污水回用中浸没式超滤膜的清洗方法

摘要

本发明公开一种污水回用中浸没式超滤膜的清洗方法，包括化学清洗，其特征在于：所述化学清洗包括单一碱洗、单一酸洗或酸洗和碱洗相结合，碱洗、酸洗方法均为循环清洗、浸泡清洗相结合的清洗方法，碱洗药剂包括次氯酸钠、十二烷基苯磺酸钠和三聚磷酸钠；酸洗药剂包括柠檬酸、盐酸、草酸。本发明通过在用次氯酸钠碱洗过程中加入十二烷基苯磺酸钠和三聚磷酸钠，对超滤有机物和油类污染的清洗效果显著优于常规碱洗方法，洗后超滤膜污堵减缓，运行比较稳定；碱洗后再视情况采取酸洗，酸洗过程中加入了草酸药剂，清洗彻底，超滤膜的产水流量、运行压差恢复到最好的效果。

说明书

技术领域

本发明涉及一种污水回用中浸没式超滤膜的清洗方法，属于滤膜清洗及回用技术领域。

背景技术

进入21世纪，工业化和城市化使全球环境日益恶化，出现严重的资源短缺和环境污染现象。水资源就是其中之一。

在全国城市用水中，工业用水平均约占70％，工业生产用水后排放出大量的工业废水，又是水体污染的主要污染源。近30 年来，超滤技术的发展极为迅速，在污水回用方面的应用也愈加广泛，对于减少污水排放，降低自然水体负荷，以及开源节流，降低新水消耗方面做出了很大的贡献。

超滤是一种膜分离技术，其膜为多孔性不对称结构。过滤过程是以膜两侧压差为驱动力，以机械筛分原理为基础的一种溶液分离过程。在污水回用中，常用作反渗透膜的预处理装置，在此过程中，超滤膜极易受到污染，处理液中的微粒、胶体粒子、有机物和微生物等大分子溶质与膜产生物理化学作用或机械作用而引起在膜表面或膜孔内吸附、沉淀使膜孔变小或堵塞，导致膜的透水量或分离能力下降。

通过反洗，维护清洗及化学清洗恢复其性能，保证膜的长期有效运行。生化系统对动植物油类的去除率可达到80%左右，但对工业油类去除率相对很低。未被生化处理后的油类进入超滤膜系统，极易在膜表面形成油膜，堵塞膜孔，导致膜通量下降，产水率降低，跨膜压差增大。普通的酸洗或碱洗无法快速、有效地恢复其性能，这就需要在运行实践过程中不断对化学清洗方法进行改进，针对性地进行清洗。

发明内容

本发明提供了一种污水回用中浸没式超滤膜的清洗方法，通过反洗及化学清洗恢复其性能，保证膜的长期有效运行。其中化学清洗包括酸洗和碱洗两种，针对不同的污染源采取相应的清洗药剂和措施。

本发明采用的技术方案是：

本发明提供的一种污水回用中浸没式超滤膜的清洗方法，包括化学清洗，所述化学清洗包括单一碱洗、单一酸洗或酸洗和碱洗相结合，碱洗、酸洗方法均为循环清洗、浸泡清洗相结合的清洗方法，碱洗药剂包括次氯酸钠、十二烷基苯磺酸钠和三聚磷酸钠；酸洗药剂包括柠檬酸、盐酸、草酸。

超滤膜在过滤一定水量或一定时间后，超滤膜会受到污染和堵塞，产水量会减少，超滤膜的跨膜压差上升。该系统设计，当运行时间达到30min，超滤自动进入反洗状态；当超滤膜的跨膜压差大于设定的值或达到设计运行时间时，电脑程序自动进行清洗。

下面就单一碱洗和单一酸洗的清洗过程介绍。

所述的碱洗为：

（1）碱洗药剂浸泡

①通过热水泵对膜池进水，该过程中，打开清洗进药阀，启动次氯酸钠计量泵，根据在线pH计灵活调整pH至11.2~12之间；

②加药完成，浸泡30~45分钟；

（2）碱洗循环

① 打开超滤装置的清洗循环阀；

② 启动透过液泵，进行循环；

③ 循环过程中，直接将十二烷基苯磺酸钠和三聚磷酸钠倒入到超滤膜池内；

④ 观察清洗PH值，碱洗保持在11.2~12之间；

⑤ 循环30~45分钟。

所述的酸洗为：

（1）酸洗药剂浸泡

①通过热水泵对膜池进水，该过程中，打开清洗进药阀，启动盐酸和柠檬酸计量泵，根据在线pH计灵活调整pH至2~2.2之间；

②加药完成，浸泡30~45分钟；

（2）酸洗循环

① 打开超滤装置的清洗循环阀；

②启动透过液泵，进行循环；

③循环时，直接将草酸倒入到超滤膜池内；

④观察清洗PH值，酸洗保持在2~2.2之间；

⑤循环30~45分钟。

采用酸洗和碱洗相结合的清洗方法，具体包括以下步骤：

（1）反洗

①超滤装置进水阀关闭，继续过滤到膜池内的液位至1.1~1.2米；

②超滤装置的进气压力为1.5bar＜p＜2.5bar，气水同时进入膜池，气擦洗时间为30~35秒，水位加至2.2~2.3米，气擦洗完毕后，将超滤装置内部的污水排尽；

