CN103055704B - 一种中水回用中浸没式超滤膜性能再生方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种中水回用中浸没式超滤膜性能再生方法，本方法针对中水深度处理中浸没式膜的污染形式和污染物质确定了物理方法和多种化学办法相结合的膜功能再生的方法，主要包括气、水反向冲洗、擦洗、长、短周期，长、短时间的化学清洗方法，对超滤膜的功能进行恢复性再生，满足生产需求水量，而且可以多次、定期使用，对生产有很大的帮助，再生效果好，简便易行，值得在水处理行业内推广使用。

Description

一种中水回用中浸没式超滤膜性能再生方法

技术领域

本发明涉及一种中水回用中浸没式超滤膜性能再生方法，属于污水回用过滤技术领域。

背景技术

目前在污水脱盐技术当中，双膜法即超滤+反渗透技术被广泛地应用，其中超滤膜种类多种多样，以制造方式不同可以分为压力式和浸没式。浸没式超滤的优点是抗污染能力强、纳污能力好、节能，自动化水平高。         

超滤系统的作用是去除水中的悬浮固体，包括胶体、细菌等杂质，为反渗透提供合格的进水，保证反渗透进水的浊度小于0.2NTU，SDI小于3；保证反渗透系统的安全运行，降低反渗透系统化学清洗频率，延长反渗透膜使用寿命。

实际运行当中，污水中不仅存在残留或新污染的细微颗粒状物质，而且还残留有胶体、有机物、无机盐类和微生物污染物等，超滤膜在运行一端时间或处理一定量污水后，被膜丝拦截、过滤掉的这些污染物质会污染、堵塞膜孔，导致污水经过膜丝前后的压力差逐渐上升，水通量逐渐降低，甚至会影响到总的产水量。此时需要对超滤膜的性能进行恢复性再生，才能满足系统生产需求。

超滤膜污染主要有表面覆盖污染和膜丝孔内阻塞污染两种形式。超滤膜表面污染层大致呈双层结构，上层为较大颗粒的松散层，下层紧贴于膜表面上，是小粒径的细腻层。一般情况下，松散层在水流剪切力的作用下可以反向冲洗掉，尚不足以表现出对膜的性能产生多么大的影响，而膜面的细腻层则是污堵膜的其中主要因素之一。膜丝孔内阻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。

处理中水的浸没式超滤污染物质大致有胶体污染、有机物污染、微生物污染。

太钢能源动力总厂中水深度处理站设计规模为进水水量50000m³/d，采用超滤＋反渗透的双膜法工艺，水源为生活污水经过生化处理后中水，产水为除盐水供太钢不锈钢生产线工艺用水。本技术中超滤采用澳大利亚Memcor公司的CS浸没式超滤，膜丝为中空纤维膜。浸没式超滤在处理中水时，水中存在残留或新污染的细微颗粒状物质，以及胶体、有机物和微生物等，超滤膜在运行一段时间或处理一定量污水后，被膜丝拦截、过滤掉的这些污染物质会污染、堵塞膜孔，导致污水经过膜丝前后的压力差逐渐上升，水通量逐渐降低，甚至会影响到总的产水量，达不到生产所需要的用水量要求。

发明内容

为了克服上述不足，本发明旨在提供一种中水回用中浸没式超滤膜性能再生方法，本方法针对中水深度处理中浸没式膜的污染形式和污染物质确定了物理方法和多种化学办法相结合的膜功能再生的方法，主要包括气、水反向冲洗、擦洗、长、短周期，长、短时间的化学清洗办法，对超滤膜的功能进行恢复性再生，满足生产需求水量，而且可以多次、定期使用，对生产有很大的帮助，再生效果好，简便易行，值得在水处理行业内推广使用。

本发明提供的一种中水回用中浸没式超滤膜性能再生方法，针对中水深度处理中浸没式膜的污染形式和污染物质确定了科学的物理方法和多种化学方法相结合的膜功能再生的方法。方案如下：

