CN102485329A - 一种无反洗外压式中空纤维膜的清洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无反洗程序的外压式中空纤维膜的清洗方法，该方法包括正向气水清洗方法，步骤为：A1：注水：向壳体内注入净水，使中空纤维膜浸泡于水中；步骤A2：气洗：向壳体内注入吹扫空气搅拌中空纤维膜，使附着于其上的污物脱落；步骤A3：排污：打开出水的口，使污水排出。还可以加入混有化学药剂的清洗溶液进行浸泡清洗。最后还可进行漂洗，以加强清洗效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种中空纤维膜清洗方法，尤其是一种无反洗程序的外压式中空纤维膜的清洗方法。
技术背景
压力式中空纤维膜超滤和微滤系统广泛地用于各类液固分离过程。液体中的固体悬浮物与大分子物质如泥沙、微生物、病毒、胶体等在膜表面被截留与液体分离，这些截留物会逐步累积在膜表面，造成膜的表面污堵，无法使过滤过程继续。对于外压式中空纤维膜来说，一般超滤污染面在外侧，产水面在中空管内。
为了清除膜表面的污堵物质，外压式中空纤维膜超滤和微滤系统一般采用以下几种清洗方法：间歇地进行反洗，气洗+反洗，化学反洗或化学清洗。
反洗：反洗是在一定压力下，使清水（自来水或膜的滤过水）由膜组件产水一侧向膜组件进水一侧渗透，将渗入膜孔道和中空纤维膜进水侧表面的污染物洗出，并通过排污阀门将浓缩的污水排掉。此操作与过滤逆向，在反洗过程中，反洗水直接排放，清洗时间视具体情况而定。
气洗+反洗：气洗是在过滤膜的进水侧通入压缩空气，中空纤维由于上升气流的作用而摆动，使中空纤维相互摩擦碰撞，从而使中空纤维壁上附着的污染物剥离脱落。此时结合反洗的作用，发挥气体振荡和水清洗的联合功效。
化学反洗：在反洗过程中加入适量化学药剂（如次氯酸钠等），形成水反洗的物理清洗过程与药剂的化学作用结合，以加强对膜的清洗效果。
化学清洗：在系统污染较严重时施行，根据污染物的情况选择不同的化学试剂，利用化学反应，通过浸泡或药剂循环系统，结合物理清洗法以除去膜污染物的过程。
在大部分的应用中一般都采用上述清洗方法，尤其采用反洗方法。 但是在实际过程中，反洗方法存在以下问题：
1.由于反洗水从产水方向进入，因此反洗水与反洗水系统需采用清洁，否则膜孔会被污堵。
2.反洗的流量必须很大，以形成一定的流量与流速冲洗污染物。 但实际上由于压力限制，效果减低。
3.反洗系统浪费洁净水，增加了清洗成本。
另一方面，在清洗过程中如何有效地将污染物排除干净，避免对下一清洗过程的影响，也十分重要。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种无反洗外压式中空纤维膜的清洗方法，所述清洗方法包括正向气水清洗方法和/或正向化学清洗方法。
其中，所述中空纤维膜位于壳体内，所述正向气水清洗方法包括以下步骤：
步骤A1：注水：通过注水的口向所述壳体内注入一定量净水，使所述中空纤维膜部分或全部浸泡于水中；
步骤A2：气洗：关闭注水的口，向所述壳体内注入吹扫空气，吹扫时间为T1，吹扫强度为I1，所述吹扫空气强力搅拌所述中空纤维膜，使附着在所述中空纤维超滤膜上的污物脱落；
步骤A3：排污：打开出水的口，使所述壳体内的污水排出。
所述步骤A2中：吹扫时间T1为5-500s，所述的吹扫强度I1为50-500m3/hr·平方米膜区。
所述的正向气水清洗方法还可以进一步包括以下步骤：