（2）碱洗药剂浸泡

①通过热水泵对膜池进水，该过程中，打开清洗进药阀，启动次氯酸钠计量泵，根据在线pH计灵活调整pH至11.2~12之间；

②加药完成，浸泡30~45分钟；

（3）碱洗循环

① 打开超滤装置的清洗循环阀；

②启动透过液泵，进行循环；

③循环过程中，直接将十二烷基苯磺酸钠和三聚磷酸钠倒入到超滤膜池内；

④观察清洗PH值，碱洗保持在11.2~12之间；

⑤循环30~45分钟；

（4）酸洗药剂浸泡

①通过热水泵对膜池进水，该过程中，打开清洗进药阀，启动盐酸和柠檬酸计量泵，根据在线pH计灵活调整pH至2~2.2之间；

②加药完成，浸泡30~45分钟；

（5）酸洗循环

① 打开超滤装置的清洗循环阀；

②启动透过液泵，进行循环；

③循环时，直接将草酸倒入到超滤膜池内；

④观察清洗PH值，酸洗保持在2~2.2之间；

⑤循环30~45分钟。

    进一步地，所述碱洗药剂的浓度分别为：次氯酸钠的浓度为0.18~0.22%；十二烷基苯磺酸钠的浓度为0.045~0.05%；三聚磷酸钠的浓度为0.09~0.1%。针对膜池热水容量为10吨水时，所述碱洗药剂的用量分别为：次氯酸钠36kg~40kg；十二烷基苯磺酸钠4.5kg~5kg；三聚磷酸钠9kg~10kg。

    进一步地，所述酸洗药剂的浓度分别为：盐酸的浓度为0.38~0.4%；柠檬酸的浓度为1.8%~2%；草酸的浓度为0.48%~0.5%。针对膜池热水容量为10吨水时，所述酸洗药剂的用量分别为：盐酸的38kg~40kg；柠檬酸180kg~200kg；草酸48kg~50kg。

更进一步地，所述碱洗循环的次数为2~3次；所述酸洗循环的次数为2~3次。

超滤机组在清洗过程中是不能加温的，清洗时水温加热后进入膜池，浸没式超滤属于敞开式水池，冬季水温下降速度快，清洗进水在35℃时进入膜池后温度降至28℃，经过四小时循环浸泡后降至20℃以下，根据季节的变化调整清洗水温度，循环后保持在25℃~28℃，能达到最好的清洗效果。

酸洗PH控制在2~2.2之间，碱洗PH控制在11.2~12之间。要求先进行碱洗，后酸洗，或针对性的单一清洗。

本发明的有益效果：

（1）本发明提供了三种清洗方法：单一碱洗、单一酸洗或酸洗和碱洗相结合的方法，可以视超滤膜的情况而定清洗方法；

（2）碱洗过程中，通过在用次氯酸钠碱洗过程中加入十二烷基苯磺酸钠和三聚磷酸钠，对超滤有机物和油类污染的清洗效果显著优于常规碱洗方法，洗后超滤膜污堵减缓，运行比较稳定；

（3）酸洗过程中加入了草酸药剂，清洗彻底，超滤膜的产水流量、运行压差恢复到最好的效果。

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为实施例3中清洗前后的产水流量表。

图2为实施例3中清洗前后的压差对比表。

具体实施方式

实施例1：采用单一碱洗方法清洗浸没式超滤膜

清洗时热水池内补满水，温度加热至35℃，超滤机组反洗泵启动，反洗后膜池内水排至1.1~1.2米，热水泵启动，将热水和清洗药剂注入到超滤膜池内，水位加至2.2~2.3米后，热水泵停止，超滤透过液泵启动进行自循环。

