過濾膜的清洗方法
2023-05-28 01:01:21 2
專利名稱：過濾膜的清洗方法
技術領域：
本發明涉及一種用於處理流體的過濾膜的清洗方法，更具體地說，涉及利用化學清洗劑從過濾膜上清除汙染物的恢復性清洗方法。
背景技術：
用於處理流體的分離方法可以包括使用加熱或相變的分離方法，和使用過濾膜的分離方法。使用過濾膜的分離方法的優點在於，該方法可以獲得水處理的高可靠性，這是因為通過調節膜孔的大小可以輕易而穩定地滿足所要求的水純度。此外，由於使用過濾膜的分離方法不需要加熱過程，所以，膜可以與對分離過程有用但可因熱而受到不利影響的微生物一起使用。根據操作方法，過濾膜組件可以大致分為抽吸式過濾膜組件和外壓式過濾膜組件。將抽吸式過濾膜組件浸沒在充滿了待處理流體的水罐中。對所述過濾膜的內部施加負壓，由此，只有流體穿過每個膜的壁，而諸如雜質和汙泥的固體成分則被截留。這種抽吸式過濾膜組件的優點在於，因為不需要使流體循環的設備，所以製造成本較低，並且安裝和維修費用降低。然而，抽吸式過濾膜組件的不利之處是，單位時間的通量受到限制。在外壓式過濾膜組件的情形中，對待處理流體施加外壓，使得只有流體穿過每個膜的壁，而諸如雜質和汙泥的固體成分則被截留。雖然外壓式過濾膜組件必定需要用於使流體循環的設備，但外壓式過濾膜組件中單位時間的通量比抽吸式過濾膜組件中單位時間的通量大。當使用過濾膜組件對懸浮有包括固體成分的汙染物的流體進行過濾時，過濾膜會很容易地由於汙染物而被汙染，由此導致過濾膜低的透水性。因此，必須定期從其上清除汙染物以清洗該過濾膜。根據清洗目的，清洗被汙染的過濾膜的方法可以大致分為維護性清洗和恢復性清洗。維護性清洗的主要目的是，維持過濾膜的良好的滲透性能。維護性清洗主要通過水處理期間或水處理臨時停止後的物理清洗來進行，諸如反衝洗過程或曝氣過程。所述反衝洗過程在水處理臨時停止期間使空氣或水反向流過所述膜，從而從膜的表面清除雜質。 所述曝氣過程通過位於膜下方的曝氣管噴出的空氣產生上升氣泡，從而從膜的表面清除雜質。當過濾膜組件因長時間使用所積聚的汙染物而出現了膜的滲透性能嚴重惡化時， 進行恢復性清洗。恢復性清洗的主要目的是，恢復膜的滲透性能。恢復性清洗就是在停止流體過濾過程之後利用化學清洗劑清洗過濾膜。現有技術中的一種恢復性清洗的方法是，與化學清洗劑一起使用熱水。一般地說， 過濾膜的表面溫度升得越高，則清洗效率就變得越好。因此，使用熱水來提高恢復性清洗的清洗效率。為了使用熱水，必須額外地提供加熱裝置，因而由於能耗增加之故，經濟效率降低。現有技術中的另一種恢復性清洗的方法是，只使用化學清洗劑，不使用熱水。一般地說，在所述汙染物中大部分存在有機物質。如果使用鹼性清洗劑，那麼，可以提高所述有機物質的清除效率。因此，不使用熱水，而使用PH為12的強鹼性清洗劑來提高所述有機物質的清除效率。然而，強鹼性清洗劑可能會導致過濾膜的損壞。特別是，通常用於過濾膜的聚偏1，I" 二氟乙烯在強鹼性物質中易被損壞。因此，如果使用強鹼性清洗劑進行恢復性清洗，那麼，在一定程度上會提高清洗效率，但過濾膜會受到損壞。
發明內容
