[发明专利]用于过滤膜组件的清洗方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种适用于过滤膜组件的清洗方法，即通过气液混合相湍流对膜表面及膜孔内的各类污染物进行清洗，恢复膜性能的方法。

背景技术

膜分离是一种耗能少，效率高的纯物理性分离方法，是一种绿色、节能、环保的分离技术。它利用具有选择透过能力的薄膜做分离介质，膜壁密布微孔。原液在一定压力下通过膜的一侧，溶剂及小分子溶质透过膜壁为滤过液，而较大分子的溶质被膜截留，从而达到物质分离及浓缩的目的。随着技术的发展及新型膜材料的出现，膜分离技术已被成功地应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。但是，膜组件在长期运行以后，无机物、有机物、细菌、生物膜等截留物不可避免地会在膜表面形成污物层或膜孔被污染物堵塞。过度的膜污染将会使膜分离性能下降，甚至丧失膜系统应有的分离功能，直接成为阻碍膜分离技术更广泛应用的最大障碍之一。为了延长膜的有效操作时间及使用寿命，更好地发挥其性能，对膜污染进行有效控制以及对污染的膜进行清洗是非常有必要的。简单有效的清洗方法是防止和解决膜污染的重要途径。一定意义上讲，膜组件的寿命取决于清洗的有效程度。

通常采用的清洗方法可分为物理方法和化学方法。

物理方法是利用水或者空气和水的混合流体以较低压力与较大流量对膜表面(正洗)及膜孔(反洗)形成高速径流，以破坏尚未牢固的各类垢层。膜系统在正常运行过程中，定时执行水力冲洗工艺，对于减弱与缓解膜污染起着重要的作用。但是单纯的水力冲洗仅在污染发生的初期效果明显，而且不能持久。

当水力冲洗工艺不足以恢复膜系统性能时，采用化学药剂的清洗工艺则成为必要手段。一般而言，清除有机物用碱、清除无机物用酸，而清除微生物用氧化剂，现多采取各种药液轮流清洗的方式。化学清洗的径流形式与水力冲洗基本一致，但清洗液流量的作用趋弱，而药剂种类、药液浓度、洗液温度、清洗时间、浸泡时间等因素上升为主导地位。当膜污染严重时，酸、碱及氧化剂等的轮流反复清洗也成为有效手段。化学清洗与物理清洗的根本区别：一是化学药剂的使用；二是清洗对象的明确。在对陌生系统清洗前，一般需要进行给水水质检验，有时需要打开膜容器检查元件表面残留的污染物，必要时甚至解剖部分膜元件以化验膜表层污染物成分。有效的化学清洗问题建立在了解污染物化学成分基础之上。

单纯的物理清洗具有局限性，而化学清洗引入了大量的酸和/或碱溶液，清洗完成后的清洗液回收较为困难，往往当成废液直接排放，从而对环境造成二次污染。另一方面，如果膜组件的污染情况比较严重，即使采用合适的酸和/或碱溶液，膜孔表面、尤其是膜孔内的污染物也可能无法有效的去除。综上所述，需要寻求一种对受污染膜组件更为有效的清洗方法。

经过对现有技术的检索发现，近年曾报道了其它一些方法，如“张国俊，刘忠洲，《膜过程膜污染清洗的研究进展》(2003)”提到了脉冲电场膜清洗和超声波清洗。但前者更多的是用在荷电膜上，而且电能消耗高，存在电极腐蚀等缺点。超声波利用了机械波的物理冲击作用，极易对膜材料本身造成损伤，而且超声波的产生同样需要大量的声源，能耗较大。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种用于过滤膜组件的清洗方法，充分利用特定的气-液混合相流，实现对膜表面及膜孔内的各类污染物高效、快速的清洗，有效恢复膜原有的分离功能，极大延长膜的使用寿命，具有高效、节能、环保的特点。

本发明通过齿轮泵泵入一定压力的清洗液，经流量计调节流量和控温装置控温进入膜组件的壳程；通过空压机和电磁继电器提供一定压力下的高速脉冲气体，经流量计调节流量和控温装置控温进入膜组件的管程。清洗液在压力作用下透过膜孔，同时带走附着在膜孔壁的各类污染物，到达膜壁的另一侧后被高速流动的压力气体打成局部高速(可达10m/s)的小液滴，产生的巨大局部剪切力连续冲击膜的表面，对膜表面上附着的各类污染物进行撞击和冲刷，使之松动脱离，达到有效的清洗作用。整个过程中，气体脉冲间隔在0.5min以内，重复3～5次即可达到良好的清洗效果。针对极难去除的污染物，可通过改变清洗液的性质(添加酸、碱，表面活性剂、螯合剂、颗粒物等)、加热清洗液、以及连续或间歇模式等，优化实现膜的清洗。膜两侧的压力分别由气路和液路的压力阀控制，并由膜组件四个出口处接入的压力表指示。