步骤A4：漂洗：再次向所述壳体内注入一定量净水，使所述中空纤维膜全部浸泡于水中，并在再次向所述壳体内注入吹扫空气，吹扫时间为T2，吹扫强度为I2，通过所述空气搅拌所述中空纤维膜。
步骤A5：二次排污：漂洗一定时间后，打开出水的口，使所述壳体内的污水彻底排出。
所述步骤A4中的吹扫时间T2为5-100s，所述的吹扫强度I2为50-500m3/hr·平方米膜区。
这种清洗过程的特点是不采用反洗，只用气体搅拌洗涤膜的外表面，即污染面。另一方面，本发明采用漂洗过程除去残留污染物。
所述正向化学清洗方法包括以下步骤：
步骤B1：注入清洗溶液：向所述壳体内加入一定量混有化学药剂的清洗溶液，清洗溶液由纤维膜的进水侧注入，浸泡时间为T3；
步骤B2：清洗：向所述壳体内注入吹扫空气，吹扫时间为T4，吹扫强度为I3，搅拌所述中空纤维膜，除去所述中空纤维膜上的污物；
步骤B3：排污：打开出水的口，使所述壳体内的污水排出。
所述步骤B1中的浸泡时间T3为5-120min。所述步骤B2中的吹扫时间T4为200-3600s，吹扫强度I3为50-500m3/hr·平方米膜区。
所述的正向化学清洗方法还可进一步包括以下步骤：
步骤B4：漂洗：再次向所述壳体内注入一定量净水，使所述中空纤维膜全部浸泡于水中，并在再次向所述壳体内注入吹扫空气，吹扫时间为T5，吹扫强度为I4，通过所述空气搅拌所述中空纤维膜。
步骤B5：二次排污：漂洗一定时间后，打开出水的口，使所述壳体内的污水彻底排出。
所述步骤B4中的吹扫时间T5为5-100s，所述的吹扫强度I4为50-500m3/hr·平方米膜区。所述步骤B1中的化学药剂为氧化剂、酸或碱，所述氧化剂为氯酸钠、双氧水、臭氧中的一种或多种混合，所述酸为盐酸、硫酸、硝酸、柠檬酸、草酸中的一种或多种混合；所述碱为氢氧化钠或碳酸钠中的一种或多种混合。
这种正向化学清洗方法是将药剂从膜的外表面，即污染面施加而不是采用反洗的方法加入。
本发明的清洗方法不采用反洗，因此不会堵塞中空纤维膜的膜孔，清洗的时候不需要大的流量和高速的水流，节约了成本；同时采用吹扫空气对中空纤维膜进行搅动，加强了清洗效果，使纤维膜上的污物更容易脱落，比常规洗法更彻底，更干净。
附图说明
图1为本发明的一种外压式中空纤维膜组件的结构示意图。
具体实施方式
以图1所示的外压式中空纤维膜组件为例，中空纤维膜7装设于所述壳体1内，且两端分别通过隔离固定装置固定于所述壳体1上的；所述壳体1上开设有进水口A，产水口B1与B2，上排水口C，进气口D和下排水口E；其中产水口B1与B2分别位于组件的两端。
其清洗方法如下：
在污水的过滤过程中，待过滤的原水从进水口A压入系统过滤腔体6，原水从中空纤维膜7的膜表面3进入膜内孔5，污染物4被截留在中空纤维膜7的外表面3。滤过的水进入腔体8从产水口B1与B2流出。部分未充分过滤的水从上排水口C回流到待过滤的原水中。
中空纤维膜7可采用树脂制成，并封装于壳体1内。随着过滤过程的继续与污染物的累积，进水口A与产水口B之间的压差，即跨膜压差，随之增加。
在正向气水清洗过程中，吹扫空气由进气口D压入系统过滤腔体6，强力搅动浸泡于净水中的中空纤维膜7，随着搅动，附着在所述中空纤维膜7上的污物脱落；排污时，部分水由上排水口C排出，污染物由下排水口E排出。
气洗后，可再漂洗一次，以增强清洁效果，步骤如下：待膜组件内的污水排空后，漂洗水从进水口A压入系统过滤腔体6，注满后，吹扫空气再由进气口D压入系统过滤腔体6，搅动中空纤维膜7；搅动一定时间后进行排污，部分漂洗水由上排水口C排出，最后，污染物由下排水口E排出。
