CN105536549A - 一种电子工业含氟含氨氮废水处理用反渗透膜装置的清洗方法 - Google Patents

一种电子工业含氟含氨氮废水处理用反渗透膜装置的清洗方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电子工业含氟含氨氮废水处理用反渗透膜装置的清洗方法，所述反渗透膜装置包括第一段反渗透膜及与所述第一段反渗透膜的浓水出水口相连的第二段反渗透膜，所述方法为对第一段反渗透膜和第二段反渗透膜进行独立清洗，且采用不同的清洗液，其中采用能够除去有机物、微生物和胶体的清洗液对第一段反渗透膜单元进行清洗；采用能够除去有机物、微生物、胶体、无机盐结晶以及各种形式的硅化物的清洗液对第二段反渗透膜单元进行清洗。相比传统的清洗方法，本发明有效提高了清洗效果和生产效率，缩短清洗时间，减少清洗液用量，降低清洗成本，更重要的是提高反渗透膜的使用寿命及反渗透系统的运行效率。

Description

一种电子工业含氟含氨氮废水处理用反渗透膜装置的清洗方法
技术领域
本发明涉及一种电子工业含氟含氨氮废水处理用反渗透膜装置的清洗方法。
背景技术
随着电子工业技术特别是集成电路芯片工业技术的发展，电子工业废水特别是电子工业含氟含氨氮废水处理成为水处理行业中的突出难题。电子工业通常在生产制程中使用了如氢氟酸、硫酸、磷酸、氨水、盐酸、有机溶剂等大量的化学药剂，使得排放的废水含有大量的对周边环境有污染的成分，加剧了我们水污染和水资源短缺形势的严峻程度。
电子工业含氟含氨氮废水具有水量大，污染成分复杂，污染性强，可生化性差，总溶解固体盐(TDS)、氨氮和氟化物含量高等特点。电子企业(集成电路芯片企业)目前对这种类型的废水没有成熟有效的处理方法，一般情况下在经过简单的除氟处理后，只能排入城市污水处理厂集中处理。由于该类废水可生化性差(BOD/COD＜0.1)，且由于城市污水处理厂工艺技术的局限性，出水中总氮往往不达标，容易导致排放水体的富营养化，特别是对某些特定污染物(比如氟)不能有效去除而只能靠稀释降低浓度。面临日趋严重的生态环境，国家要求工业企业必须贯彻“节能减排”的方针政策，在对工业企业用水大户的环评批复中除了要求废水达标排放外，也明确要求废水必须达到一定的回用率，常规的处理方法已经不能有效地减少污染物的排放更不可能实现通过废水再生回用来有效减少废水的排放量，实现循环经济。因此，必须在废水处理过程中改进处理工艺，最大限度减少污染物的排放量，减轻对周边环境的污染，同时提高废水的再生回用率，节约宝贵的水资源。
反渗透膜技术在电子工业含氟含氨氮废水处理方面具有广泛的应用，反渗透膜技术中使用的反渗透膜装置通常包括第一段反渗透膜单元和与第一段反渗透膜单元的浓水出口相连的第二段反渗透膜单元，反渗透膜装置在使用后经常需要清洗，现有技术中的清洗方法常常是先用酸性清洗液清洗第一遍，然后用碱性清洗液清洗第二遍。具体为：第一遍是将酸性清洗液从第一段反渗透膜的进水口通入，酸性清洗液将第一段反渗透膜清洗后流至第二段反渗透膜，清洗第二段反渗透膜，洗后的酸性清洗液从第二段反渗透膜排出或通入第一段反渗透膜重复清洗；第二遍是将碱性清洗液从第一段反渗透膜的进水口通入，碱性清洗液将第一段反渗透膜清洗后流至第二段反渗透膜，清洗第二段反渗透膜，洗后的碱性清洗液从第二段反渗透膜排出或通入第一段反渗透膜重复清洗。
现有的这种清洗方法适用于纯水及超纯水制造工艺中水源较为干净，对膜的污染较小的反渗透系统，而用于以污水为水源的反渗透系统则因为污水中的污染物复杂及浓度较高而存在一些不足：一是缺少针对性需要花费的时间较长(视污染程度不同，约需12～24小时才能实现一定程度的清洗；二是，污染程度较高的情况下，第二段反渗透膜通常不能得到有效的清洗，某些情况下甚至出现清洗后污染加剧的情形；三是，需要花费大量清洗液，清洗成本较高，同时也增加了清洗废水的排放。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种改进的电子工业含氟含氨氮废水处理用反渗透膜装置的清洗方法。
