CN107297147B

CN107297147B - 超滤膜的清洗方法

Info

Publication number: CN107297147B
Application number: CN201710591430.9A
Authority: CN
Inventors: 高新; 蔡斌; 周俊; 李涛宏; 徐辉; 田黎黎
Original assignee: Hunan Military Environmental Protection Ltd By Share Ltd
Current assignee: Hunan Military Environmental Protection Ltd By Share Ltd
Priority date: 2017-07-19
Filing date: 2017-07-19
Publication date: 2019-11-12
Anticipated expiration: 2037-07-19
Also published as: CN107297147A

Abstract

本发明公开了一种超滤膜的清洗方法。该清洗方法主要处理无机垢包裹有机垢的超滤膜污染形态，包括以下步骤：（1）配制酸性清洗液；（2）酸洗：用酸性清洗液对超滤膜进行循环清洗，控制清洗液pH值为1.5～3，清洗温度控制在38～41℃；（3）一次冲洗，去除超滤膜内残留的酸性清洗液；（4）配制碱性清洗液；（5）碱洗：用碱性清洗液对超滤膜进行循环清洗，控制清洗液pH值为10.5～11.5，清洗温度控制在38～41℃；（6）二次冲洗，去除超滤膜内残留的碱性清洗液。本发明的方法可高效去除截留在超滤膜孔上的各类有机物，提高超滤膜的产水流量，降低超滤膜运行压力，保证垃圾渗滤液超滤膜处理系统的稳定运行。

Description

超滤膜的清洗方法

技术领域

本发明属于垃圾渗滤液处理技术领域，涉及一种超滤膜的清洗方法，具体涉及一种用于处理垃圾渗滤液的超滤膜的清洗方法。

背景技术

由于垃圾渗滤液特有的水质特性，诸如无机污染物和有机污染物种类多，水质复杂，硬度高，有机物污染物浓度高和变化范围大等，超滤膜在常年累月的运行过程中，膜表面的污染也会逐渐加剧，直观表现出超滤膜清液产水通量及分离能力逐渐下降，采用常规物理冲洗、清洗不能完全恢复超滤膜的产水通量，为了保证渗滤液处理厂正常的稳定运行，因此当超滤膜的产水总量与渗滤液原水进水总量不平衡时，必须进行化学清洗，有效的清除粘附在超滤膜管壁和膜孔中的无机碳酸盐垢和油脂类有机物，恢复膜的产水通量和有机物的分离性能，延长膜使用寿命，避免超滤膜内形成不可修复的污染及堵塞。

目前管式超滤膜常用的清洗方法分为物理清洗和化学清洗两大类，依据运行经验，物理清洗仅通过冲洗泵的冲刷，将膜管内的大颗粒物进行清除，而采用化学清洗时，应根据污染物本身的性质以及膜材料等来选择最佳的清洗液配方和清洗方法。垃圾渗滤液中特有的污染物包裹形态、微生物胶体物质、以及多种类的无机和有机污染物，使得超滤膜清洗液的选用及清洗顺序尤为重要，直接影响超滤膜表面污染物的去除效果。现有超滤膜的化学清洗方法比较单一，现有市场上的化学清洗药剂为普通适用型清洗剂，针对性不强，用于清洗处理垃圾渗滤液的超滤膜时，清洗效果往往不是很好，超滤膜产水通量提升幅度不大，不能满足垃圾渗滤液超滤膜处理过程的清洗要求。

专利申请号CN200710176587.1公开了一种超滤膜的化学清洗方法，通过正反冲洗、循环相互交替的洗涤方法并配以酸、碱清洗药剂的使用，将超滤膜上沉淀的有机物、微生物胶体、无机物清洗干净，且超滤膜的运行通量和运行压力均能恢复到污染前的水平，但该清洗方法对超滤膜粘附的无机垢包裹有机垢、特别是无机垢包裹的油脂类和胶体清洗效果不佳，并且清洗周期偏长。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，特别针对无机垢包裹有机垢的膜污染形式，提供一种可高效去除截留在超滤膜孔上的各类无机物和有机物（特别是油脂类与胶体）、提高超滤膜的产水流量、降低超滤膜运行压力、保证垃圾渗滤液超滤膜处理的稳定运行的超滤膜的清洗方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种超滤膜的清洗方法，所述超滤膜的污染形式主要为无机垢包裹有机垢，超滤膜的清洗方法包括以下步骤：

