[发明专利]膜的减压清洗方法及其设备

说明书

本发明属于水、废水、污水或泥渣处理技术领域。

本发明涉及一种膜（这里的“膜”系指使两种物质分离的中间介质，如过滤膜、微孔滤膜、超滤膜、反渗透膜等）的清洗方法及清洗设备，特别适用油类等对膜污染严重而又难以清洗的物质的去除。

现有膜的清洗方法，从洗涤介质流向分类，可分为三类，一是正清洗即加压使洗涤介质从平行于膜的工作面（与待处理液接触的膜面，另一面称为反面）流过，进行低压，高流速冲洗;二是反清洗，即从透过液相反方向把洗涤介质压向膜;三是正清洗与反清洗的结合，即在正清洗的同时从膜的反面以高于正面的压力压入洗涤介质。上述三种方法对膜压实的恢复和污染物的去除不能同时奏效，尤其对粘附性强的污染物和压实敏感的膜，效果更差。

本发明采用在膜的工作面上减压的新方法和为使用该方法而专门设计的专用设备来清洗膜上的污染物，使膜压实的恢复和污染物的去除达到比上述三种方法明显优越的效果。经初步调查，现有技术中没有类似方法和设计。

本案所提出的“膜的减压清洗方法”是指：把膜的正面（工作面）上的压力减小至大气压之下（即负压）利用清洗介质清洗膜的方法。其实施方法是，把膜装置或膜组件在清洗时接通泵的入水口，利用泵的吸程，抽吸清洗介质流经膜工作面。

一般膜的透过液量的衰减是由两方面的因素造成的，其一是膜的压实，其二是截留物的污染。对一些膜仅一种因素起作用明显。膜的污染包括膜面的污染和膜孔的堵塞。膜的透水量的恢复，取决于膜压实的恢复和膜面污染物及膜孔堵塞物的去除。正清洗时膜的受力方向与膜工作时受力方向同，不利于膜压实的恢复和污染物的去除，减少压力和增大流速有利于污染物去除，但压力减小的极限为零，流速也不能无限制地增加，同时需要洗涤介质量大，这就限定了这种清洗方法的有效性，反清洗时由于洗涤介质穿过膜，水量小，对于附着力强的污染物去除效果不好，清洗下的污染物也不易带走。此外对于在膜的工作面上无孔部位污染物的去除效果更差。正反清洗的结合，虽一时对一些膜有效，但当膜对压实敏感时，因膜的正反两方面受压，结果使膜越压越实，水量逐步下降不可恢复，同时对膜面上无孔部位污染物去除不彻底。本发明减压清洗法，可以克服上述几种方法的缺点。现以中空纤维超滤膜为例（其他膜也一样）说明其实质。图1说明中空纤维从丝内流入污水废水后纤维受力情况。〔1〕是中空纤维壁纵向剖面，污水废水在泵的压力下，沿〔3〕的方向从丝内流过，透过液沿〔4〕的方向流出，丝内壁受垂直于壁的压力，（方向如〔2〕所示），这个力使丝壁变薄，同时把截留物压向侧壁和膜侧壁孔。减压清洗是把过滤器出口接在清洗泵的入口上，泵的抽吸力把洗涤介质经中空纤维丝内部流入泵中。图2是减压清洗原理示意图。〔6〕是中空纤维丝内洗涤介质流动方向，它与污水、废水的流动方向正好相反，以带走运转时积留在丝进口的颗粒状物。丝内壁受垂直于内壁且离开内壁的力，还受平行于内壁的剪切力，这两个力有助于膜压实的恢复和膜面及堵膜侧壁孔污染物的去除。如果丝外壁有洗涤介质，则可从丝侧壁孔吸入丝内，起到清洗丝侧壁孔的作用。下表是几种清洗方法的清洗效果比较。

洗涤方法    清洗介质    恢复值（%）

清水

正向清洗

先用洗涤剂再用清水    71

反向清洗    清水    60～70

先用洗涤剂再用清水    83

减压清洗    清水    93

先用洗涤剂再用清水    ＞99

上表是中空纤维超滤器处理含石油废水清洗数据。正反清洗结合的方法，经几次清洗透水量逐次明显下降，无法重复，说明膜逐次压实不可恢复。而减压清洗则没有这种缺点，从实验所得数据可看到减压清洗方法具有明显的优越性。