一種反滲透膜的清洗方法
2023-06-04 20:23:11
專利名稱：一種反滲透膜的清洗方法
技術領域：
本發明涉及一種反滲透膜的清洗方法。
背景技術：
目前反滲透膜法水處理工藝是汙水深度處理回用的主要方法之一。由於化工、石化、鋼鐵工業中的工藝水、冷卻循環水排汙水，存在水質差、水質複雜、膠體、菌藻含量高等特點，容易對反滲透系統造成汙堵。受汙染後發生汙堵的反滲透膜會出現衰竭現象，致使膜元件在運行過程中壓差上升，脫鹽率、流量下降，甚至無法正常工作。聚丙烯醯胺是一種大分子化合物，作為汙水處理過程中常用的絮凝劑，可產生較好的絮凝作用。在進行反滲透膜處理前，經過過濾和超濾等過程可以去除大部分聚丙烯醯胺及其絮凝物，但由於預處理方式不當、加化學藥品系統不正常等問題，少量的聚丙烯醯胺及其絮凝物可能會進入後續單元，隨著反滲透運行時間的增加，反滲透膜就可能會發生汙堵，從而影響反滲透系統的正常工作。聚丙烯醯胺汙染物常與其他有機汙染物結合在一起，汙染物組成複雜並具有膠體特性。常規在線清洗的清洗效果不佳，已不能徹底解決該膜汙染問題，導致系統不得不更換新的膜元件，造成成本的無端浪費。而現有離線清洗技術中的化學清洗配方和清洗方法針對性不強，雖然適用於一般被汙染的膜元件清洗，但對於一些特殊汙染或是汙染比較嚴重的膜元件，往往無能為力，並不能滿足聚丙烯醯胺汙染物形成後的膜清洗要求。因此，迫切需要開發一種方便實用的可以用於清洗反滲透膜上聚丙烯醯胺汙染物的清洗方法。
發明內容
本發明的目的是提供了一種反滲透膜的化學清洗方法，該方法能夠有效洗脫聚丙烯醯胺汙染物以及與其相互包裹的少量無機汙染物與有機汙染物，清洗後，反滲透膜的運行通量和壓差均能基本恢復到汙染前的水平。為達到上述目的，該方法包括如下步驟
1、將發生汙染的反滲透膜元件放入水槽中浸泡；
2、使用酸性清洗劑對反滲透膜元件進行清洗；
3、將反滲透膜元件置於鹼性清洗劑中浸泡；
4、使用鹼性清洗劑對反滲透膜元件進行清洗。該方法採用酸性清洗劑在pH值2-3條件下清洗可能存在的碳酸鹽汙垢、多數金屬氧化物引起的汙堵；採用鹼性清洗劑在pH值10-12條件下去除聚丙烯醯胺汙染物、並去除可能存在的部分碳酸氫鈣、碳酸氫鎂、剝離微生物黏膜以及與聚丙烯醯胺汙染物包裹的其他有機物。具體的步驟包括
(I)對於發生汙染的反滲透膜元件，從壓力容器中取出後儘快豎直放入水槽中，以免因乾燥導致膜元件發生損壞。為防止微生物的生長繁殖，在水槽中添加非氧化性殺菌劑，如10-300ppm異噻唑啉酮或0. 1%-1. 5%質量濃度的甲醛溶液。( 2 )使用酸性清洗劑對膜元件進行清洗將膜元件從水槽中取出，並用清水或膜的產水將殘留的清洗劑衝洗乾淨，之後再將膜元件裝入反滲透膜離線清洗設備；對膜元件進行清洗時，單支膜元件的衝洗流量為o-iot/h、衝洗時間為2-12h、衝洗溫度為15-45°c、入口壓力 0. 1-0. 3MPa。酸性清洗劑包含酸、還原劑、殺菌劑、鹽和水；清洗劑中的酸為鹽酸、草酸、硝酸、檸檬酸、氫氟酸中的一種或幾種，並使用鹽酸或硝酸溶液將PH值調為2-3 ;還原劑可以是亞硫酸氫鈉，其質量濃度為0. 05-1. 