一种中水回用中浸没式超滤膜性能再生方法，当膜运行0.5小时或透膜压差达到25kPa以上，包括物理再生方法，工艺步骤为：

①降低液位

关闭进水阀门，保持继续过滤将膜滤池内的水位降到反冲洗液位；

②空气擦洗

进行反冲洗，先将低压空气通入膜孔内，高流速的空气流可以有效的抖动膜纤维并将截留在膜表面的固体杂质抖脱下来，松动累积在膜表面的固体杂质；

③气水反冲洗

气水反冲洗将固体杂质从膜纤维冲出，空气在膜纤维束内流动，形成上向流，洁净的过滤水反向流入膜纤维内部，将大量固体杂质去除；

④膜池排空

气水反冲停止，膜滤池彻底放空，排掉系统的反冲洗水；

⑤膜池进水

当反冲洗废水排放结束后，打开进水阀门，恢复膜池进水，膜滤池进水达到正常过滤水位后，膜滤池开始过滤制水；

采用上述的物理再生方法，该方法运行时间为160~235秒。

当膜每运行96~110小时或透膜压差达到80kPa以上，在所述的物理再生方法步骤后采取化学清洗方法，化学清洗方法包括以下步骤：

①反洗

膜滤池先进行反冲洗去除多余的固体杂质从而最大限度提高化学清洗效率；

②灌入化学清洗溶剂

膜滤池灌入38~40度热水，加满后，投加化学清洗剂；

③浸泡、清洗

需进行酸、碱共两小时的清洗，先酸洗后碱洗，每种药剂循环一小时，药剂清洗之前先浸泡20~30分钟，同时启动风机，采用低压空气进入膜纤维束，增强化学清洗的强度，浸泡期间膜丝内通低压空气8~10分钟；

每种化学药剂清洗完后，都要用水进行冲洗，将膜丝内残留的药剂冲洗干净，直至进、出水电导相同即为冲洗干净；

④化学清洗剂放空

清洗液从膜池排放到排污管道，利用反渗透系统浓缩水进行稀释后外排；

⑤漂洗

在膜滤池回到待机或者过滤工作状态之前，膜滤池再进水，进行反冲洗和管路漂洗残留的化学清洗剂溶液；

上述化学清洗方案中所述化学清洗剂包括酸洗剂和碱洗剂，酸洗剂为0.1%盐酸，碱洗剂为200ppm次氯酸钠溶液。

当膜每运行720~740小时或透膜压差达到100kPa以上，在所述的物理再生方法步骤后采取化学清洗方法，该化学清洗方法包括以下步骤：

①反洗

膜滤池先进行反冲洗去除多余的固体杂质从而最大限度提高化学清洗效率；

②灌入化学清洗溶剂

膜滤池灌入38~40度热水，加满后，投加化学清洗剂；

③浸泡、清洗

需进行酸、碱共9~12小时的清洗，先酸洗后碱洗，每种药剂分别循环3~4小时，药剂循环之前先浸泡40~50分钟，同时启动风机，采用低压空气进入膜纤维束，增强化学清洗的强度，浸泡期间膜丝内通低压空气20~25分钟；

每种化学药剂清洗完后，都要用水进行冲洗，将膜丝内残留的药剂冲洗干净，直至进、出水电导相同即为冲洗干净；

④化学清洗剂放空

清洗液从膜池排放到排污管道，利用反渗透系统浓缩水进行稀释后外排；

⑤漂洗

在膜滤池回到待机或者过滤工作状态之前，膜滤池再进水，进行反冲洗和管路漂洗残留的化学清洗剂溶液；

上述化学清洗方案中所述化学清洗剂包括酸洗剂和碱洗剂，酸洗剂为0.25%柠檬酸和0.1%盐酸，碱洗剂为500ppm次氯酸钠溶液。

上述方案中选择不同种类的药剂：

a、次氯酸钠溶液适用于有机物及微生物污染；

b、柠檬酸、盐酸适用于铁污染、碳酸盐结晶污堵及胶体。

当进水的颗粒杂质在膜表面截留，过流阻力达到25kPa之后，或者系统运行30分钟后，先采用物理再生办法：与出水方向相反，反向冲洗掉膜表面和膜孔内部分污染物质，该方法先将低压空气通入膜孔内，松动累积在膜表面的固体杂质，然后气水反冲洗将固体杂质从膜纤维冲出。