（1）配制酸性清洗液：酸性清洗液主要由活性炭、柠檬酸和产品水组成，酸性清洗液的pH值控制在1.5～3；

（2）酸洗：用步骤（1）配制的酸性清洗液对超滤膜进行循环清洗，直至清洗液的温度达到38℃～41℃，停止循环清洗，待温度降至35℃～37℃时，再进行同样的清洗液循环清洗过程；酸洗过程中控制清洗液的pH值为1.5～3；

（3）一次冲洗：酸洗后，用产品水冲洗超滤膜，去除超滤膜内残留的酸性清洗液，当冲洗超滤膜后的液体pH值接近产品水的pH时，结束冲洗；

（4）配制碱性清洗液：碱性清洗液主要由氢氧化钠、次氯酸钠和产品水组成，碱性清洗液的pH值控制在10.5～11.5；

（5）碱洗：用步骤（4）配制的碱性清洗液对超滤膜进行循环清洗，直至清洗液的温度达到38℃～41℃，停止循环清洗，待温度降至35℃～37℃时，再进行同样的清洗液循环清洗过程；碱洗过程中控制清洗液的pH值为10.5～11.5；

（6）二次冲洗：碱洗后，用产品水冲洗超滤膜，去除超滤膜内残留的碱性清洗液，当冲洗超滤膜后的液体pH值接近产品水的pH值时，结束冲洗，完成对超滤膜的清洗。

上述的超滤膜的清洗方法中，优选的，所述步骤（1）中，所述酸性清洗液中各组分的质量分数如下：活性炭为1%～2%，柠檬酸为1%～2%，剩余为产品水；所述活性炭的目数为200目～400目。

上述的超滤膜的清洗方法中，优选的，所述步骤（4）中，所述碱性清洗液中各组分的质量分数如下：氢氧化钠为0.1%～0.2%，次氯酸钠以有效氯计算为0.06%～0.07%，剩余为产品水。

上述的超滤膜的清洗方法中，优选的，所述步骤（4）中，所述碱性清洗液还包括表面活性剂和螯合剂，按质量分数计，表面活性剂为0.025%～0.05%，螯合剂为1%～2%；所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基磺酸钠，所述螯合剂为乙二胺四乙酸二钠（Na₂EDTA）。

上述的超滤膜的清洗方法中，优选的，所述步骤（2）的酸洗过程中，每5min～10min对清洗液进行pH值测定，如未达到设定值1.5～3，则投加酸性调节剂调节清洗液的pH至设定值，所述酸性调节剂包括柠檬酸、盐酸、醋酸中的一种或多种；再进行同样的清洗液循环清洗过程直至产水流量超过设计产水流量的40%～60%时，结束清洗；

和/或，所述步骤（3）中，当冲洗超滤膜后的液体pH值为5～7时，结束冲洗。

上述的超滤膜的清洗方法中，优选的，所述步骤（5）的碱洗过程中，每5min～10min对清洗液进行pH值测定，如未达到设定值10.5～11.5，则投加碱性调节剂调节清洗液的pH值至设定值，所述碱性调节剂包括液碱或片碱；再进行同样的清洗液循环清洗过程直至产水流量超过设计产水流量的40%～60%时，结束清洗；

和/或，所述步骤（6）中，当冲洗超滤膜后的液体pH值为6～7时，结束冲洗。

上述的超滤膜的清洗方法中，优选的，所述步骤（2）酸洗的时间为5h～8h；和/或，所述步骤（5）碱洗的时间为4h～6h。

上述的超滤膜的清洗方法中，优选的，所述超滤膜为用于处理垃圾渗滤液的超滤膜，所述超滤膜由PVDF材料制成；所述产品水为反渗透膜系统出水，所述产品水的pH值为5.5～6.5。

上述的超滤膜的清洗方法中，优选的，所述超滤膜采用管式超滤膜组件，单组管式超滤膜内的液体循环流量为240m³/h～250m³/h，所述管式超滤膜组件的设计产水流量为11.02m³/h。

上述的超滤膜的清洗方法中，优选的，在进行所述步骤（1）之前，还包括预清洗步骤：用产品水对超滤膜进行循环清洗，直至清洗后的排放水与产品水颜色无明显差异；所述循环清洗的时间为5min～30min，所述循环清洗的流量为240m³/h～250m³/h。

本发明中，超滤膜的膜孔内径为8mm，本发明的清洗方法同样适用于其它孔径，例如市场主流膜孔内径5mm、8mm、10.3mm等都适用。

本发明中，管式超滤膜组件的设计产水流量可根据实际需求来确定，不限定于11.02m³/h。

本发明中的相关术语解释：

产品水：为反渗透膜系统出水，该反渗透膜系统是MBR的后一道工序，用来处理超滤膜的产水。

MBR：膜生物反应器，分为生化处理和超滤膜分离处理两个系统。为膜分离技术与生物处理技术有机结合，生化系统内需培养活性污泥，垃圾渗滤液进入MBR的生化系统后，再进入超滤系统，进行泥水分离。

