专利名称：一种浸没式膜过滤系统的清洗方法
技术领域：
本发明属于膜法水处理领域，具体涉及一种浸没式膜过滤系统的清洗方法。
背景技术：
随着水处理膜技术的日益发展及膜成本的不断下降，微滤/超滤膜技术在水处理领域得到了长足的发展，应用范围也是不断扩大。然而微滤或超滤膜在运行过程中仍要面临膜污染问题，膜污染导致膜运行压力的增加或者产水量的降低，因此微滤或超滤系统需要采用定期冲洗或药剂清洗才可维持超滤系统的产水能力，膜的有效清洗是延长膜使用寿命的重要手段。目前普遍采用的常规清洗方法为通过时间控制，定期对超滤系统进行反冲洗及化学清洗，但是进行清洗的时间间隔通常根据经验来确定，而且此时间间隔在整个系统运行时间内是固定的。这种普遍采用的化学清洗方法虽然操作比较简便，但是存在一个普遍问题就是清洗根据时间控制，这样就无法与膜的实际运行状况相联系。众所周知，实际运行中，处理原水水质会受到多方面因素的影响，如季节变化，沿岸工厂变化，潮汐等，不可能是一成不变的，甚至是一天内水质都有明显变化。因此如果在系统的整个运行时间内都采用固定的清洗时间间隔可能会造成一些不良后果，如膜污染不严重时清洗过于频繁产生浪费；而膜污染逐渐积累造成严重污染时清洗频率又达不到，无法对膜污染进行及时的控制， 容易造成膜性能的急剧衰减，严重时可能会造成膜的报废。
发明内容
本发明的目的是针对浸没式超滤或微滤膜系统清洗存在的问题，对常规清洗方法进行了改进；本发明采用一种新型清洗方法，通过膜压差及相邻两次一般清洗时间间隔这两项参数来判断膜的污染程度，而且通过自动控制对浸没式膜实现有效的一般清洗及化学强化清洗，可以使膜污染得到及时控制，这样既保证了膜系统的稳定运行，也可以避免膜的过度污染造成的膜组件使用寿命过短的问题。本发明的目的可以通过以下措施达到—种浸没式膜过滤系统的自动清洗方法，包括一般清洗和化学强化清洗，步骤包括在浸没式膜过滤系统运行过程中，当系统中浸没式膜的跨膜压差大于设定膜压差的时间持续30s Imin时，对系统进行一般清洗，其中设定膜压差在30KPa 60KPa ；—般清洗后系统继续运行，当相邻两次一般清洗的时间间隔小于设定值时，对系统进行一般清洗后再进行化学强化清洗，其中设定值在IOmin 60min ；化学强化清洗结束后，系统继续正常过滤运行。本方法中，在浸没式膜过滤系统对原水进行过滤运行时，需持续检测浸没式膜的跨膜压差，当该压差低于设定膜压差时，持续进行过滤步骤；当该压差达到设定膜压差并未达到浸没式膜的最大过滤压差时(通常膜产品允许的最大过滤压差根据膜厂家提供的产品说明书进行确定)，即停止向系统通水并进行一般清洗，一般清洗结束后继续正常的过滤操作。当相邻两次清洗的时间间隔小于设定值时，在后的一般清洗结束后，立即进行化学强化清洗；化学强化清洗后，系统继续正常的运行。上述浸没式膜过滤系统包括预处理单元、给水泵、抽吸泵、浸没池、膜组件、反洗泵、空气压缩装置和清洗加药装置，所述膜组件设于所述浸没池内，所述给水泵通过管道通入浸没池中，所述给水泵的入口端与所述预处理单元相连，所述空气压缩装置通过管路与所述膜组件底部的曝气装置相通，所述膜组件的出水口经过出水管道通出浸没池，所述用以反向给水清洗膜组件的反洗泵和用以化学强化清洗给药的清洗加药装置也设在所述的出水管道上。