根据情况也可采用化学清洗，或者将正向气水清洗与正向化学清洗相结合使用。在正向化学清洗过程中，当待过滤的原水浊度低时，可利用待过滤的原水直接做为清洗溶液，当待过滤的原水浊度高时，可使用滤过的水与化学药剂混合，然后从进水口A压入系统过滤腔体6，注满后静置浸泡，浸泡结束后，吹扫空气由进气口D压入系统过滤腔体6，清洗完毕后，部分水由上排水口C排出，然后化学清洗液与污染物由下排水口E排出。
气洗后，可再漂洗一次，以增强清洁效果，步骤如下：待膜组件内的污水排空后，漂洗水从进水口A压入系统过滤腔体6，注满后，吹扫空气再由进气口D压入系统过滤腔体6，漂洗完成后，部分水由上排水口C排出，最后，污染物由下排水口E排出。
本发明的清洗方法没有反洗步骤，所以不会堵塞中空纤维膜的膜孔，节约了清洗成本；同时又采用吹扫空气对中空纤维膜进行搅动，使纤维膜上的污物更容易脱落，加强了清洗效果，清洗得更干净更彻底。
下面以具体实施例来描述这种无反洗的中空纤维膜的清洗方法：
实施例1
美能压力式超滤膜组件UF1010E，内径为250毫米, 置于河水过滤装置中。河水的浊度为15NTU左右，产水量为4m3/hr，初始跨膜压力为36kPa，产水浊度为0.05NTU左右。运行30分钟后，跨膜压力增加为38.5kPa。按以下流程实施正向气水清洗：1.停止产水，用8m3/hr的空气（即空气强度为163m3/hr·平方米膜区），在进水侧搅拌40秒；2.将污水排出；3.在组件内再次注入河水，用8m3/hr的空气，在进水侧搅拌10秒；4.将污水排出。再次过滤，初始跨膜压力为36kPa。
实施例2
美能压力式超滤膜组件UF0615ED，内径为150毫米, 置于海水过滤装置中。海水的浊度为4NTU左右，产水量为2.5m3/hr，初始跨膜压力为33.5kPa，产水浊度为0.06NTU左右。运行30分钟后，跨膜压力增加为34.5kPa。按以下流程实施正向气水清洗：1.停止产水，用3m3/hr的空气（即空气强度为170m3/hr·平方米膜区），在进水侧搅拌30秒；2.将污水排出；3.在组件内再次注入海水，用3m3/hr的空气，在进水侧搅拌10秒；4.将污水排出。再次过滤，初始跨膜压力为33.4kPa。
实施例3
美能压力式超滤膜组件UF0615ED，内径为150毫米, 置于河水过滤装置中。河水的浊度约为5NTU左右，产水量为3.0m3/hr，初始跨膜压力为43.5kPa，产水浊度为0.06NTU左右。运行1天后，初始跨膜压力增加为43.9kPa。按以下流程实施正向化学清洗：1.停止产水，在进水侧加入次氯酸钠使组件内浓度为200ppm；2.用3m3/hr的空气（即空气强度为170m3/hr·平方米膜区），在进水侧搅拌600秒；3.将污水排出；4.在组件内再次注入河水，用3m3/hr的空气，在进水侧搅拌10秒；5.将污水排出。再次过滤，初始跨膜压力恢复到43.6kPa。
实施例4
美能压力式超滤膜组件UF0615ED，内径为150毫米, 用于海水过滤3个月。海水的浊度为4NTU左右，产水量为2.5m3/hr，初始跨膜压力为33.5kPa，产水浊度为0.06NTU左右。运行3个月后，初始跨膜压力增加为47.8kPa。按以下流程实施正向化学清洗：1.停止产水，在进水侧加入次氯酸钠使组件内浓度为1000ppm；2.用3m3/hr的空气（即空气强度为170m3/hr·平方米膜区），在进水侧搅拌1800秒；3.然后将污水排出；4.在组件内注入海水，用3m3/hr的空气，在进水侧搅拌30秒；5.将污水排出；6在组件内再注入海水,并在进水侧加入盐酸使组件内浓度为0.5%；7.用3m3/hr的空气在进水侧搅拌1800秒;8.将污水排出;9.在组件内注入海水，用3m3/hr的空气，在进水侧搅拌30秒;10将污水排出。再次过滤，初始跨膜压力恢复到33.6kPa。