PLC：可编程逻辑控制器，让超滤各项操作呈现自动化。

超滤膜产水流量：（膜透过通量）等同于产水流量；经MBR生化系统处理后的泥水混合物，其中泥水混合物中特定分子量（分子量在1000道尔顿以下）的小分子可透过超滤管内的滤孔，并得以收集清液的总量（污泥回至MBR生化系统）。

超滤膜循环流量：经MBR生化系统处理后的泥水混合物，泥水混合物在超滤膜管内循环的总流量。

本发明的创新点主要如下：

（1）清洗过程采用酸洗、碱洗过程，配制特有的酸洗药剂与碱洗药剂。

（2）酸洗过程中，在酸洗药剂中投加的特定目数（如200目规格）的炭粉，起到核心作用，可充分提高污染物去除率，提高超滤膜产水通量。

（3）无论酸洗还是碱洗，特别是对清洗温度的控制还有清洗液pH的控制极为重要，直接影响清洗效果。

（4）污染形式与垃圾渗滤液的具体成分有关，当垃圾渗滤液中溶解性固体总量高；钙、镁离子浓度及悬浮物相当高时，超滤膜污染形式主要呈现为无机垢包裹有机垢，此时用先酸洗、再碱洗顺序进行清洗时，效果更佳。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的清洗方法能够高效的去除截留在超滤膜孔上的各类无机物和有机物（特别是油脂类与胶体），提高超滤膜的产水流量（膜透过通量），降低超滤膜运行压力，保证垃圾渗滤液超滤膜处理的稳定运行。

2、本发明操作简单，通过对超滤膜多次的冲洗，产品水循环，并配上特有清洗药剂的使用，将超滤膜上的无机垢包裹的油脂类、微生物及难降解有机物、无机污染物、各类胶体污染物等清洗得很干净，超滤膜的产水流量提升45%以上，并大大提高了渗滤液处理厂的运行处理能力，各类污染物得到彻底的清洗干净，延长了超滤膜的使用寿命。

结合渗滤液处理厂的运营经验，本发明超滤膜的清洗方法，并配有专有药剂，特别是油脂类和难降解有机物清洗效果明显，超滤膜通量提升幅度大，能提升设计产水通量45%以上。

附图说明

图1为本发明实施例中超滤膜的清洗方法的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。

实施例1：

本实施例中，垃圾渗滤液废水经MBR生化处理后，进入超滤系统，实现泥水分离，超滤单元为PVDF材质的管式超滤膜组件，膜管内径8mm，截留分子量1000～100000道尔顿，单组膜面积为27m²，运行方式采用错流式过滤。

本实施例中，超滤膜的污染形式主要为无机垢包裹有机垢。污染形式与垃圾渗滤液的具体成分有关，当垃圾渗滤液中溶解性固体总量高；钙、镁离子浓度及悬浮物相当高时，超滤膜污染形式主要呈现为无机垢包裹有机垢；当垃圾渗滤液中钙、镁离子浓度相对偏低，微生物胶体、脂肪酸、腐殖质、酸酯类、醇酚类等有机物含量较高时，超滤膜污染形式主要是呈现为有机垢包裹无机垢形式。

超滤系统分离垃圾渗滤液废水的初期，水温为32-36℃时，超滤膜组件运行压力5.4bar，泥水混合物在超滤膜管（即管式超滤膜）内的循环流量为250m³/h，整组膜产水流量为13～14m³/h（初期实际运行时产水流量高于设计值），在过滤、分离垃圾渗滤液废水一段时间后，超滤膜运行压力上升至6.1bar，超滤膜管内循环流量降为220～230m³/h，整组膜产水流量为8～9m³/h，膜已产生污染，停止向超滤膜装置进废水，进入本发明的超滤膜清洗程序，先进行酸洗，再进行碱洗。

本实施例中，在超滤膜清洗时，每套超滤设置了一个超滤清洗罐，且超滤膜与超滤清洗罐通过相应管道相连，通过超滤冲洗泵、超滤循环泵将超滤清洗罐中的清洗药剂打入超滤膜管内，进行高流速循环化学清洗。设计泥水混合物在超滤膜管内的循环流量为250m³/h，整组膜设计产水流量为11.02m³/h，超滤清洗罐内安装有温度计，并通过自控PLC程序，清洗温度超过设定值后，超滤膜机组会自动停止，且超滤膜产水端安装有浮子流量计，可直观看到超滤膜通量的变化。以上装置均能商业购买得到，自控PLC程序设置过程为常规设置。