膜运行96~110小时或透膜压差达80kPa，要进行酸、碱共两小时的清洗，即为短周期、短时间的化学清洗方法，该方法针对那些污染时间不长，和药剂化学反应时间短，但是物理方法去不掉的污染物质；膜运行720~740小时或透膜压差达100kPa，要进行酸、碱共9~12小时的清洗，即为长周期、长时间的化学清洗方法，该方法针对那些污染时间较长，粘于膜上，和药剂化学反应时间长，可以去除以上两法去不掉的污染物质。

在膜运行过程中，若由于污水来水水质恶劣，透膜压差突然升高并达到临界值，则不考虑膜运行时间，直接采取相应的清洗方法。

本发明的有益效果：

（1）本发明针对各种可能的污染有对应的方法、药剂，较为全面。

（2）本发明对中水深度处理中浸没式超滤的污染形式和污染物质进行分析，针对性的选择了合理的再生药剂及浓度，有效的去除膜污染物，使膜的性能得以恢复，使设备正常运行，产水水量达到要求。

（3）此方法采用了物理和多种化学方式相结合的办法，既能节约药剂，又可以达到很好的效果。

（4）此方法描述清楚，方法简单、易行，所以推广性强。

通过对浸没式超滤膜功能的多次再生，从根本上解决了浸没式超滤污染后，性能衰减和丧失的问题，恢复浸没式超滤膜的性能，从而保证超滤膜的正常运行、确保超滤产水水量、水质。同时延长超滤膜元件的使用寿命，此方法简单易行，效果很好，可以在浸膜式超滤行业推广应用。

具体实施方式

下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。

实施例1：

太钢能源动力总厂中水深度处理站采用中水为水源，采用双膜法进行深度脱盐处理，产水达到除盐水标准，电导在70 us/cm以下，作为太钢生产不锈钢用的高品质水。本技术中超滤采用澳大利亚Memcor公司的CS浸没式超滤，膜丝为中空纤维膜，超滤膜池采用混凝土结构形式，它具有造价低、抗腐蚀、坚固不变形等特点。2009年投运以后，经过多年的实践寻找到了适合中水回用中浸没式超滤膜性能再生的方法。

膜运行30分钟后，测得透膜压差为20kPa，采用物理再生方法：反向（与出水方向相反）冲洗掉膜表面和膜孔内部分污染物质。进行反冲洗，先将低压空气通入膜孔内，松动累积在膜表面的固体杂质，然后气水反冲洗将固体杂质从膜纤维冲出。该方法维持200秒。

膜运行96小时后，测得透膜压差65kPa，进行酸、碱共两小时的清洗，即采用短周期、短时间的化学清洗方法，此方法针对那些污染时间不长，和药剂化学反应时间短，但是物理方法去不掉的污染物质。首先膜滤池灌入40度热水，加满后（一池20m³），投加化学清洗剂，配制成0.1%盐酸（一个池里加20kg盐酸），200ppm次氯酸钠溶液（一个池里加4kg次氯酸钠），先酸洗后碱洗，各循环一小时，药剂循环之前都必须浸泡20分钟，浸泡期间膜丝内通低压空气10分钟，加强清洗效果。

膜运行720小时后，测得透膜压差75kPa，进行酸、碱共12小时的清洗，即采用长周期、长时间的化学清洗方法，此方法针对那些污染时间较长，粘于膜上，和药剂化学反应时间长，用以上两法去不掉的污染物质。首先膜滤池灌入40度热水，加满后，投加化学清洗剂，配制成0.25%柠檬酸（一个池里加50kg柠檬酸），0.1%盐酸（一个池里加20kg盐酸），500ppm次氯酸钠溶液（一个池里加10kg次氯酸钠），先酸洗后碱洗，药剂循环之前都必须浸泡40分钟，浸泡期间膜丝内通低压空气20分钟，然后再循环，每种药剂各循环4小时。

在上述化学清洗步骤中，每次化学清洗完后，都要进行水冲洗，将膜丝内残留的药剂冲洗干净。

实施例2：

中水回用中浸没式超滤膜性能再生的方法：

膜运行过程中，运行时间为20分钟时，透膜压差突然达到25kPa，则直接采用物理再生方法，具体实施方法同实施例1。

实施例3：

中水回用中浸没式超滤膜性能再生的方法：

膜运行过程中，运行时间为85小时，透膜压差突然达到80kPa，则直接采用短周期、短时间的化学清洗方法，具体实施方法同实施例1。

实施例4：

中水回用中浸没式超滤膜性能再生的方法：

膜运行过程中，运行时间为550小时，透膜压差突然达到100kPa，则直接采用长周期、长时间的化学清洗方法，具体实施方法同实施例1。

Claims (5)

