CN102397752A - 一种超滤膜的清洗方法 - Google Patents

Abstract

一种超滤膜的清洗方法，包括物理清洗方法和化学清洗方法，物理清洗方法包括对超滤膜组件进行气擦洗过程和对超滤膜组件进行反洗过程；所述对超滤膜组件进行气擦洗过程为：超滤膜组件在排放浓水的同时通入压缩空气，超滤膜组件的进气压力小于2.5bar且大于1.5bar，通入压缩空气时间1分钟，气擦洗完毕后，待超滤膜组件内部的污水排尽，按照对超滤膜组件的反洗过程进行反洗1次。化学清洗方法包括配置酸性清洗液，对超滤膜组件进行正清洗循环；配置碱性清洗液，对超滤膜组件进行正清洗循环；对超滤膜组件进行浸泡。本发明有效地消除超滤膜组件的污染，恢复超滤膜组件的性能，保证超滤膜组件的正常运行及尽可能延长超滤膜组件的使用寿命。

Description

一种超滤膜的清洗方法

技术领域

本发明属于污水处理领域，具体为超滤膜的化学清洗技术。

背景技术

近30年来，超滤技术的发展极为迅速，不但在特殊溶液的分离方面有独到的作用，而且在工业污水回用方面的应用也越来越多，常作为预处理设备，确保反渗透等后续设备的长期安全稳定运行。

超滤是一种膜分离技术，其膜为多孔性不对称结构。过滤过程是以膜两侧压差为驱动力，以机械筛分原理为基础的一种溶液分离过程，使用压力通常为0.03～0.6MPa，筛分孔径从0.005～0.1μm，截留分子量为1000～500000道尔顿。它的最主要的形式之一是中空纤维膜，呈毛细管状，经喷丝纺制而成。其内表面或外表面为致密层，或称活性层，内部为多孔支承体。分离机理主要是筛分作用，在膜的致密层。

超滤膜材质有多种，PVDF、聚醚砜和聚砜膜等，PVDF其化学稳定性更好，特别是耐受氧化剂的能力。超滤在用于污水或者废水处理时，膜丝较易受到有机物的污染，而氧化剂的化学清洗是解决该问题的最好方法。在此条件下，PVDF材料超滤的长期通量能够得到保障，而且膜丝的化学寿命也明显优于聚醚砜和聚砜膜。

在污水处理中，超滤膜污染是一个经常遇到的问题。所谓污染是指被处理液体中的微粒、胶体粒子、有机物和微生物等大分子溶质与膜产生物理化学作用或机械作用而引起在膜表面或膜孔内吸附、沉淀使膜孔变小或堵塞，导致膜的透水量或分离能力下降的现象。

膜污染主要有膜表面覆盖污染和膜孔内阻塞污染两种形式。膜表面污染层呈双层结构，上层为较大颗粒的松散层，紧贴于膜面上的是小粒径的细腻层，一般情况下，松散层尚不足以表现出对膜的性能产生什么大的影响，在水流剪切力的作用下可以冲洗掉，膜表面上的细腻层则对膜性能正常发挥产生较大的影响。因为该污染层的存在，有大量的膜孔被覆盖，而且，该层内的微粒及其他杂质之间长时间的相互作用极易凝胶成滤饼，增加了透水阻力。

膜孔堵塞是指微细粒子塞入膜孔内，或者膜孔内壁因吸附蛋白质等杂质形成沉淀而使膜孔变小或者完全堵塞，这种现象的产生，一般是不可逆过程。

污染物质因处理料液的不同而各异，无法一一列出，但大致可分下述几种类型：

a)胶体污染：胶体主要是存在于地表水中，特别是随着季节的变化，水中含有大量的悬浮物如粘土、淤泥等胶体，均布于水体中，它对滤膜的危害性极大。因为在过滤过程中，大量胶体微粒随水流涌至膜表面，长期的连续运行，被膜截留下来的微粒容易形成凝胶层，更有甚者，一些与膜孔径大小相当及小于膜孔径的粒子会渗入膜孔内部堵塞流水通道而产生不可逆的变化现象。

b)有机物污染：水中的有机物，有的是在水处理过程中人工加入的，如表面活性剂、清洁剂和高分子聚合物絮凝剂等，有的则是天然水中就存在的，如腐殖酸、丹宁酸等。这些物质也可以吸附于膜表面而损害膜的性能。

c)微生物污染：微生物污染对滤膜的长期安全运行也是一个危险因素。一些营养物质被膜截留而积聚于膜表面，细菌在这种环境中迅速繁殖，活的细菌连同其排泄物质，形成微生物粘液而紧紧粘附于膜表面，这些粘液与其他沉淀物相结合，构成了一个复杂的覆盖层，其结果不但影响到膜的透水量，也包括使膜产生不可逆的损伤。

