[发明专利]一种用超声波清洗微滤平板膜上生物污垢的方法

说明书

技术领域

本发明涉及膜分离技术，特别是一种用超声波清洗微滤平板膜上的生物污垢的方法。

背景技术

膜技术工程应用前景广阔，特别适合于现代工业对节能、低品位原材料再利用和消除环境污染的需要，已成为改造传统化学工艺的高新分离技术，在化工领域的生产加工、节能降耗、废液治理、清洁生产以及提高产品纯度等方面得到了广泛的运用。

膜微滤(MF)是膜分离技术的重要组成部分，是一种精密过滤技术，介于常规过滤和超滤之间。早在20世纪60年代，微滤膜技术就已开始被应用于污水处理，作为压力驱动型膜技术，这一技术是迄今为止应用最广的膜技术。世界膜微滤技术得到了迅速的发展，应用范围从实验室的微生物检测急剧发展到制药、医疗、航空航天、生物工程、微电子、环境检测、饮料和饮用水深度处理等广阔的领域。我国微滤膜的研究始于20世纪70年代初，目前已在工业纯水、超滤水的终端过滤、矿泉水、纯净水的除菌过滤、大输液用水的过滤和家用净水器等领域得到了广泛的应用，已初步形成我国自己的微滤产业。

膜技术在实际应用中的一个突出问题是膜的污染，膜污染是膜分离技术在工业应用中的主要障碍。膜污染是指在膜过滤过程中，给水中的颗粒、胶体、或溶质分子与膜发生物理化学相互作用，或因为浓差极化使一些溶质在膜表面超过其溶度积及机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附、沉积、造成膜孔径变小或堵塞使膜产生透过流量与分离特性发生变化的现象。微生物污垢是膜分离过程中常见的污染物。

地面水，特别是河道、湖泊、水库水或由它们制成的自来水具有溶解氧含量高，含磷、氮等富营养物质多，TOC、COD、BOD值较高等特点。水中微生物种类多，繁殖快，容易导致膜被微生物污染。这些微生物包括细菌(主要为粘泥异养菌、铁细菌等)、真菌(主要为霉菌)、藻类(主要为兰藻、绿藻、硅藻等)。大多数微生物都以裂殖方式繁殖后代，在适宜的环境下，微生物的繁殖时间快的只要20min，微生物细胞在其生存条件满足的情况下，几乎可在任何适宜的载体表面附着生长和繁殖，由细胞内向外伸展的胞外多聚物使微生物细胞形成纤维状的缠结结构。由于微生物膜主要是由微生物细胞和它们所产生的胞外多聚物所组成，因而微生物膜通常具有孔状结构，并具有很强的吸附能力，难以受水流剪切作用而冲走。微生物膜不溶于酸，难溶于碱，消毒杀菌也难于使粘泥彻底清除。生物黏泥是由微生物及其产生的黏液与其他有机或无机的杂质混在一起黏附在物体表面上的黏浊物质。黏泥外壳对包藏在内部的微生物起保护作用，微生物生长及排泄出的酸性粘泥会堵塞膜的微孔，致使压差上升，给系统的安全运行埋下了严重的安全隐患。运行时膜面上一旦出现细菌群落，短则数天，长则一、二个月，就会生成较厚黏泥膜，造成膜分离给水压力升高，水通量下降。严重时还可导致膜元件变形并引起机械损伤。

膜污染的控制和清洗是膜分离过程中保持和恢复膜分离特性的必要过程。对膜进行有效清洗而使膜透水通量恢复，具有非常重要的意义。

现有膜污染的控制和清洗方法有：滤过水定期反洗、压缩空气反洗、海绵球膜表面擦洗等物理方法；通过源水的菌藻控制(一般通过控制余氯)，尽量减少预处理的死角，防止微生物繁殖；连续式或间歇式加入非氧化性且对膜没有影响的杀菌剂等方法。尽管采用氯化消毒、氧化等手段，仍有少量微生物残留，甚至以孢子的形式暂时隐蔽起来；杀菌剂中的过乙酸、H₂O₂有氧化性，因此应慎用；亦有市售专用的微生物污染清洗剂，如美国清力公司的KL系列清洗剂，这类专用清洗剂的清洗效果好，对膜无损伤，但价格昂贵。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的缺陷而提供一种具有操作简单、动力消耗小、对微滤膜损伤低等特点的利用超声波去除微滤平板膜上微生物污垢的方法。

超声波处理在膜分离科学中的应用是一个较新的研究领域。本发明利用超声波去除微滤平板膜上微生物污垢的方法包括在20-40℃的温度下，将被微生物污垢污染的平板微滤膜片置于膜片支撑体上，并用夹子固定在塑料器皿底部(器皿内水漫过平板微滤膜片)，将塑料器皿放置在超声波发生器的不锈钢网架上，在45kHz的超声波作用下一段时间后，用去离子水反冲微滤平板膜数次，膜上微生物污垢得到明显脱除。