[發明專利]一種工業反滲透膜裝置污染物在線提取及剖析方法

有效

• 申請號: 201110340055.3
• 申請日: 2011-11-01
• 公開（公告）號: CN103091127A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 楊永強;王玉杰;謝梓峰;萬國暉
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號: G01N1/02
• 分類號: G01N1/02;G01N23/22
• 代理公司: 北京衛平智業專利代理事務所(普通合伙) 11392
• 代理人: 符彥慈;楊靜

技術領域

本發明屬于膜法污水深度處理及回用領域，涉及工業反滲透膜裝置應用過程中污染物的在線提取及剖析方法，更具體地涉及一種膜法污水深度處理及回用過程中膜污染物的在線提取、識別及污染物清洗方法。

背景技術

近年來，隨著淡水資源短缺的日益加劇以及環保執法力度的不斷加強，節水減排相關技術在實際的工業應用中得到了進一步的推廣和應用，其中污水深度回用技術——膜分離技術在現有技術條件下得到了快速發展并已經廣泛應用到眾多領域當中。從某種意義上說膜分離技術已成為解決當前能源、資源和環境問題，實現可持續發展的技術基礎之一。在我國，隨著膜技術的引進和研究工作的不斷深入，膜技術已開始在化工廢水處理，海水、苦咸水淡化，環境污染治理等領域廣泛應用。

反滲透膜污染可分為兩大類：一類是可逆膜污染即濃差極化，可通過流體力學條件的優化及回收率的控制來減輕和改善；另一類為不可逆污染即由膜表面的荷電性能及吸附引起的污染和表面機械堵塞而引起的污染，這類污染目前尚無有效措施加以改善，只能通過相關技術手段獲取反滲透膜面關鍵污染物的相關信息以及關鍵污染物含量對反滲透膜系統穩定運行的影響程度，從而采取適當的預處理手段對關鍵污染物進行消除或在一定條件下開發高抗污染反滲透膜增加其對關鍵污染物的耐受程度，以降低其污染程度。膜污染與濃差極化雖然概念不同，但二者密切相關，常常同時發生，在許多場合，濃差極化是導致膜污染的前奏和根源。根據現有工業膜裝置運行過程中產生的污染問題，可以將現有石化廢水體系深度處理中污染物組成按其種類和性質分為以下三種：①無機物污染，常表現為多種情況，其一為膠體物質在膜面長時間沉積和累積，常見的膠體類無機污染物主要有氫氧化鐵、氫氧化鋁、二氧化硅膠體等；其二為結垢類物質因反滲透膜面濃差極化的原因，導致膜面結垢類離子濃度超過其溶度積，形成兩種或多種無機垢在膜面沉積，常見的此類污染物有CaCO₃、CaSO₄、BaSO₄、SrSO₄等；②有機物分子在反滲透膜面吸附形成有機物污染，此類污染不僅與有機物本身性質和反滲透膜自身特點的關系密切外，此類污染物還與廢水體系中有機物種類和含量關系密切；③微生物污染主要表現為微生物在膜面的粘附和生長，常見的微生物污染有細菌、水藻類等。此外，影響工業反滲透膜裝置長期、穩定運行的污染物除種類及其含量外，實際運行中的給水溫度、壓力、流速、濃度等操作條件對反滲透膜系統的污染也會產生較大影響。

隨著國家節水減排政策和廢水深度處理及回用工作的進一步開展，膜分離技術已在石化廢水領域得到大規模應用，隨之帶來的反滲透膜污染問題進一步制約了膜過程的推廣應用，因此，如何快速、及時、準確有效的獲取并掌握影響反滲透系統長期、穩定運行的關鍵污染物的相關技術信息，對做好污水深度回用工作及快速推動膜技術在廢水處理領域的工業應用進程，具有較強的使用價值和現實意義。

雖然采用化學分離和濃縮的方法在一定程度上能實現廢水中的污染物提取，但所提取到的污染物信息不僅受水樣的代表性影響較大，而且所獲取的污染物信息與工業膜裝置運行條件的差別較大，因而，所提取到的污染物對工業反滲透膜裝置的指導意義較小。在實際的工業應用過程中，上述反滲透膜面實際污染物的獲取方法主要是待反滲透膜系統停機后取出嚴重污染的工業反滲透膜組件切開后進行解剖和分析，此方法的主要缺點表現為以下幾個方面：(1)反滲透膜裝置運行過程中不能及時獲取膜面污染物信息；(2)解剖后的膜組件分析僅使用一支膜面積的1/30即可進行污染物的全面分析，造成因解剖導致的整個膜組件的破壞而無法使用；(3)即使停機后的反滲透膜面污染物剖析能獲得相關的污染物信息，但進行清洗工藝的選擇與優化耗時較長，會影響整個系統的正常生產和運行。

上述反滲透膜工業應用中實際問題的存在，不僅造成了工業膜應用過程中反滲透膜系統因嚴重污染導致的頻繁更換膜組件造成的資源浪費和運行成本增加，且在反滲透膜系統運行過程中無法及時掌握膜面污染物信息，無法及時為工業反滲透膜系統的長期、穩定運行及關鍵參數的優化提供依據和參考。

發明內容

針對工業反滲透膜裝置運行過程中反滲透膜面污染物無法快速獲取、污染物的獲取需要以整只膜組件的破壞為代價以及膜面污染物剖析中存在的技術問題，本發明提供了一種工業反滲透膜面污染物在線提取、剖析方法，不僅能夠實現工業膜裝置運行過程中膜面污染物的快速、真實客觀的提取過程，而且通過適當分析手段的組合，進而可以較為詳細的掌握反滲透膜面污染物的相關技術信息，在此基礎上能為嚴重污染的工業反滲透膜組件清洗工藝的選擇和優化提供數據參考和依據。