0% ;殺菌劑可以是非氧化性殺菌劑，如10-300ppm異噻唑啉酮或0. 1%-1. 5%質量濃度的甲醛溶液；鹽可以是氯化鈉、硝酸鈉、氯化鉀或硝酸鉀，質量濃度為1-10% ;用於配製清洗劑的溶劑水選自反滲透系統產水、蒸餾水或工業新鮮水。(3)將使用酸性清洗劑清洗過的膜元件從反滲透離線清洗設備中取出，並用清水或膜的產水將殘留的清洗劑衝洗乾淨。(4)將反滲透膜元件置於鹼性清洗劑中浸泡視反滲透膜的汙染程度，浸泡時間為 2-72h。鹼性清洗劑中包含鹼、表面活性劑、絡合劑、鹽、醇、酮以及水；清洗劑中的鹼可以是氫氧化鈉或氫氧化鈉與碳酸鈉的混合物，使用氫氧化鈉調節PH值為10-12 ;表面活性劑可以是十二烷基苯磺酸鈉，其質量濃度為0. 1-0. 2% ;絡合劑可以是三聚磷酸鈉、乙二胺四乙酸四鈉(EDTA四鈉)或二乙烯三胺五羧酸五鈉(DTPA五鈉)，其質量濃度為0. 1-2. 0% ;鹽可以是氯化鈉、硝酸鈉、氯化鉀或硝酸鉀，質量濃度為1-10%;醇、酮可以是丙酮、乙醇、乙二醇、丁醇中的一種或幾種，所含醇、酮的總質量濃度為0. 1-2. 0% ;用於配製清洗劑的溶劑水選自反滲透系統產水、蒸餾水或工業新鮮水。(5)使用鹼性清洗劑對膜元件進行清洗將膜元件裝入反滲透膜離線清洗設備； 對膜元件進行清洗時，單支膜元件的衝洗流量為o-iot/h、衝洗時間為2-12h、衝洗溫度為 15-45°C、入口壓力0. 1-0. 3MPa。為加強清洗效果，清洗過程中可以使用清洗劑衝刷與清洗劑浸泡相結合、正向洗與反向洗相結合的方式進行，即正向洗30min後，不拆卸膜元件的前提下休止30min,再反向洗30min,之後休止30min,以此方式實現連續清洗與間歇清洗、正向洗與反向洗的交替過程。休止30min可以通過關閉清洗劑水泵實現，為了保持汙染物不發生沉澱，也可將清洗劑流量調節至很低，如清洗流量的5%以下實現休止30min。連續清洗中可利用水流動能對膜表面的衝刷利於汙染物的剝離，而間歇浸泡過程中則會有利於處於衝洗死角的汙染物的溶解。正向洗是指衝洗水流方向與膜元件在原反滲透系統中運行時水流的方向相同，反向洗是指衝洗水流方向與膜元件在元反滲透系統中運行時水流的方向相反，正向洗與反向洗的交替可以實現膜表面水流的狀態變動從而進一步加快汙染物的剝離過程。本專利中，反滲透膜離線清洗裝置的採取了專門的特殊設計，將壓力容器的產水側與產水高位水箱連接，並保證產水高位水箱液面在清洗過程中高於反滲透膜壓力容器l_5m， 來滿足清洗過程中反滲透膜的產水側有充足純淨水供給。因為清洗劑中存在的鹽主要是調整清洗劑的滲透壓。在清洗過程中，清洗劑側的鹽濃度大於產水側的鹽濃度，如果清洗的反滲透膜的產水側有充足純淨水供給，同時，在適當的清洗壓力下，就可以發生膜產水側純淨水透過膜，向清洗劑裡的滲透流動，區別於原來的反滲透，就稱之為正滲透。通過正滲透，水透過膜流動而形成了對膜表面的汙垢物理衝洗，起到剝離作用。