本发明的超滤膜的清洗方法具体包括以下步骤，工艺流程如图1所示：

（1）预清洗：超滤膜化学清洗前，先用超滤冲洗泵将超滤清洗罐内的产品水打入超滤膜管内，并通过超滤循环泵使产品水对超滤膜管进行循环清洗，清洗时间控制在5～30min，本实施例中具体为清洗10min，循环流量为240m³/h～250m³/h，结束后放空超滤清洗罐内的产品水，并根据清洗罐内排放水的颜色，确定是否再需进行产品水的清水清洗，直至清洗罐内排放水与产品水颜色无明显差异，方可结束（此过程可以节约清洗药剂）。

（2）配制酸性清洗液：本实施例的酸性清洗液中各成分及其质量分数如下（总量为100%）：1%～2%特定目数的活性炭，1%～2%的柠檬酸，其余为产品水。其中，活性炭的特定目数为200目规格，200目～400目范围（如300目、400目）均可，用柠檬酸调节酸性清洗液的pH控制在1.5-3之间。

（3）酸洗：排空超滤清洗罐中的产品水，并在清洗罐中注入酸性清洗液，采用超滤冲洗泵将酸性清洗液打入超滤膜管内，并通过超滤循环泵让酸性清洗液在超滤膜管内进行循环清洗，直至清洗温度达到38～41℃，停止化学清洗循环，待温度降至35℃～37℃时，再进行同样的化学清洗过程（不需要重新加酸性清洗液，是用降温后的清洗液继续循环清洗），主要依据超滤浮子流量计产水流量超过设计值40-60%时，结束清洗。酸洗循环持续时间维持在5-8h，该清洗时间是在前述超过设计值40-60%的基础上，根据清洗效果来确定的，不是一成不变的。为确保酸洗过程的清洗效果，清洗液的pH控制在1.5～3，清洗过程中清洗液pH值会有较大幅度的变化，应根据实际情况每5分钟对清洗液进行pH测定，如未达到设定值，需投加柠檬酸（盐酸、醋酸等均可）调节清洗液的pH至设定值。

（4）一次冲洗：酸洗时间完成后，放空超滤清洗罐内的清洗液，再用产品水冲洗清洗罐，待清洗罐清洗完毕后，向清洗罐内补满产品水。再用冲洗泵将清洗罐中的产品水打入超滤膜中，将超滤膜内残留的酸性药剂冲洗干净，期间不断的向清洗罐内补充产品水，冲洗过程中，当超滤膜管内混合液的pH接近产品水的pH时（产品水的pH范围在5.5～6.5，混合液的pH值优选为5～7），结束冲洗，酸洗过程结束。

（5）配制碱性清洗液：酸洗完成后，进行碱洗，配制碱性清洗液。本实施例的碱性清洗液中各成分及其质量分数如下（总量为100%）：氢氧化钠0.1%～0.2%，次氯酸钠以有效氯计算为0.06%～0.07%（次氯酸钠中的有效氯通常为10wt%），表面活性剂（优选十二烷基苯磺酸钠或十二烷基磺酸钠）为0.025%～0.05%，螯合剂Na₂EDTA为1-2%，其余为产品水，由于药剂参数本身存在波动，根据实际情况，膜污染严重时，药剂量就会大点，碱性清洗液的pH值控制在10.5～11.5，可在药剂配制时，通过加入液碱将pH控制在该范围。

（6）碱洗：排空超滤清洗罐中的产品水，并在超滤清洗罐中注入碱性清洗液，采用超滤冲洗泵将碱性清洗液打入超滤膜管内，并通过超滤循环泵让碱性清洗液在超滤膜管内进行循环清洗，直至清洗温度达到38～41℃，停止化学清洗循环，待温度降至35℃～37℃时，再进行同样的化学清洗过程，不需要重新加碱性清洗液，是用降温后的清洗液继续循环清洗，主要依据超滤浮子流量计产水流量超过设计值40～60%时，结束清洗。碱洗循环持续时间维持在4-6h为最佳。为确保碱洗过程的清洗效果，清洗液的pH控制在10.5～11.5，清洗过程中清洗液pH值会有较大幅度的变化，应根据实际情况每5分钟对清洗液进行pH测定，如未达到设定值，需投加液碱（优选质量分数为30%的液碱）调节清洗液的pH至设定值。