浸没式膜过滤系统中还包括控制单元，用以对各装置进行系统控制。一般清洗主要包括单独的空气擦洗步骤，以及反洗与空气擦洗结合步骤，每个步骤完成后均进行排水处理。本发明的一般清洗的步骤为在先停止对浸没式膜过滤系统供水，待系统内的水降至系统膜组件高度的1/2 1处(这里的1/2是指水面在系统膜组件的1/2处，1是指水面与系统膜组件的高度平齐，该水面高度优选2/ 后，停止系统的膜组件的过滤过程，并采用压缩空气擦洗系统的浸没式膜的表面10 30s，排出系统内的水，再同时采用反冲洗水反洗并压缩空气擦洗浸没式膜的表面0. 5 3min，再排出系统内的清洗水。结合上述浸没式膜过滤系统的各装置，一般清洗的具体步骤如下给水泵先停止向浸没池供水，继续开启抽吸泵进行膜过滤到浸没池内水位降到膜组件高度的1/2 1处(优选2/ 后，关闭抽吸泵以停止过滤，启动空气压缩装置注入压缩空气擦洗浸没式膜的表面 10 30s，然后关闭空气压缩装置停止擦洗，将浸没池内的水排放，再开启反洗泵和空气压缩装置，以反冲洗水反洗和压缩空气擦洗浸没式膜的表面0. 5 3min，然后同时关闭反洗泵和压缩空气装置，将浸没池内的水排出。本发明的化学强化清洗的步骤为在一般清洗结束后，向反冲洗水中加入清洗药剂对系统的浸没式膜进行反洗0. 5 3min，再浸泡10 60min，浸泡期间，每隔5 IOmin 采用压缩空气擦洗浸没式膜的表面10 30s，浸泡结束后排放浸泡液，再同时采用反冲洗水反洗和压缩空气擦洗浸没式膜的表面0. 5 3min，最后排出系统内的反洗液。结合上述浸没式膜过滤系统的各装置，化学强化清洗的具体步骤如下在一般清洗结束后，首先对化学清洗药剂进行选择，然后同时启动反洗泵和清洗加药装置，注入清洗药剂对膜进行反洗
0.5 3min，再关闭反洗泵浸泡浸没式膜10 60min，浸泡期间，每隔5 IOmin开启空气压缩装置注入压缩空气擦洗浸没式膜的表面10 30s，浸泡结束后排放浸泡液，再次开启反洗泵和空气压缩装置，进行反冲洗水反洗并压缩空气擦洗浸没式膜的表面0. 5 3min， 然后同时关闭反洗泵和空气压缩装置，排放浸没池内的反洗液。本发明中压缩空气的压力为0. 2 0. 4MPa，进气流量为25 50NL/min。在一般清洗和化学强化清洗中，反冲洗水的流量为浸没式膜过滤系统产水流量的
1.1 1. 5 倍。在进行化学强化清洗程序时，清洗药剂选自次氯酸钠、盐酸、硫酸、柠檬酸、草酸、 氢氧化钠中的一种或多种，其投加方式为单独投加或同时投加。本方法提及的浸没式膜为中空纤维膜、平板膜或管式膜；膜的材质为聚偏氟乙烯、 聚砜、聚氯乙烯或聚醚砜；膜的孔径为0. 01 1 μ m。因此综上所述，本发明的主要特点在于①通过跨膜压差进行判断，实现了一般清洗和化学强化清洗与膜污染程度相关联，清洗的有效性得以提高。②对于清洁水源，通过此方法可以进一步优化膜的清洗频率，提高系统的运转率和回收率。③对于污染水体，通过此方法可以使膜污染得到及时的控制，能够有效延长了膜的使用寿命。④此方法非常适用于陌生水体的超滤或微滤系统中，可以提高清洗效率，避免经验缺失造成的运行失误，也非常适用于前期的中试试验研究中。
图1是浸没式膜过滤系统的一种结构示意图。图2是本发明的系统控制流程图。图3是一般清洗流程图。图4是化学强化清洗流程图。
