 第 7.1.7 条给出 MBR 在线清洗与离线清洗的药剂、浓度、用量与频次;正渗透团体标准征求意见稿给出 FO 的清洗触发阈值(15%)与物理清洗方式。文中所有浓度与温度均标注出处,未给出浓度的药剂一律注明应由试验确定。
一、先分型:三种衰减机理不是一回事
清洗药剂选错的根因,通常不是药剂本身不好,而是没先分清衰减机理。HJ 579-2010 第 3 章用三个术语把这件事讲清楚了:
- 膜降解(3.2):膜被氧化或水解造成膜性能下降。这一类是不可逆的,清洗无效,只能从源头把余氯、氧化剂、极端 pH 管住。
- 膜堵塞(3.3):膜因有机污染物、微生物及其代谢产物的沉积造成膜性能下降。这是有机物与生物污染,靠碱洗加氧化型药剂处理。
- 膜结垢(3.4):盐类浓度超过其溶度积在膜面上的沉淀。这是无机垢,靠酸洗或螯合剂处理。
分型之后再选药剂,才不会出现「用次氯酸钠去洗碳酸钙垢」这类低级错误。需要说明的是,工程上三类往往叠加,此时按附录 C 的复合清洗顺序处理。
二、微滤/超滤:压力升 0.05 MPa 是第一个动作点
HJ 579-2010 附录 C.1.1 规定:系统进水压力超过初始压力 0.05 MPa 时,可采用等压大流量冲洗水冲洗;如无效,应进行化学清洗。这一步是物理冲洗与化学清洗的分界,也是运行班组最容易漏掉的早期信号。
C.1.2 列出微滤/超滤常用化学清洗剂:氢氧化钠、盐酸、1%~2% 的柠檬酸溶液、加酶洗涤剂、双氧水水溶液、三聚磷酸钠、次氯酸钠溶液等。注意柠檬酸在这里给出了明确浓度区间(1%~2%),其余药剂的标准文本未给浓度,应按污染物类型、污染程度、组件构型和膜的物化性质确定,并以膜制造商要求为准。
C.1.3 给出杀菌消毒的两种药剂与操作时序:浓度 1%~2% 的过氧化氢,或 500~1 000 mg/L 的次氯酸钠水溶液,浸泡 30 min,循环 30 min,再冲洗 30 min。这是标准里少见的、把浓度与三个时间参数一次性给全的条款。
三、纳滤/反渗透:三个判据、两类药剂、一个顺序
附录 C.2.1 规定纳滤/反渗透系统出现下列情形之一即应进行化学清洗:产水量下降 10%;压力降增加 15%;透盐率增加 5%。这三个指标分别对应通量衰减、流道堵塞和膜性能劣化,需要同时记录,只盯产水量会漏掉透盐率异常。
C.2.2 列出的纳滤/反渗透常用清洗剂为:氢氧化钠、盐酸、1%~2% 的柠檬酸溶液、Na-EDTA、加酶洗涤剂等。Na-EDTA 在这里的定位是螯合剂,用于金属离子桥接形成的无机与有机复合垢,与柠檬酸的用途并不完全相同。
温度与顺序是两条规定:C.2.3 化学清洗液的最佳温度为碱洗液 30 ℃、酸洗液 40 ℃;C.2.4 复合清洗时应采用先碱洗再酸洗的方法,常用碱洗液为质量分数 0.1% 的氢氧化钠水溶液,常用酸洗液为质量分数 0.2% 的盐酸水溶液。
C.2.5 还规定废清洗液和清洗废水排入膜分离浓水收集池处理,应符合 6.4 节的规定。清洗废液不能直排,这条在设计阶段就要把管路接好。
四、MBR:HJ 2010-2011 第 7.1.7 条的浓度与频次
《膜生物法污水处理工程技术规范》(HJ 2010-2011)第 7.1.7 条把膜清洗分成在线清洗与离线清洗两级,参数给得比一般规范细。
在线清洗(7.1.7.1)
- 系统构成:加药泵、药液罐、管路系统、计量控制系统;
- 清洗频次:中空纤维膜每月不宜少于一次,平板膜可 2~3 个月一次;
- 药剂:宜采用 NaClO(膜制造商有特殊要求的除外),用量按 2.0 L/m2·次配制,另加管道容积量;药剂浓度宜为 1‰~3‰;
- 操作时序:在线清洗时停止产水、停止曝气,启动反洗泵,30~40 min 把清洗药液全部输入膜内,浸泡 20~30 min,排出废清洗液;废清洗液排入废液储存池或污水预处理池。
离线清洗(7.1.7.2)
- 设备构成:清洗槽、吊装设备、曝气系统;
- 清洗频次:宜半年到一年一次;
- 药剂:宜采用 NaClO 加 NaOH(重量比为 1:1)、柠檬酸,药剂浓度宜为 3‰~5‰;
- 废清洗液经活性炭或投加亚硫酸氢钠还原处理后,返回预处理装置。
把两级的浓度区间对齐看:在线清洗用 1‰~3‰ 的 NaClO 做维护性清洗,离线清洗用 3‰~5‰ 的 NaClO 加 NaOH 或柠檬酸做恢复性清洗。浓度翻倍、药剂从单一氧化型换成氧化加碱或酸,这是两级清洗的本质区别。第 7.1.3 条给出的设计运行通量(中空纤维膜 12~30 L/m2·h,平板膜 16~50 L/m2·h)可以作为判断通量是否异常衰减的基准。
五、正渗透:清洗触发阈值放到 15%
《正渗透膜废水处理技术指南》(上海市环境科学学会团体标准征求意见稿,2023 年 3 月 13 日公开征求意见)第 7.1.4 条规定,出现膜通量下降 15%、盐截留率下降 15%、装置压差增加 15% 这三种情形之一,宜对膜元件进行清洗再生。与 HJ 579-2010 对 NF/RO 的 10%/15%/5% 相比,FO 的三个阈值统一取 15%,且增加了「装置长期停运时,在用保护溶液保存之前」这一条。
该指南同时给出两类清洗方式:在线维护性物理清洗采用渗透反冲洗或气液两相流方式;在线恢复性化学清洗的常用药剂包括 NaOH、柠檬酸、氨水、HCl 等,以及膜生产厂家规定的相关清洁化学品。这里同样没有给出具体浓度,应按膜厂家要求执行。
六、一张可执行的判别顺序
- 看进水压力或压差:微滤/超滤超过初始压力 0.05 MPa,先做等压大流量冲洗;纳滤/反渗透压降增加 15% 进入化学清洗。
- 看通量与透盐率:纳滤/反渗透产水量下降 10% 或透盐率增加 5% 即触发;正渗透通量或截留率下降 15% 触发。
- 判断污染类型:有机物与生物污染走碱洗(可配氧化型药剂),无机垢走酸洗,金属桥接垢补 Na-EDTA。
- 定顺序与温度:复合污染先碱后酸,碱洗液 30 ℃、酸洗液 40 ℃。
- 安排废液去向:纳滤/反渗透废清洗液进浓水收集池;MBR 废清洗液还原后返回预处理。
提醒:标准中未给出浓度的药剂(如加酶洗涤剂、三聚磷酸钠、氨水等),浓度应由试验确定或按膜制造商技术文件执行,不要凭经验套用其他项目的数值。
