CN107456875A - 一种垃圾渗滤液超滤膜组件的清洗方法及清洗装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种垃圾渗滤液超滤膜组件的清洗方法及配套的清洗装置，清洗方法为：配制碱性清洗剂和酸性清洗剂；检测垃圾渗滤液中污染物的主要成分，当垃圾渗滤液中污染物主要成分为有机物时，采取碱洗‑清水冲洗‑酸洗‑清水冲洗的方法清洗，当垃圾渗滤液中污染物主要成分为无机金属离子时，采取酸洗‑清水冲洗‑碱洗‑清水冲洗的方法清洗，能够有效去除附着在超滤膜组件上的结构复杂的污染物，有效提高清洗效果，恢复超滤膜组件的性能，保证超滤膜系统的运行稳定。

Description

一种垃圾渗滤液超滤膜组件的清洗方法及清洗装置
技术领域
本发明涉及给水和废水处理与净化的膜技术领域，尤其涉及一种垃圾渗滤液超滤膜组件的清洗方法及清洗装置。
背景技术
膜分离技术(Membrane Separation Technique)是一项新兴的高效分离技术，已被国际公认为20世纪末到21世纪中期最有发展前途的一项重大高新生产技术。超滤技术是60、70年代发展起来的一种膜分离技术，其基本原理是利用膜孔选择性筛分性能以分离、提纯和浓缩物质，与传统的分离方法相比，超滤技术具有能耗低、单级分离效率高、设备简单、无污染、选择性高及装置灵活等特点，应用前景十分宽广。管式超滤膜系统是以PVDF、PES等为原材料通过卷膜工艺制成膜管直径为5mm～12.7mm，截流分子量为5000～250000不等的管式超滤膜芯组装成膜组件，广泛用于垃圾渗透液、含油废水、电子废水、制药废水、焦化废水等高浓度工业污水处理以及食品、发酵液、茶饮料等诸多领域的物料分离纯化。但是在分离过程尤其是垃圾渗透液处理中，生化污泥、金属无机盐及有机盐、油脂类有机物、悬浮物、复杂胶体物质等极易在超滤膜表面堆积，会造成超滤膜污染，产水通量下降，甚至堵塞膜管，从导致系统压力升高、错流流速降低、高压泵负荷增大，系统能耗升高。为了保证超滤膜的性能及系统的正常运行，需要定期对超滤膜进行清洗。
目前超滤膜的清洗方法主要有物理清洗和化学清洗两大类，垃圾渗滤液中的成分复杂，物理清洗方式清洗效果差，基本不适用，目前针对垃圾渗滤液超滤膜一般采用化学清洗。垃圾渗滤液超滤膜上粘附的污染物结构、成分复杂，实践表明，尤其是金属阳离子和有机污染物、絮凝剂及微生物等形成的复杂包覆态物质，对超滤膜清洗液配方及清洗顺序尤为敏感，很难通过单一化学清洗方式去除。
发明内容
本发明的目的是提供一种垃圾渗滤液超滤膜清洗方法，能够针对不同成分的垃圾渗滤液调整清洗顺序，有效提高清洗效果，恢复超滤膜组件的性能，保证超滤膜系统的运行稳定，并相应提供实现上述超滤膜清洗方法的清洗装置。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种垃圾渗滤液超滤膜组件的清洗方法，包括以下步骤：
(1)配制以氢氧化钠、次氯酸钠、表面活性剂和水组成的碱性清洗剂，所述碱性清洗剂中，氢氧化钠的质量分数为0.2～0.4％，次氯酸钠的质量分数为0.1～0.15％，表面活性剂的质量分数为0.05～0.06％；配制以盐酸、柠檬酸和水组成的酸性清洗剂，所述酸性清洗剂中，盐酸的浓度为0.4～0.5％，柠檬酸的质量分数为1.5～2％；
(2)检测垃圾渗滤液中污染物的主要成分，并采取不同的清洗顺序，具体如下：