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(6)性能測試從清洗設備中取出反滲透膜元件，使用清水將反滲透膜元件中的殘留清洗劑衝洗乾淨，將膜元件放入測試設備，對膜元件性能的恢復進行測試。其中反滲透膜離線清洗設備包括清洗劑貯槽，水泵，保安過濾器，閥門，壓力表、流量計、放置有反滲透膜的反滲透膜壓力容器和產水高位水箱。在清洗過程中，清洗劑從貯槽中經水泵泵出，流經保安過濾器後進入反滲透膜壓力容器中，通過第一閥門、第二閥門、第三閥門和第四閥門的協同調節，可以實現清洗劑在反滲透膜壓力容器中沿不同方向流動。如打開第二閥門、第四閥門，關閉第一閥門和第三閥門，由反滲透膜進水口流入後從反滲透膜出水口流出，即實現正向洗過程；打開第一閥門和第三閥門，關閉第二閥門和第四閥門，清洗劑由反滲透膜出水口流入從反滲透膜進水口流出，即實現反向洗過程。清洗過程中，通過第一壓力表、第二壓力表和第三壓力表觀察入口、出口、產水側壓力，通過第一流量計、第二流量計和第三流量計觀察入口、出口、產水側流量。採用本發明的方法，對由於聚丙烯醯胺造成汙染的反滲透膜元件進行化學清洗， 膜組件表面吸附的聚丙烯醯胺汙染物以及與其相互包裹的少量無機汙染物和有機汙染物均可得到有效的洗脫，而反滲透膜元件的運行通量、運行壓差和脫鹽率均能基本恢復至汙染前的水平，因此可以有效地保障反滲透膜法水處理過程的連續穩定運行。本發明提供的反滲透膜上聚丙烯醯胺汙染物清洗方法具備以下有益效果所使用的清洗劑製備簡單，原料方便易得，清洗操作過程易於控制，清洗條件溫和；能夠有效清除反滲透膜上聚丙烯醯胺汙染物，能夠較快恢復反滲透膜的產水通量；對反滲透膜元件無損壞。
附圖I是本發明中的反滲透膜清洗裝置流程示意圖。其中，清洗劑貯槽1，水泵2，保安過濾器3，第一閥門4、第二閥門5、第三閥門6、第四閥門7，第一壓力表8、第二壓力表10、第三壓力表13、第一流量計9、第二流量計11、第三流量計14，放置有反滲透膜的反滲透膜壓力容器12，產水高位水箱15。
具體實施例方式結合附圖，本發明處理方法的具體實施步驟為
實施例I
選用東麗反滲透膜元件TML20-370作為實驗用膜，在水溫為25°C的條件下，使用氯化鈉和純淨水配製成總含鹽量為2000mg/L的鹽溶液作為原水，控制進水壓力I. 5 MPa，進水流量10t/h，膜元件正常運行時，濃水壓力1.4 MPa，產水I. 5t/h，產水鹽含量6mg/L。在原水中加入陰離子聚丙烯醯胺(分子量1200萬，泰和水處理有限公司)，濃度為10mg/L，運行 2小時後，進水壓力1.5 MPa，進水流量8t/h，濃水壓力I. IMPa，產水0.6t/h，產水鹽含量為 39mg/L，參數變化說明膜已經被汙染，其中脫鹽率有少許下降，產水通量下降60%。取上述受聚丙烯醯胺汙染的膜元件進行清洗操作。( I)將發生汙染的反滲透膜元件從壓力容器中取出後儘快豎直放入水槽中，為防止微生物的生長繁殖,在水槽中添加非氧化性殺菌劑,200ppm異噻唑啉酮溶液。