发明内容

为了消除超滤膜的污染，恢复超滤膜的性能，保证超滤膜的正常运行及尽可能延长超滤膜元件的使用寿命，本发明提供一种超滤膜的清洗方法。

本发明包括物理清洗方法和化学清洗方法，所述物理清洗方法包括对超滤膜组件进行气擦洗过程和对超滤膜组件进行反洗过程；所述对超滤膜组件进行气擦洗过程为：超滤膜组件在排放浓水的同时通入压缩空气，超滤膜组件的进气压力小于2.5bar且大于1.5bar，通入压缩空气时间为1分钟，气擦洗完毕后，待超滤膜组件内部的污水排尽，按照对超滤膜组件的反洗过程进行反洗1次。

所述对超滤膜组件的反洗过程为：打开浓水排放阀——启动反洗水泵——缓慢打开反洗阀——调整反洗阀门至反洗压力≤1.5bar，反洗水的流量为100～150L/m²h，反洗的时间为30～60秒。

化学清洗方法包括配置酸性清洗液，对超滤膜组件进行正清洗循环；配置碱性清洗液，对超滤膜组件进行正清洗循环；对超滤膜组件进行浸泡。

所述的酸性清洗液为浓度为2％的草酸或浓度为2％的柠檬酸或浓度0.4％的盐酸，酸性清洗液的温度为35℃-38℃，PH值为1.2-2.0，其适用于铁污染、碳酸盐结晶污堵及部分胶体。

所述的碱性清洗液为0.05％的氢氧化钠(NaOH)与浓度为0.2％的次氯酸钠(NaCLO)的混合液，碱性清洗液的温度为35℃-38℃，PH值为11.5-11.9，其适用于有机物及微生物污染。

所述的化学清洗是先用酸性清洗液对超滤膜组件进行正清洗循环，后用碱性清洗液对超滤膜组件进行正清洗循环；

所述的化学清洗是单一用酸性清洗液对超滤膜组件进行正清洗循环；

所述的化学清洗是单一用碱性清洗液对超滤膜组件进行正清洗循环。

所用清洗方式的选择根据超滤膜组件的污染程度和污染物来确定。

对超滤膜组件进行正清洗循环的具体步骤为：

1、打开超滤膜组件的清洗回流阀、产水回流阀；打开超滤膜组件的清洗进水阀；

2、关闭超滤膜组件的其余阀门，启动正清洗水泵；

3、缓慢打开正清洗水泵的循环阀，压力为3.0bar；

4、配置清洗液；

5、对所配置的清洗液循环5分钟，使之进行均匀混合，测清洗液的PH值是否满足要求，酸PH：1.2-2.0、碱PH：11.5-11.9。

6、关闭正清洗水泵循环阀，开启正清洗水泵，对超滤膜组件进行循环正清洗，超滤膜组件进口压力保持在1.0-1.5bar，流量满足单支超滤膜组件清洗额定需求，清洗时间为30-60分钟；

7、循环过程中，关闭超滤清洗回流阀，憋压使全部清洗液从产水回流管流入清洗水箱，形成回流，对膜孔内污堵进行强化清洗，清洗时间为10-20分钟。(无清洗回流管时可以在装置SDI取样口上接上软管，回至清洗水箱)。

