[發明專利]一種延長浸沒式超濾膜清洗周期的方法

無效

• 申請號: 201210060834.2
• 申請日: 2012-03-09
• 公開（公告）號: CN102773021A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 孫麗華;張雅君;何壽平;張國宇;許萍
• 申請（專利權）人: 北京建筑工程學院
• 主分類號: B01D65/02
• 分類號: B01D65/02;B01D61/14;B01D61/20
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技術領域

本發明涉及一種延長浸沒式超濾膜清洗周期的方法，特別是指，一種延長飲用水處理中使用的浸沒式超濾膜清洗周期的方法。

背景技術

以高分子分離膜為代表的膜分離方法作為一種新型的流體分離單元操作方法，是當今化工、食品、水處理等工程領域中應用較多的分離方法。其中，膜污染是限制膜方法大規模應用的重要因素。在水處理工程中，由于水源中污染物成分復雜、性質不一，更容易造成膜污染并影響膜單元在工程中的長期穩定運行。

膜污染是指料液中的某些組分在膜表面或膜孔中沉積，導致膜滲透流率下降的現象。包括膜的孔道被大分子溶質堵塞引起膜過濾阻力增加；溶質在孔內壁吸附；膜面形成凝膠層增加傳質阻力。當膜污染至一定程度時，膜單元就難以正常運行并確保處理效果。此時，必須及時對膜進行清洗以保障其正常運行。但另一方面，頻繁的膜清洗操作將耗費大量的時間和能源，影響系統正常運行。因此，有效緩解膜污染、延長膜清洗周期是推動膜方法在工程中大規模應用的亟需解決的關鍵問題之一。

目前，緩解控制膜污染、延長膜清洗周期的方法主要有：選擇合適的抗污染膜材；選擇適宜孔徑的膜；對原料液進行預處理；設計抗污染的膜組件等。此外，引入強化過濾措施也是控制膜污染的有效手段。常見的強化過濾措施包括采用利用錯流過濾方式改善膜面的流體力學條件、氣液兩相流方法、場強化、其他操作條件的選擇等。

對原料液進行預處理是指在原液過濾前向其中加入適當的藥劑，以改變料液或溶質的性質，或對其進行絮凝、過濾，以去除一些懸浮顆粒或膠狀物質，從而減輕膜過程的負荷和污染。預處理方式的選擇應根據料液的性質以及膜材的性質進行。對于含懸浮微粒、膠狀物或有機物的料液，可采用砂濾預過濾或者投加混凝劑、絮凝劑、粉末活性炭、微生物等方法。

錯流過濾方法是改善膜面流體力學條件的一種方法。料液從膜表面流過，可以對進水側的膜表面起到水力沖刷的作用，在膜的表面形成一定的剪切力，可以使已經沉積的微粒返回流體主體，減小膜面流體邊界層厚度，降低濃差極化，延緩凝膠層的形成，減小膜污染。

氣液兩相流方法是指在膜濾過程中連續或間歇切向空氣流，以產生高剪切力和流體不穩定性，阻止顆粒物在膜表面上沉積，從而達到穩定過濾操作，提高過濾效率的目的。

低功率超聲波清洗方法是指利用超聲波在水中產生的機械振動和微湍流現象，使污染物質從膜表面脫離，以達到控制濃差極化的發展，提高膜透過性能的目的。

上述各種方法能在不同程度上減輕或緩解膜污染，延長膜運行與清洗周期。但是，上述方法存在清洗不充分，膜污染程度依舊較高，清洗周期較短等問題。

本發明提出了一種高效延長浸沒式超濾膜清洗周期的方法，該方法將原液預處理、低通量、錯流、空氣振動、低頻率超聲波等過程引入膜系統中，并通過方法之間的耦合與協同作用效應，高效地促進膜過濾過程中截留的污染物從膜表面剝落、脫離與解吸，從而長期定地保持膜表面結構與透過性能，達到充分延長膜清洗周期的要求。

發明內容

本發明的目的是提供一種緩解膜污染、延長超濾膜清洗周期的方法。

本發明所采取的方法方案如下：

本發明提供的延長浸沒式超濾膜清洗周期的方法包括原液預處理、低通量運行、錯流、空氣振動、低功率超聲波清洗之一或任意一種以上的組合；通過上述方法及其組合應用得以延長超濾膜清洗周期。

所述的原液預處理包括投加脫穩劑處理和/或預過濾處理；當同時采用投加脫穩劑處理和預過濾處理時，投加脫穩劑處理在預過濾處理之前；

投加脫穩劑處理指的是通過投加大分子量且與膜表面電性相同的脫穩劑促進超濾膜截留的污染物從膜表面脫落；

所述的脫穩劑是指三氯化鐵、硫酸鐵、硫酸鋁、氯化鋁、聚合氯化鋁、聚合鋁鐵、聚合硅酸鋁鐵、高錳酸鉀、活化硅酸、聚丙烯酰胺和/或粉末活性炭；其中，三氯化鐵、硫酸鐵、硫酸鋁、氯化鋁、聚合氯化鋁、聚合鋁鐵、聚合硅酸鋁鐵的投量范圍為使得鋁和/或鐵的投量為0～20mg·L^-1；高錳酸鉀投量范圍為0～2.0mg·L^-1，活化硅酸投量范圍為0～10mg·L^-1，聚丙烯酰胺投量范圍為0～0.15mg·L^-1，粉末活性炭投量范圍為0～150mg·L^-1。

所述的預過濾處理是指將待處理水流經顆粒濾料層；