[發(fā)明專利]一種超聲洗膜裝置及工藝

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110151058.2
• 申請(qǐng)日: 2011-06-07
• 公開（公告）號(hào): CN102284248A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王薇;孫靜;田恩玲;于湉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01D65/02
• 分類號(hào): B01D65/02
• 代理公司: 天津翰林知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12210
• 代理人: 李濟(jì)群

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及膜技術(shù)，具體為一種利用浸沒式超聲發(fā)生器對(duì)污染膜組件進(jìn)行在線清洗的超聲洗膜裝置及工藝。

背景技術(shù)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的增長，水資源短缺已經(jīng)成為一個(gè)全球化的問題，而我國的缺水形勢(shì)尤其嚴(yán)峻。缺水每年給城市工業(yè)產(chǎn)值造成的損失在1200億元以上。如何有效解決廢水處理問題成為緩解用水壓力一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，而就目前研究趨勢(shì)看來將生物膜應(yīng)用于廢水處理方面是最行之有效的途徑，但怎樣才能使生物膜在處理過程中盡可能地保證使用壽命，較好地保證膜通量也顯得尤為重要。尋求消除膜污染，快速恢復(fù)膜通量的高效清洗方法，成了生物膜長期穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵所在。

膜污染是指被處理物料中的微粒、膠體粒子和溶質(zhì)大分子由于與膜存在物理化學(xué)相互作用或機(jī)械作用而引起的膜表面或膜孔內(nèi)吸附、堵塞使膜產(chǎn)生透過流量與分離特性的不可逆變化的現(xiàn)象。膜污染產(chǎn)生的原因有吸附、濃差極化、凝膠化、結(jié)垢等，依次形成濾餅層、凝膠層、膜孔堵塞。

膜工作過程中水透過膜而活性污泥和膠體物質(zhì)則被截留下來，這些被截留下來的物質(zhì)在慮壓差和透過水流的作用下堆積在膜的表面形成膜面污染即濾餅層。濾餅層中既含有無機(jī)污染物也含有有機(jī)污染物。無機(jī)污染物主要是一些鹽類，如碳酸鹽、硫酸鹽、和硅酸鹽，最常見的是CaCO₃和CasO₄。有機(jī)污染物主要是蛋白質(zhì)、絮凝劑、天然高分子等有機(jī)膠體和容易在膜表面附著的溶解性有機(jī)物，它們?cè)跉滏I、色散力和憎水作用下被吸附在膜上。

溶解性有機(jī)物是PVDF膜在抽吸過程中出現(xiàn)濃差極化現(xiàn)象的重要原因之一，反應(yīng)器污水中自身的溶解性高分子有機(jī)物、大分子的微生物可溶性代謝產(chǎn)物都容易通過濃差極化作用而在膜表面形成凝膠層，一旦當(dāng)膜面上形成凝膠層后，膜表面上的凝膠層溶液濃度和主體溶液濃度梯度達(dá)到了最大值。若再增加超濾壓差，則凝膠層厚度增加而使凝膠層阻力增大，所增加的壓力與增厚的凝膠層阻力所抵消，以致實(shí)際滲透速率沒有明顯增加。由此可知，凝膠層形成后，滲透速率就與超濾壓差無關(guān)，即在此條件下，再提高超濾壓差只增加凝膠層的厚度或阻力，而超濾通量不變，這就大大影響了超濾的經(jīng)濟(jì)效益。懸浮物或水溶性大分子在膜孔中受到空間位阻，蛋白質(zhì)等水溶性大分子在膜孔中的表面被吸附，以及難溶性物質(zhì)在膜孔中的析出等都可能產(chǎn)生膜孔堵塞。此外膜內(nèi)的微孔中也有微生物生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)，適宜微生物生存，因而不可避免地有大量微生物滋生，極易形成一層生物膜，造成膜的不可逆阻塞，使膜通量下降，成為膜污染的一個(gè)重要原因。

膜分離的主要特點(diǎn)是：過程在常溫下進(jìn)行，不發(fā)生相變，能耗低，特別適用于熱敏性物質(zhì)和一些特殊體系的分離，如共沸體系。膜的分離孔徑可以精確控制，能夠?qū)崿F(xiàn)各種層次的分離，適用范圍廣，從無機(jī)物到有機(jī)物甚至細(xì)菌、病毒都可以分離。膜裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作容易，效率高，因而其潛在應(yīng)用領(lǐng)域很寬，將會(huì)越來越受到重視。隨著膜分離技術(shù)在工業(yè)中應(yīng)用越來越多，膜污染問題也日趨嚴(yán)重，導(dǎo)致通量下降、操作壓力升高等問題。膜污染問題是膜分離技術(shù)的關(guān)鍵問題之一，它關(guān)系到膜的使用壽命、生產(chǎn)成本和產(chǎn)品質(zhì)量。膜污染及其防治方法的研究，已引起膜分離工作者的高度重視，但這些研究大多集中在反滲透、超濾和微濾過程方面。

常用的清洗方法有機(jī)械清洗、物理清洗、化學(xué)清洗。機(jī)械清洗效果差，僅能清除膜面之間相互作用的軟質(zhì)污染物。目前工廠大都采用物理清洗和化學(xué)清洗。物理方法一般有水力方法、氣-液脈沖、反沖洗滌和循環(huán)洗滌，物理清洗利用高速水流或氣流沖洗膜面，但效果不夠理想，使用范圍受限制；超聲波清洗利用超聲波脈沖產(chǎn)生的高能量破壞膜面的污染物，特點(diǎn)是可能會(huì)破壞膜的結(jié)構(gòu)、成本高；化學(xué)方法一般化學(xué)洗劑進(jìn)行清洗，常用洗滌劑有酸堿液、表面活性劑、氧化劑、酶。化學(xué)清洗利用化學(xué)物品物質(zhì)與膜表面的污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，缺點(diǎn)是可能產(chǎn)生二次污染，或?qū)е履p傷、成本高。目前典型的用雙堿或酸的化學(xué)清洗法可參見申請(qǐng)?zhí)枮?00910114006的專利文獻(xiàn)；典型的物理清洗與化學(xué)清洗相結(jié)合的清洗方法可參見申請(qǐng)?zhí)枮?00819113983的專利文獻(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，提供一種超聲洗膜裝置及工藝，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝置和工藝操作容易，清洗效果良好，清洗效率高，可在線使用等優(yōu)點(diǎn)。