具体实施例方式测试方法CODfc 酸式高锰酸钾法。铁岛沣电感耦合等离子发射光谱仪。浊度HACH2100N 浊度仪。电导率HACH Sension5便携式电导率仪。浸没式膜过滤系统下述各例中的浸没式超滤工艺均采用图1所示结构的浸没式膜过滤系统，包括预处理单元、给水泵、抽吸泵、浸没池、膜组件、反洗泵、空气压缩装置和清洗加药装置，膜组件设于所述浸没池内，给水泵通过管道通入浸没池中，给水泵的入口端与所述预处理单元相连，空气压缩装置通过管路与膜组件底部的曝气装置相通，膜组件的出水口经过出水管道通出浸没池，用以反向给水清洗膜组件的反洗泵和用以化学强化清洗给药的清洗加药装置也设在的出水管道上。该系统中还包括用以对各装置进行系统控制的控制单元。实施例1 本试验采用某地表原水，其浊度在10NTU左右，CODsfa在;3mg/L左右，铁在0. 3mg/L 左右。原水水质属于III类水体，水体只受到轻微污染。系统的运行工艺为在线混凝+浸没式超滤的工艺。其中浸没式超滤膜为中空纤维超滤膜，膜孔径为0. 01微米，材质为PVDF 超滤膜。运行通量为1.5m/d。整个系统设定压差为50KPa，即当超滤膜压差大于5010 持续3 时，系统自动对浸没式超滤系统进行一般清洗，然后系统继续运行。如果相邻两次一般清洗时间间隔减少到25min时，系统一般清洗结束后自动对浸没式超滤膜进行化学强化清洗。化学强化清洗后系统继续运行。一般清洗的步骤为给水泵先停止向浸没池供水，继续开启抽吸泵进行膜过滤到浸没池内水位降到膜组件高度的2/3处后，关闭抽吸泵以停止过滤，启动空气压缩装置注入压缩空气擦洗浸没式膜的表面15 20s，然后关闭空气压缩装置停止擦洗，将浸没池内的水排放，再开启反洗泵和空气压缩装置，以反冲洗水反洗和压缩空气擦洗浸没式膜的表面1 aiiin，然后同时关闭反洗泵和压缩空气装置，将浸没池内的水排出。化学强化清洗的步骤为在一般清洗结束后，同时启动反洗泵和清洗加药装置，注入清洗药剂对膜进行反洗1 2min，再关闭反洗泵浸泡浸没式膜30 40min，浸泡期间，每隔6 Smin开启空气压缩装置注入压缩空气擦洗浸没式膜的表面20 30s，浸泡结束后排放浸泡液，再次开启反洗泵和空气压缩装置，进行反冲洗水反洗并压缩空气擦洗浸没式膜的表面1 2min，然后同时关闭反洗泵和空气压缩装置，排放浸没池内的反洗液。其中压缩空气的压力为0.3MPa，进气流量为30 40NL/min。反冲洗水的流量为浸没式膜过滤系统产水流量的1. 3倍。清洗药剂选用次氯酸钠。采用如上运行方式后，由于原水水质较好，所以整个系统的一般清洗时间间隔可以控制在50min 60min，化学强化清洗时间间隔在2_3天左右。而且系统可以稳定运行达 3个月以上。采用这种清洗方法，系统运转率可达93%，回收率高达96%，从而系统的运行费用和常规运行工况相比可以降低10% 15%。实施例2 本试验采用某地表原水，其浊度在40NTU左右，CODfc在5mg/L左右，铁在^iig/L左右。原水水质属于V类水体，污染较为严重。系统的运行工艺为在线混凝+浸没式超滤的工艺。其中浸没式超滤膜为中空纤维超滤膜，膜孔径为0.01微米，材质为PVDF超滤膜。运行通量为1. 3m/d。