当垃圾渗滤液中污染物主要成分为有机物时，先在35～40℃下，采用碱性清洗剂对垃圾渗滤液超滤膜进行循环碱洗7～9h，碱洗过程中控制碱性清洗剂的pH值在10～12之间；再采用清水对垃圾渗滤液超滤膜进行第一次循环清洗，至回流清水的pH接近中性；接着在35～40℃下，采用酸性清洗剂对垃圾渗滤液超滤膜进行循环酸洗4～6h，酸洗过程中控制酸性清洗剂的pH值在2～3之间；最后采用清水对垃圾渗滤液超滤膜进行第二次循环清洗，至回流清水的pH接近中性；
当垃圾渗滤液中污染物主要成分为无机金属离子时，先在35～40℃下，采用酸性清洗剂对垃圾渗滤液超滤膜进行循环酸洗7～9h，酸洗过程中控制酸性清洗剂的pH值在2～3之间；再采用清水对垃圾渗滤液超滤膜进行第一次循环清洗，至回流清水的pH接近中性；接着在35～40℃下，采用碱性清洗剂对垃圾渗滤液超滤膜进行循环碱洗4～5h，碱洗过程中控制碱性清洗剂的pH值在10～12之间；最后采用清水对垃圾渗滤液超滤膜进行第二次循环清洗，至回流清水的pH接近中性。
在具体实施例时，循环碱性过程中，定时检测碱性清洗剂的pH值，超出10～12时，添加氢氧化钠直至碱性清洗剂的pH值达到10～12；定时检测酸性清洗剂的pH值，超出2～3时，添加盐酸直至酸性清洗剂的pH值达到2～3。
一种实现上述的垃圾渗滤液超滤膜组件清洗方法的清洗装置，包括超滤膜组件管体、碱液箱、酸液箱、清水箱、碱液冲洗泵、酸液冲洗泵、清水冲洗泵、进液四通管接头和出液四通管接头，所述进液四通管接头的第一管口通过碱液出液管道与碱液箱连通，所述进液四通管接头的第二管口通过酸液出液管道与酸液箱连通，所述进液四通管接头的第三管口通过清水出液管道与清水箱连通，所述进液四通管接头的第四管口通过进液管道与超滤膜组件管体的一端相连；所述出液四通管接头的第一管口通过碱液回流管道与碱液箱连通，所述出液四通管接头的第二管口通过酸液回流管道与酸液箱连通，所述出液四通管接头的第三管口通过清水回流管道与清水箱连通，所述出液四通管接头的第四管口通过出液管道与超滤膜组件管体的另一端相连；所述碱液冲洗泵设于碱液出液管道上，所述酸液冲洗泵设于酸液出液管道上，所述清水冲洗泵设于清水出液管道上；所述碱液出液管道、酸液出液管道、清水出液管道、进液管道、碱液回流管道、酸液回流管道、清水回流管道和出液管道上均设置有阀门。
在具体实施例时，所述碱液箱和酸液箱中均设置有电加热器。
在具体实施例时，所述碱液出液管道和酸液出液管道上均设置有温度计和pH计。
在具体实施例时，所述清水回流管道上设置有pH计。
在具体实施例时，所述阀门为PVC球阀。
本发明的有益效果为：
1、实践表明，垃圾渗滤液超滤膜上附着物的结构与垃圾渗滤液的具体成分密切相关，当垃圾渗滤液中主要污染物以脂肪酸类、腐殖质类、氨基酸等有机物为主，重金属离子、氨氮类无机物浓度相对含量偏低时，超滤膜上附着物一般是有机物包覆无机物形成的复杂结构，采用先碱洗将该复杂结构的有机物包覆层剥离，再酸洗将有机物剥离后露出的无机物去除的清洗顺序，才能够将这一复杂结构的附着物有效去除，从而提高超滤膜的通透量；而当垃圾渗滤液中主要污染物以重金属离子、氨氮类无机物为主，而脂肪酸类、腐殖质类、氨基酸等有机物浓度相对含量偏低时，超滤膜上附着物一般是无机物包覆有机物形成的复杂结构，采用采用先酸洗将该复杂结构的无机物包覆层剥离，再碱洗将无机物剥离后露出的有机物去除的清洗顺序，才能够将这一复杂结构的附着物有效去除，从而提高超滤膜的通透量。
2、另外，碱洗或酸洗清洗过程中，清洗剂pH值和清洗温度对上述两类复杂结构附着物清洗效果影响也很大，实践表明，温度控制在35～40℃，酸性清洗剂的pH值控制在2～3之间，碱性清洗剂的pH值控制在10～12之间，能够取得最佳的清洗去除效果。
