[發明專利]構成為兩列的RO/NF分離膜系統的化學清洗方法

有效

• 申請號: 201480053720.2
• 申請日: 2014-10-06
• 公開（公告）號: CN105592915B
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 樸镕珉;李周衍;權五成
• 申請（專利權）人: 豪威環境科技株式會社
• 主分類號: B01D65/06
• 分類號: B01D65/06;B01D65/02;B01D61/58;B01D61/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 蔣亭

技術領域

本發明涉及RO/NF分離膜系統的化學清洗方法，即，預測導致膜污染的原因物質，并利用適宜于該物質的化學清洗劑，對反滲透膜和納濾膜進行化學清洗，從而恢復并維持分離膜的過濾性能。

背景技術

分離膜(Membrane)是使特定成分選擇性地通過來對混合物進行分離的膜。分離膜是具有大小達到幾納米(nm)以上的孔(細孔)的多孔膜(Porous Membrane)。分離膜可分離出包含在水中的有機污染物質、無機污染物質、寄生蟲、細菌等。

根據細孔的大小，分離膜分為微濾膜(MF)、超濾膜(UF)、納濾膜(NF)、反滲透膜(RO)等。與其他過濾工藝相比，利用分離膜所進行的水處理具有凝集劑等藥品的使用量少、可減少所需的場地面積的優點。

雖然分離膜可利用較少的能源來實現固液分離，但是存在因分離膜被污染(Fouling)而降低膜的性能的問題。污染現象導致了包含在水中的浮游物質或具有容易吸附在分離膜表面的性質的物質堆積在膜表面和孔徑，妨礙流體流動而減少滲透率。

結垢并不是膜本身的變質，而是污染物質所致的膜性能的下降，因此可通過清洗來恢復性能。若產生結垢，則會使滲透流速降低。結垢的形態包括附著層、凝膠層、水垢(Scale)、吸附層(Adsorbed Layer)等。附著層(Adsorbed Layer)具有因堆積在膜面而形成的層、由沉積的濾餅所形成的層或由水垢及附著物質所形成的層。

濾餅層為原液中的微粒子、微生物、膠體狀物質等懸浮物質堆積在膜面上而形成的層。凝膠層為由于濃縮而溶解性高分子等溶質的膜面濃度上升而形成在膜面的凝膠狀的非流動性層。水垢為由于濃縮而SiO₂或CaSO₄等難溶性物質過飽和而析出在膜面上的層。吸附層為包含在原液中的物質以特殊的方式吸附在膜面而形成的層。例如，帶電的懸浮物質、可溶性高分子、表面活性劑等靜電吸附在具有與之相反的電荷的膜而形成，或者消泡劑或油滴等疏水性物質或疏水性膜通過疏水吸附等而形成。

使微濾膜或超濾膜的通量恢復的清洗方法有物理方法和化學方法。物理方法有空氣洗滌(Air Scrubbing)、水洗(Flushing)及反向過濾(Reverse Filtration)。空氣洗滌通過利用空氣的波動來去除膜面的懸浮物質，水洗通過利用原水來去除膜面的懸浮物質，反向過濾通過向與供給方向相反的方向供給過濾水或壓縮空氣來去除懸浮物質。

在微濾膜或超濾膜中，空氣洗滌及反向過濾(AS&RF：Air Scrubbing&Reverse Filtration)為傳統的物理清洗方法。在上述方法中，在正常進行過濾后，以一定間隔、一定時間實施使過濾水向與正常過濾方向的反方向以正常過濾速度以上的速度流動，同時壓入壓縮空氣(Air)并劇烈地晃動膜的操作，從而去除附著在膜表面的異物。上述方法所需的時間為每進行10～60分鐘的正常過濾則實施5～150秒左右。上述方法的清洗周期具有間歇連續性。

化學清洗方法通過利用清洗液化學性地分解附著在分離膜的污染物質?；瘜W清洗包括用于去除無機污染物的酸洗、用于去除有機污染物質的堿洗或利用表面活性劑、酶、消毒劑的清洗。根據誘發結垢的物質來選擇并使用清洗劑。例如，在因有機物或微生物而引起膜污染的情況下，使用氧化劑(次氯酸鈉(NaOCl)、過氧化氫(H₂O₂)、臭氧(O₃))。在因脂肪或礦物油而引起膜污染的情況下，使用表面活性劑(各種離子型或非離子型表面活性劑、乳化劑)，在因鈣水垢或金屬物質而導致膜污染的情況下，使用酸(硝酸(HNO₃)、磷酸(H₂PO₄)、鹽酸(HCl)、硫酸(H₂SO₄)、檸檬酸、乙二酸)，在因硅水垢或腐殖質而導致膜污染的情況下，使用堿(氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鉀(KOH)、氫氧化銨(NH₄OH)、碳酸鈉(Na₂CO₃))。

以往的傳統化學清洗方法為原位清洗(CIP，Cleaning In Place)。當膜間壓差達到臨界值時實施上述方法。上述方法為通常使用的化學循環型(Chemical Circulation Type)方法。上述方法通常需要4～24個小時，沖洗(Rinse)時間也較長。在因污染物質而形成壓差的情況下實施上述方法，其需要高濃度的堿溶液和高濃度的酸溶液，藥品的使用量也較多。