整个系统设定压差为45KPa，即当超滤膜压差大于45KPa持续4 时，系统自动对浸没式超滤系统进行一般清洗，然后系统继续运行。如果相邻两次一般清洗时间间隔低于20min时，系统一般清洗结束后自动对浸没式超滤膜进行化学强化清洗。化学强化清洗后系统继续运行。一般清洗的步骤为给水泵先停止向浸没池供水，继续开启抽吸泵进行膜过滤到浸没池内水位降到膜组件高度的2/3处后，关闭抽吸泵以停止过滤，启动空气压缩装置注入压缩空气擦洗浸没式膜的表面10 20s，然后关闭空气压缩装置停止擦洗，将浸没池内的水排放，再开启反洗泵和空气压缩装置，以反冲洗水反洗和压缩空气擦洗浸没式膜的表面0. 5 lmin，然后同时关闭反洗泵和压缩空气装置，将浸没池内的水排出。化学强化清洗的步骤为在一般清洗结束后，同时启动反洗泵和清洗加药装置，注入清洗药剂对膜进行反洗0. 5 lmin，再关闭反洗泵浸泡浸没式膜20 30min，浸泡期间， 每隔5 7min开启空气压缩装置注入压缩空气擦洗浸没式膜的表面10 20s，浸泡结束后排放浸泡液，再次开启反洗泵和空气压缩装置，进行反冲洗水反洗并压缩空气擦洗浸没式膜的表面0. 5 3min，然后同时关闭反洗泵和空气压缩装置，排放浸没池内的反洗液。其中压缩空气的压力为0.3MPa，进气流量为25 30NL/min。反冲洗水的流量为浸没式膜过滤系统产水流量的1. 2倍。清洗药剂选用盐酸。采用如上运行方式后，由于原水水质污染较为严重，所以整个系统的一般清洗时间间隔前期可以控制在30min 40min，之后随着膜污染的累积，反冲洗时间在20-30min， 系统的化学强化清洗时间间隔在1天左右。采用这种清洗方法，可以有效控制膜的污染程度，防止膜的过度污染造成无法通过化学清洗恢复的问题。采用此清洗方法可以提高超滤膜的使用寿命约为1年左右。
权利要求
1.一种浸没式膜过滤系统的自动清洗方法，包括一般清洗和化学强化清洗，其特征在于在浸没式膜过滤系统运行过程中，当系统中浸没式膜的跨膜压差大于设定膜压差的时间持续30s Imin时，对系统进行一般清洗，其中设定膜压差在30KPa 60KPa ；—般清洗后系统继续运行，当相邻两次一般清洗的时间间隔小于设定值时，对系统进行一般清洗后再进行化学强化清洗，其中设定值在IOmin 60min。
2.根据权利要求1所述的浸没式膜过滤系统的自动清洗方法，其特征在于所述的浸没式膜过滤系统包括预处理单元、给水泵、抽吸泵、浸没池、膜组件、反洗泵、空气压缩装置和清洗加药装置，所述膜组件设于所述浸没池内，所述给水泵通过管道通入浸没池中，所述给水泵的入口端与所述预处理单元相连，所述空气压缩装置通过管路与所述膜组件底部的曝气装置相通，所述膜组件的出水口经过出水管道通出浸没池，所述用以反向给水清洗膜组件的反洗泵和用以化学强化清洗给药的清洗加药装置也设在所述的出水管道上。
3.根据权利要求1所述的浸没式膜过滤系统的自动清洗方法，其特征在于所述一般清洗的步骤为先停止对浸没式膜过滤系统供水，待系统内的水降至系统膜组件高度的 1/2 1处后，停止系统的膜组件的过滤过程，并采用压缩空气擦洗系统的浸没式膜的表面10 30s，排出系统内的水，再同时采用反冲洗水反洗并压缩空气擦洗浸没式膜的表面 0. 5 3min，再排出系统内的清洗水。