为解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种电子工业含氟含氨氮废水处理用反渗透膜装置的清洗方法，所述反渗透膜装置包括第一段反渗透膜及与所述第一段反渗透膜的浓水出水口相连的第二段反渗透膜，所述方法为对第一段反渗透膜和第二段反渗透膜进行独立清洗，且采用不同的清洗液，其中采用能够除去有机物、微生物和胶体的清洗液对第一段反渗透膜单元进行清洗；采用能够除去有机物、微生物、胶体、无机盐结晶以及各种形式的硅化物的清洗液对第二段反渗透膜单元进行清洗。
根据本发明的一个进一步实施方案，采用碱性或酸性洗液对第一段反渗透膜进行清洗。优选地，采用质量浓度0.08％～1.2％的氢氧化钠溶液和/或质量浓度为0.1％～0.3％的盐酸溶液对第一段反渗透膜进行清洗。
根据本发明的一个进一步实施方案，采用添加有分散剂和/或还原剂的碱性溶液或酸性溶液对第二段反渗透膜进行清洗。
优选地，所述的分散剂为Na4-EDTA；所述的还原剂为NaHSO3或者Na2S2O3。
根据一个具体且优选方面，对第二段反渗透膜单元进行清洗的清洗液中含有:
a)质量分数为0.08％～1.2％的氢氧化钠或质量分数为0.1％～0.3％的盐酸；和选自下述b)和c)中的一种：
b)质量分数为0.8％～1.2％的Na4-EDTA和/或质量分数为0.02％～0.03％的NaSDS；
c)质量分数为0.8％～1.2％的NaHSO3和/或Na2S2O3。
根据本发明的一个具体且优选方面，进行清洗时，将清洗液盛装于清洗罐中，利用管道和清洗泵使清洗液经第一段反渗透膜或第二段反渗透膜的进水口通入，对相应的反渗透膜的内部进行清洗后，再从相应的反渗透膜的浓水出口排出并重新回到清洗罐，循环清洗多次。
优选地，对第一段反渗透膜单元进行清洗时，控制清洗液的温度为20～30℃，流量为每支膜壳35～45GPM，清洗泵的压力为0.5～4.0Bar。
优选地，对第二段反渗透膜单元进行清洗时，控制清洗液的温度为20～30℃，流量为每支膜壳35～45GPM，清洗泵的压力为0.5～4.0Bar。优选地，采用一个清洗罐，分别通过第一连接管路和第二连接管路将所述清洗罐与所述的第一段反渗透膜的进水口和第二段反渗透膜的进水口连通，对第一段反渗透膜和第二段反渗透膜的清洗一先一后进行，清洗其中一个时，将另一个对应的连接管路关闭，并加入相应的清洗液，清洗完一个，清洗另一个时，将前面的清洗液排尽，再加入对应的清洗液进行清洗。
由于上述技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明意外发现处理电子工业含氟含氨氮废水处理的反渗透膜装置，其第一段反渗透膜单元和第二段反渗透膜单元上所形成的污染物具有不同的特点，在进一步分析和确定污染物特点后，有针对性的采取不同的清洗液进行独立清洗，实现对反渗透膜装置的高效清洗。相比传统的清洗方法，本发明有效提高了清洗效果和生产效率，缩短清洗时间，减少清洗液用量，降低清洗成本，更重要的是提高反渗透膜的使用寿命及反渗透系统的运行效率。
附图说明
图1为根据本发明的反渗透膜装置和清洗装置的示意图；
其中：
1、第一段反渗透膜单元；2、第二段反渗透膜单元；3、清洗罐；a、连接管；b、第一管道；c、第二管道；d、第三管道；e、第四管道；f、排液管；b1,c1,d1,e1,f1、阀门；b2,d2、水泵。
具体实施方式
本申请发明人在对于电子工业含氟含氨氮废水处理的大量实践中意外发现，对于该类废水，在各种因素的综合作用下，第一段反渗透膜和第二段反渗透膜上所形成的污染物成分的组成以及含量是不同的，具体的，在第一段反渗透膜上的污染物主要以有机物、微生物和胶体为主，而第二段反渗透膜上的污染物除了含有有机物、微生物和胶体外，还含有各种形式存在的硅化物如硅酸盐，二氧化硅等，特别是还含有各种无机盐如钙盐，镁盐等。这些盐在膜上形成结晶性污垢，一般的酸性或碱性清洗液很难清洗除去。在此发现基础上，发明人提出对二者进行独立清洗，并针对性采用不同清洗液的方案，并对于具体采用的清洗液的组成进行了优化设计。实践证明，采取本发明的清洗方法，可有效提高清洗效果和生产效率，缩短清洗时间，减少清洗液用量，降低清洗成本。