附图说明
通过以下参照附图而提供的具体实施方式部分，本发明的特征和优点将变得更加容易理解，在附图中：
图1为本发明的垃圾渗滤液超滤膜组件的清洗装置的结构示意图。
图1中：1、超滤膜组件管体；2、碱液箱；3、酸液箱；4、清水箱；5、碱液冲洗泵；6、酸液冲洗泵；7、清水冲洗泵；8、进液四通管接头；9、出液四通管接头；10、碱液出液管道；11、酸液出液管道；12、清水出液管道；13、进液管道；14、碱液回流管道；15、酸液回流管道；16、清水回流管道；17、出液管道；18、阀门；19、电加热器；20、温度计；21、pH计。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的示例性实施方式进行详细描述。对示例性实施方式的描述仅仅是出于示范目的，而绝不是对本发明及其应用或用法的限制。
实施例1：
参见图1，一种专门针对垃圾渗滤液超滤膜组件的清洗装置，包括超滤膜组件管体1、碱液箱2、酸液箱3、清水箱4、碱液冲洗泵5、酸液冲洗泵6、清水冲洗泵7、进液四通管接头8和出液四通管接头9，进液四通管接头8的第一管口通过碱液出液管道10与碱液箱2连通，进液四通管接头8的第二管口通过酸液出液管道11与酸液箱3连通，进液四通管接头8的第三管口通过清水出液管道12与清水箱4连通，进液四通管接头8的第四管口通过进液管道13与超滤膜组件管体1的一端相连；出液四通管接头9的第一管口通过碱液回流管道14与碱液箱2连通，出液四通管接头9的第二管口通过酸液回流管道15与酸液箱3连通，出液四通管接头9的第三管口通过清水回流管道16与清水箱4连通，出液四通管接头9的第四管口通过出液管道17与超滤膜组件管体1的另一端相连；碱液冲洗泵5设于碱液出液管道10上，酸液冲洗泵6设于酸液出液管道11上，清水冲洗泵7设于清水出液管道12上；碱液出液管道10、酸液出液管道11、清水出液管道12、进液管道13、碱液回流管道14、酸液回流管道15、清水回流管道16和出液管道17上均设置有阀门18。
进一步的，碱液箱2和酸液箱3中均设置有电加热器19。
进一步的，碱液出液管道10和酸液出液管道11上均设置有温度计20和pH计21。
进一步的，清水回流管道16上设置有pH计21。
进一步的，阀门18为PVC球阀。
实施例2：
本实施例的垃圾渗滤液超滤膜组件，材质为聚偏氟乙烯，截留分子量为100000道尔顿，运行方式采用错流式过滤。经检测，所过滤的垃圾渗滤液中，主要污染物以脂肪酸类、腐殖质类、氨基酸等有机物为主，重金属离子、氨氮类无机物浓度相对含量偏低。在超滤膜组件过滤该垃圾渗滤液的初期，超滤膜组件运行压力5.7bar，产水通量16m3/h，在过滤垃圾渗滤液一段时间后，超滤膜组件的运行压力上升至6.5bar，产水通量下降至10m3/h，说明超滤膜组件附着物较多，经检测，超滤膜上附着物主要是有机物包覆无机物形成的复杂结构。
采用实施例1的清洗装置对上述被污染的垃圾渗滤液超滤膜组件进行清洗，包括下列步骤：
(1)配制以氢氧化钠、次氯酸钠、十二烷基磺酸钠和水组成的碱性清洗剂并注入碱液箱2中，其中氢氧化钠的质量分数为0.3％，次氯酸钠的质量分数为0.15％，十二烷基磺酸钠的质量分数为0.06％；配制以盐酸、柠檬酸和水组成的酸性清洗剂并注入酸液箱3，其中，盐酸的浓度为0.5％，柠檬酸的质量分数为2％。