4.根据权利要求3所述的浸没式膜过滤系统的自动清洗方法，其特征在于所述一般清洗的步骤为给水泵先停止向浸没池供水，继续开启抽吸泵进行膜过滤到浸没池内水位降到膜组件高度的1/2 1处后，关闭抽吸泵以停止过滤，启动空气压缩装置注入压缩空气擦洗浸没式膜的表面10 30s，然后关闭空气压缩装置停止擦洗，将浸没池内的水排放，再开启反洗泵和空气压缩装置，以反冲洗水反洗和压缩空气擦洗浸没式膜的表面0. 5 3min， 然后同时关闭反洗泵和压缩空气装置，将浸没池内的水排出。
5.根据权利要求1所述的浸没式膜过滤系统的自动清洗方法，其特征在于所述化学强化清洗的步骤为在一般清洗结束后，向反冲洗水中加入清洗药剂对系统的浸没式膜进行反洗0. 5 3min，再浸泡10 60min，浸泡期间，每隔5 IOmin采用压缩空气擦洗浸没式膜的表面10 30s，浸泡结束后排放浸泡液，再同时采用反冲洗水反洗和压缩空气擦洗浸没式膜的表面0. 5 3min，最后排出系统内的反洗液。
6.根据权利要求5所述的浸没式膜过滤系统的自动清洗方法，其特征在于所述化学强化清洗的步骤为在一般清洗结束后，同时启动反洗泵和清洗加药装置，注入清洗药剂对膜进行反洗0. 5 3min，再关闭反洗泵浸泡浸没式膜10 60min，浸泡期间，每隔5 IOmin开启空气压缩装置注入压缩空气擦洗浸没式膜的表面10 30s，浸泡结束后排放浸泡液，再次开启反洗泵和空气压缩装置，进行反冲洗水反洗并压缩空气擦洗浸没式膜的表面0. 5 3min，然后同时关闭反洗泵和空气压缩装置，排放浸没池内的反洗液。
7.根据权利要求3、4、5或6所述的浸没式膜过滤系统的自动清洗方法，其特征在于所述压缩空气的压力为0. 2 0. 4MPa，进气流量为25 50NL/min。
8.根据权利要求3、4、5或6所述的浸没式膜过滤系统的自动清洗方法，其特征在于所述反冲洗水的流量为浸没式膜过滤系统产水流量的1. 1 1. 5倍。
9.根据权利要求5或6所述的浸没式膜过滤系统的自动清洗方法，其特征在于所述清洗药剂选自次氯酸钠、盐酸、硫酸、柠檬酸、草酸、氢氧化钠中的一种或多种，其投加方式为单独投加或同时投加。
10.根据权利要求1 6中任一所述的浸没式膜过滤系统的自动清洗方法，其特征在于所述浸没式膜为中空纤维膜、平板膜或管式膜；膜的材质为聚偏氟乙烯、聚砜、聚氯乙烯或聚醚砜；膜的孔径为0. 01 1 μ m。
全文摘要
本发明公开了一种浸没式膜过滤系统的自动清洗方法，包括一般清洗和化学强化清洗，其步骤为在浸没式膜过滤系统运行过程中，当系统中浸没式膜的跨膜压差大于设定膜压差的时间持续30s～1min时，对系统进行一般清洗，其中设定膜压差在30KPa～60KPa；一般清洗后系统继续运行，当相邻两次一般清洗的时间间隔小于设定值时，对系统进行一般清洗后再进行化学强化清洗，其中设定值在10min～60min。本发明可以使膜污染得到及时控制，这样既保证了膜系统的稳定运行，也可以避免膜的过度污染造成的膜组件使用寿命过短的问题。
文档编号B01D65/06GK102485328SQ20101057080
公开日2012年6月6日 申请日期2010年12月2日 优先权日2010年12月2日
发明者常春, 杨瑜芳, 邹高辉 申请人:东丽纤维研究所(中国)有限公司