8、停止正清洗水泵，关闭超滤膜组件进水阀、清洗回流阀，对超滤膜组件进行浸泡，浸泡时间：60-90分钟。

本发明还包括浸泡前和浸泡结束后进行气擦洗，可提高清洗效果(气擦洗气压1.5bar，进气8秒停15秒，再进气8秒停15秒，循环10次)。

本发明还包括在以下情况下采用再次对超滤膜组件进行清洗循环30-60分钟。

1、清洗液颜色发生较大变化(清洗液颜色变深，发黑、发黄、发红等)；

2、一次循环结束后超滤膜组件清洗液PH下降0.5或上升0.5；

3、超滤膜组件清洗周期大于15天。

超滤膜组件的投用标准：清水冲洗至排液呈中性或进口处液体、出口处液体的PH值相等为准。

本发明可以有效地消除超滤膜组件的污染，恢复超滤膜组件的性能，保证超滤膜组件的正常运行及尽可能延长超滤膜组件的使用寿命。

附图说明：

图1是本发明的工艺流程图。

图中，1、浓水排放阀，2、进气阀，3、反洗水泵，4、污水进水阀，5、反洗阀，6、反洗水箱，7、产水回流阀，8、清洗回流阀，9、产水排水阀，10、超滤膜组件，11、反洗水箱补水阀，12、清洗补水阀，13、排空阀，14、清洗水箱，15、清洗进水阀，16、循环阀。

具体实施方式

实施例一：通过监控产水流量以及相应的压力降，就可以计算出超滤膜组件的产水压力系数：

进水侧平均压力＝(进口压力+浓水出口压力)÷2(错流过滤)

进水侧平均压力＝进口压力(全流过滤)

每天以时间为横坐标，产水压力系数为纵坐标绘制曲线图，可以对超滤膜组件的污染程度作出判断。如果发现曲线较运行开始下降20％，说明超滤膜组件已被污染，必须对超滤膜组件进行清洗。

图1所示，对超滤膜组件进行清洗的具体步骤为：

1、停止向超滤膜组件进污水(关闭污水进水阀4)，打开超滤膜组件的浓水排放阀1，再打开超滤膜组件的进气阀2，要求超滤膜组件的进气压力2bar，进气时间为1分钟，关闭进气阀，待超滤膜组件内部的污水排尽；

2、对超滤膜组件进行反洗1次，即启动反洗水泵3、缓慢打开反洗阀5(清水由超滤膜组件的产水端进入超滤膜组件)，反洗的压力≤1.5bar，反洗的水流量为100～150L/m².h，反洗的时间为30～60秒；

3、在清洗水箱14中配置浓度为2％的草酸溶液，草酸溶液的温度加热至35℃，其配置酸清洗液的方法是：购置95％的草酸100kg加水至5000L，5000L为超滤化学清洗水箱14的容积；注意：配药时先加药后加水；

4、开启清洗泵7，打开循环阀16，先将草酸溶液进行5分钟的循环，测清洗液的PH值是否满足要求，酸PH：1.2-2.0。

5、关闭循环阀16，停止清洗泵7，打开超滤膜组件的清洗回流阀8和产水回流阀7；

6、打开超滤膜组件的反洗进水阀5，关闭超滤膜组件的其余阀门，启动反洗水泵3，其中超滤膜组件的进口压力保持在1.0-1.5bar，流量为1m³/h每支组件，时间为30-60分钟，在这个循环过程的进行中进行憋压清洗10-20分钟，即关闭超滤清洗回流阀8，憋压使全部清洗液从产水回流管流入正清洗水箱14，形成回流，对膜孔内污堵进行强化清洗，时间为10-20分钟；

7、停止清洗泵3，关闭超滤膜组件进水阀4、清洗回流阀8，进行浸泡，浸泡时间为60-90分钟；

8、浸泡结束，打开超滤膜组件的进气阀2进行气擦洗，气擦洗气压1.5bar，进气8秒停15秒，再进气8秒停15秒，循环10次后排空酸清洗液；

9、开启清洗水箱补水阀12，将清洗水箱补满，然后关闭清洗回流阀8，开启浓水阀1，冲洗清洗水箱14、管线和超滤膜，直至冲洗水PH＝7中性；

10、配置碱清洗液：即0.05％氢氧化钠+0.2％次氯酸钠(购置96％的NaOH2.5kg和10％的NaCLO100kg倒入清洗水箱14，加水至5000L)，碱清洗液的温度加热到35℃；