(2)关闭酸液出液管道11、清水出液管道12、酸液回流管道15和清水回流管道16上的球阀，开启碱液出液管道10、进液管道13、碱液回流管道14和出液管道17上的球阀；将碱液箱2中的碱性清洗剂温度加热至38℃左右，通过碱液冲洗泵5将碱液箱2中加热后的碱性清洗剂沿碱液出液管道10、进液管道13泵入超滤膜组件管体1中，碱性清洗剂对超滤膜组件进行冲洗后，沿出液管道17、碱液回流管道14回流到碱液箱2中，依此循环进行碱洗；循环碱洗过程中，通过碱液出液管道10上的pH计21，每隔10min检测碱性清洗剂的pH值，pH值超出10～12时，往碱液箱2中添加氢氧化钠直至碱性清洗剂的pH值达到10～12，共碱洗8h。
(3)碱洗结束后，关闭碱液出液管道10、酸液出液管道11、碱液回流管道14和酸液回流管道15上的球阀，开启清水出液管道12、进液管道13、清水回流管道16和出液管道17上的球阀；通过清水冲洗泵7将清水箱4中的清水沿清水出液管道12、进液管道13泵入超滤膜组件管体1中，对超滤膜组件进行清洗后，沿出液管道17、清水回流管道16回流至清水箱4中，通过清水回流管道16上的pH计21检测回流清水的pH，至接近中性后停止清水冲洗。
(4)关闭碱液出液管道10、清水出液管道12、碱液回流管道14和清水回流管道16上的球阀，开启酸液出液管道11、进液管道13、酸液回流管道15和出液管道17上的球阀；将酸液箱3中的酸性清洗剂温度加热至38℃左右，通过酸液冲洗泵6将加热后的酸性清洗剂沿酸液出液管道11、进液管道13泵入超滤膜组件管体1中，酸洗清洗剂对超滤膜组件进行冲洗后，沿出液管道17、酸液回流管道15回流到酸液箱3中，依此循环进行酸洗；循环酸洗过程中，通过酸液出液管道11上的pH计21，每隔10min检测酸性清洗剂的pH值，pH值超出2～3时，往酸液箱3中添加盐酸直至酸性清洗剂的pH值达到2～3，共酸洗5h。
(5)酸洗结束后，关闭碱液出液管道10、酸液出液管道11、碱液回流管道14和酸液回流管道15上的球阀，开启清水出液管道12、进液管道13、清水回流管道16和出液管道17上的球阀；通过清水冲洗泵7将清水箱4中的清水沿清水出液管道12、进液管道13泵入超滤膜组件管体1中，对超滤膜组件进行第二次清洗，清洗后沿出液管道17、清水回流管道16回流至清水箱4中，通过清水回流管道16上的pH计21检测回流清水的pH，至接近中性后停止清水冲洗。
经检测，经上述清洗处理后，超滤膜组件继续过滤垃圾渗滤液，超滤运行压力回落至5.8bar，产水通量恢复至15m3/h，说明清洗效果良好。
实施例3：
本实施例的垃圾渗滤液超滤膜组件，材质为聚偏氟乙烯，截留分子量为100000道尔顿，运行方式采用错流式过滤。经检测，所过滤的垃圾渗滤液中，主要污染物以重金属离子、氨氮类无机物为主，脂肪酸类、腐殖质类、氨基酸等有机物浓度相对含量偏低。在超滤膜组件过滤该垃圾渗滤液的初期，超滤膜组件运行压力5.6bar，产水通量15m3/h，在过滤垃圾渗滤液一段时间后，超滤膜组件的运行压力上升至6.5bar，产水通量下降至10m3/h，说明超滤膜组件附着物较多，经检测，超滤膜上附着物主要是无机物包覆有机物形成的复杂结构。
采用实施例1的清洗装置对上述被污染的垃圾渗滤液超滤膜组件进行清洗，包括下列步骤：
(1)配制以氢氧化钠、次氯酸钠、十二烷基磺酸钠和水组成的碱性清洗剂并注入碱液箱2中，其中氢氧化钠的质量分数为0.3％，次氯酸钠的质量分数为0.15％，十二烷基磺酸钠的质量分数为0.06％；配制以盐酸、柠檬酸和水组成的酸性清洗剂并注入酸液箱3，其中，盐酸的浓度为0.5％，柠檬酸的质量分数为2％。