(2)配製鹼性清洗劑該類清洗劑包含鹼、表面活性劑、絡合劑、鹽、醇以及水；清洗劑中的鹼是氫氧化鈉，使用氫氧化鈉調節PH值為12 ;表面活性劑是十二烷基苯磺酸鈉， 其質量濃度為0. 1% ;絡合劑是EDTA四鈉，其質量濃度為2. 0% ;氯化鈉的質量濃度為3% ;乙二醇的質量濃度為0. 5% ;用於配製清洗劑的溶劑水選自反滲透系統產水。(3)將膜元件從含有殺菌劑的水槽中取出，並用清水將殘留的清洗劑衝洗乾淨。將反滲透膜元件置於鹼性清洗劑中浸泡24h。(4)使用鹼性清洗劑對膜元件進行清洗將膜元件裝入反滲透膜離線清洗設備； 對膜元件進行清洗時，單支膜元件的衝洗流量為8t/h、衝洗時間為6h、衝洗溫度為35°C、 入口壓力不超過0. IMPa0為加強清洗效果，清洗過程中使用清洗劑衝刷與清洗劑浸泡相結合、正向洗與反向洗相結合的方式進行，即正向洗30min後，不拆卸膜元件的前提下休止 30min,再反向洗30min,之後休止30min,以此方式實現連續清洗與間歇清洗、正向洗與反向洗的交替過程。反滲透膜離線清洗設備包括清洗劑貯槽1，水泵2，保安過濾器3，閥門，壓力表、流量計、放置有反滲透膜的反滲透膜壓力容器12和產水高位水箱15。產水側與產水高位水箱連接，產水高位水箱15液面在清洗過程中高於反滲透膜壓力容器2m。在清洗過程中，清洗劑從貯槽I中經水泵2泵出，流經保安過濾器3後進入反滲透膜壓力容器12中，通過第一閥門4、第二閥門5、第三閥門6和第四閥門7的協同調節， 可以實現清洗劑在反滲透膜壓力容器12中沿不同方向流動。如打開第二閥門5、第四閥門 7，關閉第一閥門4和第三閥門6，由反滲透膜進水口流入後從反滲透膜出水口流出，即實現正向洗過程；打開第一閥門4和第三閥門6，關閉第二閥門5和第四閥門7，清洗劑由反滲透膜出水口流入從反滲透膜進水口流出，即實現反向洗過程。清洗過程中，通過第一壓力表8、 第二壓力表10和第三壓力表13觀察入口、出口、產水側壓力，通過第一流量計9、第二流量計11和第三流量計14觀察入口、出口、產水側流量。(5)性能測試從清洗設備中取出反滲透膜元件，使用清水將反滲透膜元件中的殘留清洗劑衝洗乾淨，將膜元件放入測試設備，對膜元件性能的恢復進行測試。通過上述方法的清洗過程，在25°C、進水壓力1.5MPa、原水中氯化鈉含量為 2000ppm的標準條件下，對清洗後的膜元件進行性能測試的結果為，進水流量10t/h，濃水壓力I. 4MPa，產水I. 46t/h，產水鹽含量17mg/L。測試結果表明，反滲透膜上的聚丙烯醯胺汙染物得到了有效地去除，膜元件的通量恢復至新膜元件97%。實施例2
選用東麗反滲透膜元件TML20-370作為實驗用膜，在水溫為25°C的條件下，使用純淨水配製氯化鈣、碳酸鈉濃度均為IOppm的水溶液，向該溶液中添加氯化鈉，使得溶液的總含鹽量為2000mg/L。使用該溶液作為原水,在原水中加入陰尚子聚丙烯醯胺(分子量1200 萬，泰和水處理有限公司)，濃度為10mg/L，運行2小時後，進水壓力I. 5 MPa，進水流量變為 7. 4t/h，濃水壓力0. 9 MPa，產水0. 53t/h，產水鹽含量為45mg/L，參數變化說明膜已經被汙染，其中脫鹽率有少許下降，產水通量下降65%。取上述受聚丙烯醯胺汙染的膜元件進行清洗操作。( I)將發生汙染的反滲透膜元件從壓力容器中取出後儘快豎直放入水槽中，為防止微生物的生長繁殖,在水槽中添加非氧化性殺菌劑,200ppm異噻唑啉酮溶液。