11、重复第4～8步骤，其中需测清洗液的PH值是否满足要求，PH：碱11.5-11.9。

实施例二：本实施例的酸清洗液采用浓度为2％的柠檬酸溶液，不进行碱清洗液清洗，其余清洗步骤与实施例一相同。

实施例三：本实施例的酸清洗液采用浓度为0.4％的盐酸溶液，其它步骤与实施例二相同。

实施例四：本实施例位单一的碱清洗液清洗，其清洗步骤与实施例一的步骤10～步骤11相同。

Claims (8)

1.一种超滤膜的清洗方法，包括物理清洗方法和化学清洗方法，其特征是所述物理清洗方法包括对超滤膜组件进行气擦洗过程和对超滤膜组件进行反洗过程；所述对超滤膜组件进行气擦洗过程为：超滤膜组件在排放浓水的同时通入压缩空气，超滤膜组件的进气压力小于2.5bar且大于1.5bar，通入压缩空气时间为1分钟，气擦洗完毕后，待超滤膜组件内部的污水排尽，按照对超滤膜组件的反洗过程进行反洗1次；所述对超滤膜组件的反洗过程为：打开浓水排放阀——启动反洗水泵——缓慢打开反洗阀——调整反洗阀门至反洗压力≤1.5bar，反洗水的流量为100～150L/m²h，反洗的时间为30～60秒；化学清洗方法包括配置酸性清洗液，对超滤膜组件进行正清洗循环；配置碱性清洗液，对超滤膜组件进行正清洗循环；对超滤膜组件进行浸泡。

2.根据权利要求1所述的一种超滤膜的清洗方法，其特征是所述的酸性清洗液为浓度为2％的草酸或浓度为2％的柠檬酸或浓度为0.4％的盐酸，酸性清洗液的温度为35℃一38℃，PH值为1.2-2.0，其适用于铁污染、碳酸盐结晶污堵及部分胶体。

3.根据权利要求1所述的一种超滤膜的清洗方法，其特征是所述的碱性清洗液为0.05％的氢氧化钠与浓度为0.2％的次氯酸钠的混合液，碱性清洗液的温度为35℃-38℃，PH值为11.5-11.9，其适用于有机物及微生物污染。

4.根据权利要求1所述的一种超滤膜的清洗方法，其特征是所述的化学清洗是先用酸性清洗液对超滤膜组件进行正清洗循环，后用碱性清洗液对超滤膜组件进行正清洗循环。

5.根据权利要求1所述的一种超滤膜的清洗方法，其特征是所述的化学清洗是单一用酸性清洗液对超滤膜组件进行正清洗循环。

6.根据权利要求1所述的一种超滤膜的清洗方法，其特征是所述的化学清洗是单一用碱性清洗液对超滤膜组件进行正清洗循环。

7.根据权利要求1所述的一种超滤膜的清洗方法，其特征是对超滤膜组件进行化学清洗循环的具体步骤为：

①、打开超滤膜组件的清洗回流阀、产水回流阀；打开超滤膜组件的清洗进水阀；

②、关闭超滤膜组件的其余阀门，启动正清洗水泵；

③、缓慢打开正清洗水泵的循环阀，压力为3.0bar；

④、配置清洗液；

⑤、对所配置的清洗液循环5分钟，使之进行均匀混合，测清洗液的PH值是否满足要求，酸PH：1.2-2.0、碱PH：11.5-11.9；

⑥、关闭正清洗水泵循环阀，开启正清洗水泵，对超滤膜组件进行循环正清洗，超滤膜组件进口压力保持在1.0-1.5bar，流量满足单支超滤膜组件清洗额定需求，清洗时间为30-60分钟；

⑦、循环过程中，关闭超滤清洗回流阀，憋压使全部清洗液从产水回流管流入清洗水箱，形成回流，对膜孔内污堵进行强化清洗，清洗时间为10-20分钟；

⑧、停止正清洗水泵，关闭超滤膜组件进水阀、清洗回流阀，对超滤膜组件进行浸泡，浸泡时间：60-90分钟；

8.根据权利要求7所述的一种超滤膜的清洗方法，其特征是浸泡前和浸泡结束后进行气擦洗，气擦洗气压1.5bar，进气8秒停15秒，再进气8秒停15秒，循环10次。

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