Claims (11)
1.一种无反洗外压式中空纤维膜的清洗方法，其特征在于：所述清洗方法包括正向气水清洗方法和/或正向化学清洗方法。
2.根据权利要求1所述中空纤维膜的清洗方法，中空纤维膜位于壳体内，其特征在于：所述正向气水清洗方法包括以下步骤：
步骤A1：注水：通过注水的口向所述壳体内注入一定量净水，使所述中空纤维膜部分或全部浸泡于水中；
步骤A2：气洗：关闭注水的口，向所述壳体内注入吹扫空气，吹扫时间为T1，吹扫强度为I1，所述吹扫空气强力搅拌所述中空纤维膜，使附着在所述中空纤维超滤膜上的污物脱落；
步骤A3：排污：打开出水的口，使所述壳体内的污水排出。
3.根据权利要求2所述中空纤维膜的清洗方法，其特征在于：所述步骤A2中：吹扫时间T1为5-500s，所述的吹扫强度I1为50-500m3/hr·平方米膜区。
4.根据权利要求2所述中空纤维膜的清洗方法，其特征在于：进一步包括以下步骤：
步骤A4：漂洗：再次向所述壳体内注入一定量净水，使所述中空纤维膜全部浸泡于水中，并在再次向所述壳体内注入吹扫空气，吹扫时间为T2，吹扫强度为I2，通过所述空气搅拌所述中空纤维膜；
步骤A5：二次排污：漂洗一定时间后，打开出水的口，使所述壳体内的污水彻底排出。
5.根据权利要求4所述中空纤维膜的清洗方法，其特征在于：所述步骤A4中的吹扫时间T2为5-100s，所述的吹扫强度I2为50-500m3/hr·平方米膜区。
6.根据权利要求1所述中空纤维膜的清洗方法，中空纤维膜位于壳体内，其特征在于：所述正向化学清洗方法包括以下步骤：
步骤B1：注入清洗溶液：向所述壳体内加入一定量混有化学药剂的清洗溶液，清洗溶液由纤维膜的进水侧注入，浸泡时间为T3；
步骤B2：清洗：向所述壳体内注入吹扫空气，吹扫时间为T4，吹扫强度为I3，搅拌所述中空纤维膜，除去所述中空纤维膜上的污物；
步骤B3：排污：打开出水的口，使所述壳体内的污水排出。
7.根据权利要求6所述中空纤维膜的清洗方法，其特征在于：所述步骤B1中的浸泡时间T3为5-120min。
8.根据权利要求6所述中空纤维膜的清洗方法，其特征在于：所述步骤B2中的吹扫时间T4为200-3600s，吹扫强度I3为50-500m3/hr·平方米膜区。
9.根据权利要求6所述中空纤维膜的清洗方法，其特征在于：进一步包括以下步骤：
步骤B4：漂洗：再次向所述壳体内注入一定量净水，使所述中空纤维膜全部浸泡于水中，并在再次向所述壳体内注入吹扫空气，吹扫时间为T5，吹扫强度为I4，通过所述空气搅拌所述中空纤维膜；
步骤B5：二次排污：漂洗一定时间后，打开出水的口，使所述壳体内的污水彻底排出。
10.根据权利要求9所述中空纤维膜的清洗方法，其特征在于：所述步骤B4中的吹扫时间T5为5-100s，所述的吹扫强度I4为50-500m3/hr·平方米膜区。
11.根据权利要求6所述中空纤维膜的清洗方法，其特征在于：所述步骤B1中的化学药剂为氧化剂、酸或碱，所述氧化剂为氯酸钠、双氧水、臭氧中的一种或多种混合，所述酸为盐酸、硫酸、硝酸、柠檬酸、草酸中的一种或多种混合；所述碱为氢氧化钠或碳酸钠中的一种或多种混合。
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20120606 |