如图1所示，反渗透膜装置包括第一段反渗透膜单元1及与第一段反渗透膜单元1的浓水出水口通过连接管a相连的第二段反渗透膜单元2。本发明采用的清洗装置包括用于存放清洗液的清洗罐3，该清洗罐3分别通过第一管路b和第二管路c与第一段反渗透膜单元1的入口和浓水出水口连通，分别通过第三管路d和第四管路e与第二段反渗透膜单元2的入口和浓水出水口连通。在第一管路b、第三管路d上分别设有控制管路开闭的阀门b1,d1和用于使水通过反渗透膜单元的水泵b2,d2。在第二管路c和第四管路e上也分别设有控制管路开闭的阀门c1,e1。此外，还在清洗罐3的底部设有排放口，并连接排液管f和在排液管f上设有阀门f1。
对反渗透膜装置的清洗方法是：首先，向清洗罐3内加入第一清洗液，打开阀门b1，水泵b2和阀门c1，同时保持阀门d1，水泵d2和阀门e1关闭，由水泵b2将第一清洗液通过第一反渗透膜单元1对该单元进行清洗，清洗后的清洗液回到清洗罐3中，如此重复循环洗涤，清洗设定的时间后，关闭水泵b2，打开阀门f1，将其中的第一清洗液排掉，即完成第一反渗透膜单元1的清洗。此处，第一清洗液通常选择本领域所常用的酸性洗涤液或碱性洗涤液。具体例如0.1％的氢氧化钠溶液及0.2％的盐酸溶液。
第一反渗透膜单元1清洗完毕后，对第二反渗透膜单元2进行清洗，具体操作如下：向清洗罐3内加入第二清洗液，打开阀门d1，水泵d2和阀门e1，同时保持阀门b1，水泵b2和阀门c1关闭，由水泵d2将第二清洗液通过第二反渗透膜单元2对该单元进行清洗，清洗后的清洗液回到清洗罐3中，如此重复循环洗涤，清洗设定的时间后，关闭水泵d2，打开阀门f1，将其中的第二清洗液排掉，即完成第二反渗透膜单元1的清洗。此处，第二清洗液通常选择在本领域所常用的酸性洗涤液或碱性洗涤液基础上，添加分散剂和/或还原剂。
以上介绍了先对第一反渗透膜单元1进行清洗，然后再清洗第二反渗透膜单元2的方法。很显然，本发明不限于此，先清洗第二反渗透膜单元2，再清洗第一反渗透膜单元1同样是可以的。
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的说明，但本发明并不限于以下实施例。以下实施例中，除非有特别说明，表示百分含量的“％”指的是质量百分含量。
某电子工业含氟含氨氮废水含有大量的氟、氨氮、有机氮、磷及固体悬浮物等污染物，水中总溶解固体盐含量较高(TDS＝1200～2000mg/l，一般是自来水的5～10倍)。
该废水依次经过调节、除氨氮工序、除氟工序、过滤工序、臭氧/活性炭处理、超滤处理、反渗透膜处理，获得再生回用水和浓水。反渗透膜处理工艺使用的反渗透膜，投运初期及停运时的第一段反渗透膜和第二段反渗透膜的性能指标如表1。
实施例1
按照本发明方法对上述污染的反渗透膜装置进行分段清洗，具体操作如下：
(1)配置第一清洗液：该清洗液为0.2％的盐酸溶液和0.1％的氢氧化钠溶液。
(2)按照上述方法对第一反渗透膜单元用0.2％的盐酸溶液和0.1％的氢氧化钠溶液分别清洗2小时，温度控制为约25℃，流量为每支膜壳40GPM，清洗泵的压力为2Bar，清洗过程中注意检测溶液的pH值，要及时补充被消耗掉的酸或者碱。
(3)配置二种第二清洗液：一种组成：0.2％的盐酸、1.0％NaHSO3以及其余为水；另一种组成：0.1％NaOH、1.0％的Na4-EDTA以及其余为水。
(4)按照上述方法对第二反渗透膜单元用二种第二清洗液分别清洗2小时，温度控制为约25℃，流量为每支膜壳40GPM，清洗泵的压力为2Bar，清洗过程中注意检测溶液的pH值，要及时补充被消耗掉的酸或者碱。