(2)关闭碱液出液管道10、清水出液管道12、碱液回流管道14和清水回流管道16上的球阀，开启酸液出液管道11、进液管道13、酸液回流管道15和出液管道17上的球阀；将酸液箱3中的酸性清洗剂温度加热至38℃左右，通过酸液冲洗泵6将加热后的酸性清洗剂沿酸液出液管道11、进液管道13泵入超滤膜组件管体1中，酸洗清洗剂对超滤膜组件进行冲洗后，沿出液管道17、酸液回流管道15回流到酸液箱3中，依此循环进行酸洗；循环酸洗过程中，通过酸液出液管道11上的pH计21，每隔10min检测酸性清洗剂的pH值，pH值超出2～3时，往酸液箱3中添加盐酸直至酸性清洗剂的pH值达到2～3，共酸洗8h。
(3)酸洗结束后，关闭碱液出液管道10、酸液出液管道11、碱液回流管道14和酸液回流管道15上的球阀，开启清水出液管道12、进液管道13、清水回流管道16和出液管道17上的球阀；通过清水冲洗泵7将清水箱4中的清水沿清水出液管道12、进液管道13泵入超滤膜组件管体1中，对超滤膜组件进行清洗后，沿出液管道17、清水回流管道16回流至清水箱4中，通过清水回流管道16上的pH计21检测回流清水的pH，至接近中性后停止清水冲洗。
(4)关闭酸液出液管道11、清水出液管道12、酸液回流管道15和清水回流管道16上的球阀，开启碱液出液管道10、进液管道13、碱液回流管道14和出液管道17上的球阀；将碱液箱2中的碱性清洗剂温度加热至38℃左右，通过碱液冲洗泵5将碱液箱2中加热后的碱性清洗剂沿碱液出液管道10、进液管道13泵入超滤膜组件管体1中，碱性清洗剂对超滤膜组件进行冲洗后，沿出液管道17、碱液回流管道14回流到碱液箱2中，依此循环进行碱洗；循环碱洗过程中，通过碱液出液管道10上的pH计21，每隔10min检测碱性清洗剂的pH值，pH值超出10～12时，往碱液箱2中添加氢氧化钠直至碱性清洗剂的pH值达到10～12，共碱洗5h。
(5)碱洗结束后，关闭碱液出液管道10、酸液出液管道11、碱液回流管道14和酸液回流管道15上的球阀，开启清水出液管道12、进液管道13、清水回流管道16和出液管道17上的球阀；通过清水冲洗泵7将清水箱4中的清水沿清水出液管道12、进液管道13泵入超滤膜组件管体1中，对超滤膜组件进行第二次清洗，清洗后沿出液管道17、清水回流管道16回流至清水箱4中，通过清水回流管道16上的pH计21检测回流清水的pH，至接近中性后停止清水冲洗。
经检测，经上述清洗处理后，超滤膜组件继续过滤垃圾渗滤液，超滤运行压力回落至5.7bar，产水通量恢复至15m3/h，说明清洗效果良好。
以上所述，仅是本申请的较佳实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (7)

1.一种垃圾渗滤液超滤膜组件的清洗方法，包括以下步骤：
(1)配制以氢氧化钠、次氯酸钠、表面活性剂和水组成的碱性清洗剂，所述碱性清洗剂中，氢氧化钠的质量分数为0.2～0.4％，次氯酸钠的质量分数为0.1～0.15％，表面活性剂的质量分数为0.05～0.06％；配制以盐酸、柠檬酸和水组成的酸性清洗剂，所述酸性清洗剂中，盐酸的浓度为0.4～0.5％，柠檬酸的质量分数为1.5～2％；
(2)检测垃圾渗滤液中污染物的主要成分，并采取不同的清洗顺序，具体如下：