    具体包括以下步骤：

（1）反洗

①超滤装置进水阀关闭，继续过滤到膜池内的液位至1.2米；

②超滤装置的进气压力1.5bar＜p＜2.5bar，气水同时进入膜池，气擦洗时间为30秒，水位加至2.3米，气擦洗完毕后，将超滤装置内部的污水排尽；

（2） 化学清洗进药浸泡

①通过热水泵对膜池进水，该过程中，次氯酸钠计量泵启动，清洗进药阀打开，根据在线pH计灵活调整pH至12；

②加药完成，关闭清洗进药阀，关闭计量泵，进行浸泡30~45分钟。

（3）超滤清洗循环

①打开超滤装置的清洗循环阀；

②启动透过液泵，进行循环；

③循环时将4.5kg十二烷基苯磺酸钠和9kg三聚磷酸钠直接倒入超滤膜池内；；

④循环30~45分钟。

⑤循环过程中，观察清洗PH值，碱洗时保持在11.2~12，如果pH低于该范围，可开启次氯酸钠计量泵和清洗进药阀，加药调节pH值到该范围；

循环~浸泡次数为2次。

实施该技术方案后，超滤膜性能恢复效果良好、快速，确保了后续反渗透的安全、稳定运行，也保证了系统产水量。

将常规碱洗方法与改进后的针对性的化学清洗方法效果进行比较，如下表所示：

                      清洗前后压差与产量对比

并将清洗后产水流量和跨膜压差，每小时的变化情况记录，连续记录12小时，期间错开每隔半小时的反洗时间段。

经过对比，发现通过在用次氯酸钠碱洗过程中加入十二烷基苯磺酸钠和三聚磷酸钠，对超滤有机物和油类污染的清洗效果显著优于常规碱洗方法。由于清洗彻底，洗后超滤膜污堵减缓，运行稳定。

实施例2：采用单一酸洗方法清洗浸没式超滤膜

具体包括以下步骤：

（1）反洗

①超滤装置进水阀关闭，继续过滤到膜池内的液位至1.1米；

②超滤装置的进气压力1.5bar＜p＜2.5bar，气水同时进入膜池，气擦洗时间为35秒，水位加至2.2米，气擦洗完毕后，将超滤装置内部的污水排尽；

（2）酸化学清洗进药浸泡

①通过热水泵对膜池进水，该过程中，盐酸、柠檬酸计量泵启动，根据在线pH计灵活调整pH至2；

②加药完成，进行浸泡30分钟。

(3)超滤酸化学清洗循环

①打开超滤装置的清洗循环阀；

②启动透过液泵，进行循环；

③循环时将48kg 草酸直接倒入到超滤膜池内；

④循环30分钟。

⑤循环过程中，观察清洗PH值，酸洗时保持在2，如果pH低于该范围，可开启盐酸钠计量泵和清洗进药阀，加药调节pH值到该范围，或者直接加入固体草酸进行调节；

循环~浸泡次数为3次。

实施该技术方案后，超滤膜性能参数更好的恢复。

                      酸清洗前后压差与产量对比

实施例3：采用碱洗和酸洗方法清洗浸没式超滤膜

（1）反洗

①超滤装置进水阀关闭，继续过滤到膜池内的液位至 1.2米；

②超滤装置的进气压力1.5bar＜p＜2.5bar，气水同时进入膜池，气擦洗时间为30 秒，水位加至 2.3米，气擦洗完毕后，将超滤装置内部的污水排尽；

（2） 化学清洗进药浸泡

①通过热水泵对膜池进水，该过程中，次氯酸钠计量泵启动，根据在线pH计灵活调整pH至12；

②加药完成，进行浸泡45分钟。

（3）超滤清洗循环

①打开超滤装置的清洗循环阀；

②启动透过液泵，进行循环；

③循环时将5kg十二烷基苯磺酸钠和10kg三聚磷酸钠直接倒入超滤膜池内；

④循环45分钟；

⑤循环过程中，观察清洗PH值，碱洗时保持在11.2~12，如果pH低于该范围，可开启次氯酸钠计量泵和清洗进药阀，加药调节pH值到该范围；

循环~浸泡次数为3次。

（4）二次反洗

①超滤装置进水阀关闭，继续过滤到膜池内的液位至1.2米；

②超滤装置的进气压力1.5bar＜p＜2.5bar，气水同时进入膜池，气擦洗时间为35秒，水位加至2.3米，气擦洗完毕后，将超滤装置内部的污水排尽；

（5）酸化学清洗进药浸泡

①通过热水泵对膜池进水，该过程中，盐酸、柠檬酸计量泵启动，根据在线pH计灵活调整pH至2.2；

②加药完成，进行浸泡30分钟。

（6）超滤酸化学清洗循环

①打开超滤装置的清洗循环阀；

②启动透过液泵，进行循环；

③循环时将48kg 草酸直接倒入到超滤膜池内；

④循环30分钟，循环~浸泡次数为3次；

⑤循环过程中，观察清洗PH值，酸洗时保持在2.2，如果pH低于该范围，可开启盐酸钠计量泵和清洗进药阀，加药调节pH值到该范围，或者直接加入固体草酸进行调节；

     将清洗后产水流量和跨膜压差，每小时的变化情况记录，连续记录12小时，期间错开每隔半小时的反洗时间段。见图2和图3。

实施该技术方案后，超滤膜产水、压差、出水参数恢复到最佳效果。