经上述清洗后，第一段反渗透膜单元1和第二反渗透膜单元2的运行情况如表1所示。
对比例
对反渗透膜装置一段和二段同时进行清洗，第一遍清洗液采用0.2％的盐酸溶液进行循环清洗3小时；第二遍清洗液采用0.1％的氢氧化钠进行循环清洗3小时；第三遍采用0.2％的盐酸、1.0％NaHSO3和水组成的清洗液进行循环清洗3小时；第四遍清洗液采用0.1％的氢氧化钠、1.0％Na4-EDTA和水组成的清洗液进行循环清洗3小时。清洗完后第一段反渗透膜单元1和第二反渗透膜2的运行情况如表1所示。
表1
从表1中可以看出本发明的分段清洗与整体清洗相比，在产水量、产水率、系统的脱盐率、一段膜及二段膜的压差及其产水含盐量都有较明显的提高，表明清洗效果明显提高，且本发明的分段清洗所需时间明显缩短。
以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，且本发明不限于上述的实施例，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电子工业含氟含氨氮废水处理用反渗透膜装置的清洗方法，所述反渗透膜装置包括第一段反渗透膜单元及与所述第一段反渗透膜单元的浓水出水口相连的第二段反渗透膜单元，其特征在于：对所述第一段反渗透膜单元和第二段反渗透膜单元进行独立清洗，且采用不同的清洗液，其中采用能够除去有机物、微生物和胶体的清洗液对第一段反渗透膜单元进行清洗；采用能够除去有机物、微生物、胶体、无机盐结晶以及各种形式的硅化物的清洗液对第二段反渗透膜单元进行清洗。
2.根据权利要求1所述的清洗方法，其特征在于：采用碱性或酸性洗液对第一段反渗透膜进行清洗。
3.根据权利要求2所述的清洗方法，其特征在于：采用质量浓度0.08%~1.2%的氢氧化钠溶液和/或质量浓度为0.1%~0.3%的盐酸溶液对第一段反渗透膜单元进行清洗。
4.根据权利要求1所述的清洗方法，其特征在于：采用添加有分散剂和/或还原剂的碱性溶液或酸性溶液对第二段反渗透膜单元进行清洗。
5.根据权利要求4所述的清洗方法，其特征在于：所述的分散剂为Na4-EDTA和/或NaSDS；所述的还原剂为NaHSO3和/或Na2S2O3。
6.根据权利要求4或5所述的清洗方法，其特征在于：对第二段反渗透膜单元进行清洗的清洗液中含有:
a)质量分数为0.08%~1.2%的氢氧化钠或质量分数为0.1%~0.3%的盐酸；和选自下述b)和c）中的一种：
b)质量分数为0.8%~1.2%的Na4-EDTA和/或质量分数为0.02%~0.03%的NaSDS；
c）质量分数为0.8%~1.2%的NaHSO3和/或Na2S2O3。
7.根据权利要求1所述的清洗方法，其特征在于：进行清洗时，将清洗液盛装于清洗罐中，利用管道和高压泵使清洗液经第一段反渗透膜单元或第二段反渗透膜单元的进水口通入，对相应的反渗透膜单元的内部进行清洗后，再从相应的反渗透膜单元的浓水出口排出并重新回到清洗罐，循环清洗多次。
8.根据权利要求7所述的清洗方法，其特征在于：对第一段反渗透膜单元进行清洗时，控制清洗液的温度为20~30℃，流量为每支膜壳35~45GPM，清洗泵的压力为0.5~4.0Bar。
9.根据权利要求7所述的清洗方法，其特征在于：对第二段反渗透膜单元进行清洗时，控制清洗液的温度为20~30℃，流量为每支膜壳35~45GPM，清洗泵的压力为0.5~4.0Bar。
10.根据权利要求7或8或9所述的清洗方法，其特征在于：采用一个清洗罐，分别通过第一连接管路和第二连接管路将所述清洗罐与所述的第一段反渗透膜单元的进水口和第二段反渗透膜单元的进水口连通，对第一段反渗透膜单元和第二段反渗透膜单元的清洗一先一后进行，清洗其中一个时，将另一个对应的连接管路关闭，并加入相应的清洗液，清洗完一个，清洗另一个时，将前面的清洗液排尽，再加入对应的清洗液进行清洗。
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