当垃圾渗滤液中污染物主要成分为有机物时，先在35～40℃下，采用碱性清洗剂对垃圾渗滤液超滤膜进行循环碱洗7～9h，碱洗过程中控制碱性清洗剂的pH值在10～12之间；再采用清水对垃圾渗滤液超滤膜进行第一次循环清洗，至回流清水的pH接近中性；接着在35～40℃下，采用酸性清洗剂对垃圾渗滤液超滤膜进行循环酸洗4～6h，酸洗过程中控制酸性清洗剂的pH值在2～3之间；最后采用清水对垃圾渗滤液超滤膜进行第二次循环清洗，至回流清水的pH接近中性；
当垃圾渗滤液中污染物主要成分为无机金属离子时，先在35～40℃下，采用酸性清洗剂对垃圾渗滤液超滤膜进行循环酸洗7～9h，酸洗过程中控制酸性清洗剂的pH值在2～3之间；再采用清水对垃圾渗滤液超滤膜进行第一次循环清洗，至回流清水的pH接近中性；接着在35～40℃下，采用碱性清洗剂对垃圾渗滤液超滤膜进行循环碱洗4～5h，碱洗过程中控制碱性清洗剂的pH值在10～12之间；最后采用清水对垃圾渗滤液超滤膜进行第二次循环清洗，至回流清水的pH接近中性。
2.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液超滤膜组件的清洗方法，其特征在于，循环碱性过程中，定时检测碱性清洗剂的pH值，超出10～12时，添加氢氧化钠直至碱性清洗剂的pH值达到10～12；定时检测酸性清洗剂的pH值，超出2～3时，添加盐酸直至酸性清洗剂的pH值达到2～3。
3.一种实现权利要求1或2所述的垃圾渗滤液超滤膜组件清洗方法的清洗装置，其特征在于，包括超滤膜组件管体(1)、碱液箱(2)、酸液箱(3)、清水箱(4)、碱液冲洗泵(5)、酸液冲洗泵(6)、清水冲洗泵(7)、进液四通管接头(8)和出液四通管接头(9)，所述进液四通管接头(8)的第一管口通过碱液出液管道(10)与碱液箱(2)连通，所述进液四通管接头(8)的第二管口通过酸液出液管道(11)与酸液箱(3)连通，所述进液四通管接头(8)的第三管口通过清水出液管道(12)与清水箱(4)连通，所述进液四通管接头(8)的第四管口通过进液管道(13)与超滤膜组件管体(1)的一端相连；所述出液四通管接头(9)的第一管口通过碱液回流管道(14)与碱液箱(2)连通，所述出液四通管接头(9)的第二管口通过酸液回流管道(15)与酸液箱(3)连通，所述出液四通管接头(9)的第三管口通过清水回流管道(16)与清水箱(4)连通，所述出液四通管接头(9)的第四管口通过出液管道(17)与超滤膜组件管体(1)的另一端相连；所述碱液冲洗泵(5)设于碱液出液管道(10)上，所述酸液冲洗泵(6)设于酸液出液管道(11)上，所述清水冲洗泵(7)设于清水出液管道(12)上；所述碱液出液管道(10)、酸液出液管道(11)、清水出液管道(12)、进液管道(13)、碱液回流管道(14)、酸液回流管道(15)、清水回流管道(16)和出液管道(17)上均设置有阀门(18)。
4.根据权利要求3所述的垃圾渗滤液超滤膜组件的清洗装置，其特征在于，所述碱液箱(2)和酸液箱(3)中均设置有电加热器(19)。
5.根据权利要求4所述的垃圾渗滤液超滤膜组件的清洗装置，其特征在于，所述碱液出液管道(10)和酸液出液管道(11)上均设置有温度计(20)和pH计(21)。
6.根据权利要求5所述的垃圾渗滤液超滤膜组件的清洗装置，其特征在于，所述清水回流管道(16)上设置有pH计(21)。
7.根据权利要求3～6任一项所述的垃圾渗滤液超滤膜组件的清洗装置，其特征在于，所述阀门(18)为PVC球阀。
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