(2)配製酸性清洗劑這類膜清洗液中含有酸、還原劑、殺菌劑、鹽和水；清洗劑含有質量分數為0. 5%的硝酸,使用鹽酸將pH值調為2 ;還原劑是亞硫酸氫鈉、其質量濃度為
0.5% ;為防止微生物在膜元件上生長繁殖，在藥劑中添加非氧化性殺菌劑，200ppm異噻唑啉酮；氯化鈉的質量濃度為3% ;用於配製清洗劑的溶劑水選自反滲透系統產水。( 3 )使用酸性清洗劑對膜元件進行清洗將膜元件從水槽中取出，並用清水將殘留的清洗劑衝洗乾淨，之後再將膜元件裝入反滲透膜離線清洗設備；對膜元件進行清洗時，單支膜元件的衝洗流量為8t/h、衝洗時間為2h、衝洗溫度為35°C、入口壓力0. IMPa0(4)將使用酸性清洗劑清洗過的膜元件從反滲透離線清洗設備中取出，並用清水將殘留的清洗劑衝洗乾淨。(5)配製鹼性清洗劑該類清洗劑中含有鹼、表面活性劑、絡合劑、鹽、醇以及水； 清洗劑中的鹼是氫氧化鈉，使用氫氧化鈉調節PH值為12 ;表面活性劑是十二烷基苯磺酸鈉，其質量濃度為0. 1% ;絡合劑是EDTA四鈉，其質量濃度為2. 0% ;氯化鈉的質量濃度為3% ； 乙醇的質量濃度為0. 5% ;用於配製清洗劑的溶劑水選自反滲透系統產水。(6)將反滲透膜元件置於鹼性清洗劑中浸泡24h。(7)使用鹼性清洗劑對膜元件進行清洗將膜元件裝入反滲透膜離線清洗設備； 對膜元件進行清洗時，單支膜元件的衝洗流量為8t/h、衝洗時間為6h、衝洗溫度為35°C、入口壓力0. IMPa。為加強清洗效果，清洗過程中可以使用清洗劑衝刷與清洗劑浸泡相結合、正向洗與反向洗相結合的方式進行，即正向洗30min後，不拆卸膜元件的前提下休止30min， 再反向洗30min,之後休止30min,以此方式實現連續清洗與間歇清洗、正向洗與反向洗的交替過程。此外，產水高位水箱液面在清洗過程中高於反滲透膜壓力容器2m。(8)性能測試從清洗設備中取出反滲透膜元件，使用清水將反滲透膜元件中的殘留清洗劑衝洗乾淨，將膜元件放入測試設備，對膜元件性能的恢復進行測試。通過上述方法的清洗過程，在25°C、進水壓力1.5MPa、原水中氯化鈉含量為 2000ppm的標準條件下，對清洗後的膜元件進行性能測試的結果為，進水流量10t/h，濃水壓力I. 4MPa，產水I. 47t/h，產水鹽含量18mg/L。測試結果表明，反滲透膜上的聚丙烯醯胺汙染物得到了有效地去除，膜元件的通量恢復至新膜元件
權利要求
1.一種反滲透膜的清洗方法，其特徵在於包括如下步驟 a將發生汙染的反滲透膜元件放入水槽中浸泡；b將衝洗乾淨的反滲透膜元件使用酸性清洗劑進行清洗； c將衝洗乾淨的反滲透膜元件置於鹼性清洗劑中浸泡； d將反滲透膜元件使用鹼性清洗劑進行清洗。
2.如權利要求I所述的一種反滲透膜的清洗方法，其特徵在於步驟2可延後至步驟3 和4之後執行。
3.如權利要求I所述的一種反滲透膜的清洗方法，其特徵在於步驟I水槽中添加有非氧化性殺菌劑，所述非氧化性殺菌劑為10-300ppm異噻唑啉酮或0. 1%-1. 5%質量濃度的甲醛溶液。