1.一种中水回用中浸没式超滤膜性能再生方法，包括物理再生方法和化学清洗方法，其特征在于：当膜运行0.5小时或透膜压差达到25kPa以上，采用所述的物理再生方法，该方法运行时间为160~235秒；所述物理再生方法包括以下步骤：

①降低液位

关闭进水阀门，保持继续过滤将膜滤池内的水位降到反冲洗液位；

②空气擦洗

进行反冲洗，先将低压空气通入膜孔内，高流速的空气流可以有效的抖动膜纤维并将截留在膜表面的固体杂质抖脱下来，松动累积在膜表面的固体杂质；

③气水反冲洗

气水反冲洗将固体杂质从膜纤维冲出，空气在膜纤维束内流动，形成上向流，洁净的过滤水反向流入膜纤维内部，将大量固体杂质去除；

④膜池排空

气水反冲停止，膜滤池彻底放空，排掉系统的反冲洗水；

⑤膜池进水

当反冲洗废水排放结束后，打开进水阀门，恢复膜池进水，膜滤池进水达到正常过滤水位后，膜滤池开始过滤制水；

所述化学清洗方法包括以下步骤：

①反洗

膜滤池先进行反冲洗去除多余的固体杂质从而最大限度提高化学清洗效率；

②灌入化学清洗溶剂

膜滤池灌入38~40度热水，加满后，投加化学清洗剂；

③浸泡、清洗

膜组件在膜池内清洗液体中浸泡，同时启动风机，采用低压空气进入膜纤维束，增强化学清洗的强度；每种化学药剂清洗完后，都要用水进行冲洗，将膜丝内残留的药剂冲洗干净，直至进、出水电导相同即为冲洗干净；

④化学清洗剂放空

清洗液从膜池排放到排污管道，利用反渗透系统浓缩水进行稀释后外排；

⑤漂洗

在膜滤池回到待机或者过滤工作状态之前，膜滤池再进水，进行反冲洗和管路漂洗残留的化学清洗剂溶液；

膜每运行96~110小时或透膜压差达到80kPa以上，需进行酸、碱共两小时的化学清洗；

膜每运行720~740小时或透膜压差达到100kPa以上，需进行酸、碱共9~12小时的化学清洗。

2.根据权利要求1所述的中水回用中浸没式超滤膜性能再生方法，其特征在于：膜每运行96~110小时或透膜压差达到80kPa以上，进行化学清洗，所述化学清洗方法中，需进行酸、碱共两小时的清洗，首先膜滤池灌入38~40度热水，加满后，再投加化学清洗剂，先酸洗后碱洗，每种药剂循环一小时，药剂清洗之前先浸泡20~30分钟，浸泡期间膜丝内通低压空气8~10分钟，加强清洗效果。

3.根据权利要求2所述的中水回用中浸没式超滤膜性能再生方法，其特征在于：所述化学清洗剂包括酸洗剂和碱洗剂，酸洗剂为0.1%盐酸，碱洗剂为200ppm次氯酸钠溶液。

4.根据权利要求1所述的中水回用中浸没式超滤膜性能再生方法，其特征在于：膜每运行720~740小时或透膜压差达到100kPa以上，进行化学清洗，所述化学清洗方法中，需进行酸、碱共9~12小时的清洗，首先膜滤池灌入38~40度热水，加满后，投加化学清洗剂，先酸洗后碱洗，每种药剂分别循环3~4小时，药剂循环之前先浸泡40~50分钟，浸泡期间膜丝内通低压空气20~25分钟，加强清洗效果。

5.根据权利要求4所述的中水回用中浸没式超滤膜性能再生方法，其特征在于：所述化学清洗剂包括酸洗剂和碱洗剂，酸洗剂为0.25%柠檬酸和0.1%盐酸，碱洗剂为500ppm次氯酸钠溶液。