（7）二次冲洗：碱洗时间完成后，放空超滤清洗罐内的清洗液，再用产品水冲洗超滤清洗罐，待清洗罐清洗完毕后，向清洗罐内补满产品水。再用冲洗泵将清洗罐中的产品水打入超滤膜中，将超滤膜内残留的碱性药剂冲洗干净，期间不断的向清洗罐内补充产品水，冲洗过程中，当超滤膜管内混合液的pH接近产品水的pH时（不同项目的反渗透出水pH存在差异，本实施例产品水的pH范围在5.5～6.5，混合液的pH值可选为6～7），结束冲洗，碱洗过程结束，完成对超滤膜的清洗。

经过上述本实施例的超滤膜化学清洗流程后，超滤膜机组继续过经生化MBR处理后的垃圾渗滤液废水，超滤运行压力下降至5.6bar，循环流量涨至240～250m³/h，整组超滤膜产水流量上涨至14～16m³/h，超过设计产水量，超滤被污染的无机物垢包裹有机垢基本全部被去除掉，超滤膜上的无机污染物、油脂类、微生物及难降解有机物、各类胶体污染物等清洗的很干净，超滤膜产水流量提升45%以上，清洗效果很好，超滤膜产水流量上涨明显。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims

1.一种超滤膜的清洗方法，其特征在于，所述超滤膜的污染形式主要为无机垢包裹有机垢，超滤膜的清洗方法包括以下步骤：

（1）配制酸性清洗液：酸性清洗液主要由活性炭、柠檬酸和产品水组成，酸性清洗液的pH值控制在1.5～3；所述酸性清洗液中各组分的质量分数如下：活性炭为1%～2%，柠檬酸为1%～2%，剩余为产品水；所述活性炭的目数为200目～400目；

（4）配制碱性清洗液：碱性清洗液主要由氢氧化钠、次氯酸钠和产品水组成，碱性清洗液的pH值控制在10.5～11.5；所述碱性清洗液还包括表面活性剂和螯合剂，按质量分数计，表面活性剂为0.025%～0.05%，螯合剂为1%～2%；所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基磺酸钠，所述螯合剂为乙二胺四乙酸二钠；

（6）二次冲洗：碱洗后，用产品水冲洗超滤膜，去除超滤膜内残留的碱性清洗液，当冲洗超滤膜后的液体pH值接近产品水的pH值时，结束冲洗，完成对超滤膜的清洗；

在进行所述步骤（1）之前，还包括预清洗步骤：用产品水对超滤膜进行循环清洗，直至清洗后的排放水与产品水颜色无明显差异；所述循环清洗的时间为5min～30min，所述循环清洗的流量为240m³/h～250m³/h。

2.根据权利要求1所述的超滤膜的清洗方法，其特征在于，所述步骤（4）中，所述碱性清洗液中各组分的质量分数如下：氢氧化钠为0.1%～0.2%，次氯酸钠以有效氯计算为0.06%～0.07%，剩余为产品水。

3.根据权利要求1或2所述的超滤膜的清洗方法，其特征在于，所述步骤（2）的酸洗过程中，每5min～10min对清洗液进行pH值测定，如未达到设定值1.5～3，则投加酸性调节剂调节清洗液的pH至设定值，所述酸性调节剂包括柠檬酸、盐酸、醋酸中的一种或多种；再进行同样的清洗液循环清洗过程直至产水流量超过设计产水流量的40%～60%时，结束清洗；

4.根据权利要求1或2所述的超滤膜的清洗方法，其特征在于，所述步骤（5）的碱洗过程中，每5min～10min对清洗液进行pH值测定，如未达到设定值10.5～11.5，则投加碱性调节剂调节清洗液的pH值至设定值，所述碱性调节剂包括液碱或片碱；再进行同样的清洗液循环清洗过程直至产水流量超过设计产水流量的40%～60%时，结束清洗；

5.根据权利要求1或2所述的超滤膜的清洗方法，其特征在于，所述步骤（2）酸洗的时间为5h～8h；和/或，所述步骤（5）碱洗的时间为4h～6h。

6.根据权利要求1或2所述的超滤膜的清洗方法，其特征在于，所述超滤膜为用于处理垃圾渗滤液的超滤膜，所述超滤膜由PVDF材料制成；所述产品水为反渗透膜系统出水，所述产品水的pH值为5.5～6.5。

7.根据权利要求1或2所述的超滤膜的清洗方法，其特征在于，所述超滤膜采用管式超滤膜组件，单组管式超滤膜内的液体循环流量为240m³/h～250m³/h，所述管式超滤膜组件的设计产水流量为11.02m³/h。