4.如權利要求I所述的一種反滲透膜的清洗方法，其特徵在於所述鹼性清洗劑包括 0. 1-0. 2%質量濃度的十二烷基苯磺酸鈉；0.1-2%質量濃度的三聚磷酸鈉，乙二胺四乙酸四鈉或二乙烯三胺五羧酸五鈉；1-10%質量濃度的氯化鈉，硝酸鈉，氯化鉀或硝酸鉀；0.1-2. 0%質量濃度的醇、酮；鹼，其中鹼的添加量為使水溶液的PH值達到10-12。
5.如權利要求I所述的一種反滲透膜的清洗方法，其特徵在於所述酸性清洗劑包括0.05-1. 0%質量濃度的亞硫酸氫鈉；1-10%質量濃度的氯化鈉，硝酸鈉，氯化鉀或硝酸鉀；酸、殺菌劑和水；所述酸的添加量為使水溶液的PH值達到2 -3。
6.如權利要求I所述的一種反滲透膜的清洗方法，其特徵在於步驟2包括將膜元件從水槽中取出，並用清水或膜的產水將殘留的清洗劑衝洗乾淨，之後再將膜元件裝入反滲透膜離線清洗設備；對膜元件用酸性清洗劑進行清洗，單支膜元件的衝洗流量為0-10t/h、衝洗時間為2-12h、衝洗溫度為15-45°C、入口壓力0. 1-0. 3MPa。
7.如權利要求I所述的一種反滲透膜的清洗方法，其特徵在於步驟4包括將反滲透膜元件裝入反滲透膜離線清洗設備，對膜元件用鹼性清洗劑進行清洗，單支膜元件的衝洗流量為0-10t/h、衝洗時間為2-12h、衝洗溫度為15-45°C、入口壓力0. 1-0. 3MPa。
8.如權利要求7所述的一種反滲透膜的清洗方法，其特徵在於，為了加強清洗效果，清洗過程中可以使用清洗劑衝刷與清洗劑浸泡相結合、正向洗與反向洗相結合的方式進行， 即正向洗30min後,不拆卸膜元件的前提下休止30min,再反向洗30min,之後休止30min,以此方式實現連續清洗與間歇清洗、正向洗與反向洗的交替過程。
9.如權利要求8中所述的一種反滲透膜的清洗方法，其特徵在於所述正向洗是指衝洗水流方向與膜元件在原反滲透系統中運行時水流的方向相同，反向洗是指衝洗水流方向與膜元件在原反滲透系統中運行時水流的方向相反。
10.如權利要求8中所述的一種反滲透膜的清洗方法，其特徵在於所述休止可以通過關閉清洗劑水泵實現，為了保持汙染物不發生沉澱，也可將清洗劑流量調節至清洗流量的 5%以下實現休止。
11.如權利要求6所述的反滲透膜的清洗方法，其特徵在於反滲透膜離線清洗設備中反透膜壓力容器的產水側與產水高位水箱連接，產水高位水箱液面在清洗過程中高於反滲透膜壓力容器l-5m。
全文摘要
本發明涉及一種反滲透膜的清洗方法。針對被聚丙烯醯胺汙染的反滲透膜元件，利用化學藥劑與清洗裝置，實現連續清洗與間歇清洗、正向洗與反向洗、酸性清洗劑與鹼性清洗劑交替使用以及純水正滲透衝洗的多種清洗方式。本發明具有清洗劑製備簡單、清洗操作過程易於控制、清洗條件溫和、對反滲透膜元件無損壞、高效恢復反滲透膜性能等特點。
文檔編號B01D61/10GK102527244SQ20121000566
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月10日 優先權日2012年1月10日
發明者吉春紅, 朱東華, 李江, 楊慧敏, 楊昆, 海龍洋, 王曉琴, 趙雪娜, 鄭東晟, 郭嘉, 郭春禹 申請人:藍星環境工程有限公司