技術問題因此，本發明是在考慮了上述問題後做出的，本發明的優點是，提供一種過濾膜的清洗方法，該方法能夠提高經濟效率，並且清洗過程所使用的清洗劑不會損壞過濾膜。本發明其它的優點、目標和特徵一部分將在下面的描述中被闡明，一部分對於本領域中的普通技術人員來說審查了下面的描述後會變得顯而易見，或者可以通過對本發明的實踐而得知。本發明的目標和其它優點可以通過書面說明書及其權利要求書以及附圖中具體指出的結構來實現和獲得。技術方案為了實現這些目標以及其它優點並且與本發明的目的一致，如在此舉例並概括描述的，提供一種過濾膜的清洗方法，該過濾膜在流體過濾過程中被包含無機物質和有機物質的汙染物汙染，所述清洗方法包括使用pH為6 9的第一清洗液清洗所述過濾膜，以便從該過濾膜上清除所述有機物質；以及使用第二酸性清洗液清洗所述過濾膜，以便從該過濾膜上清除所述無機物質。有益效果本發明所述的過濾膜的清洗方法具有下面的優點。不使用現有技術中所使用的強鹼性清洗液，本發明所述的清洗方法使用pH為6 9的第一清洗液，使得可以防止過濾膜被該第一清洗液損壞。另外，不使用現有技術中所使用的熱水，本發明所述的清洗方法使用維持在對應於15 40°C的較低溫度下的清洗液，由此，考慮到能耗，與使用熱水的現有方法相比提高了經濟效率。
圖1是圖示說明本發明的一個實施方案所述的外壓式中空纖維膜組件的示意圖；圖2是圖示說明本發明的一個實施方案所述的中空纖維膜的恢復性清洗方法。
具體實施例方式下面將詳細述及本發明的優選實施方案，在附圖中對其實施例進行了圖示說明。 只要可能，在所有附圖中，將使用相同的附圖標記來指示相同或相似部分。在下文中，將參考附圖描述本發明的一個實施方案所述的外壓式中空纖維膜組件以及用於該組件的中空纖維膜的清洗方法。
本發明所述的過濾膜清洗方法可以運用於抽吸式中空纖維膜組件中所使用的中空纖維膜以及外壓式中空纖維膜組件中所使用的中空纖維膜。此外，本發明所述的過濾膜清洗方法可以運用於平板式膜，也可以容易地運用於在分離方法中所使用的各種過濾膜。圖1是圖示說明本發明的一個實施方案所述的外壓式中空纖維膜組件的示意圖。如圖1所示，本發明的一個實施方案所述的外壓式中空纖維膜組件10包括多個中空纖維膜11、第一密封部12、第二密封部13、組件外殼14、給水入口 15、滲透水出口 16、濃縮水出口 17以及空氣入口 18。多個中空纖維膜11組成束，其中各個中空纖維膜11的縱向平行設置。此時，每個中空纖維膜11的兩端被密封到第一密封部12和第二密封部13中。中空纖維膜11可以由聚偏1，1_ 二氟乙烯(polyvinylidene fluoride, PVDF)形成，但不限於此。第一密封部12用於密封多個中空纖維膜11中的每個中空纖維膜的一端。在中空纖維膜11的一端，空腔形成為是開口的。因此，滲透過中空纖維膜11的滲透水通過該開口空腔釋放到滲透水出口 16。此時，由於第一密封部12密封到組件外殼14的內表面上，因此，流進中空纖維膜11的空腔中的滲透水只排出到滲透水出口 16，不會與待處理的給水混合。第一密封部12可以由熱固性樹脂(例如，環氧樹脂、聚氨酯樹脂或矽橡膠)形成。可選擇地，所述熱固性樹脂可以與填料(諸如二氧化矽、炭黑、或氟化碳)混合，以增強第一密封部12的強度，同時減小第一密封部12的固化收縮。第二密封部13用於密封多個中空纖維膜11中的每個中空纖維膜的另一端。在該中空纖維膜11的另一端，空腔形成為是封閉的。像第一密封部12那樣，第二密封部13可以只由熱固性樹脂形成，也可以由混合有填料的熱固性樹脂形成。另外，第二密封部13具有多個開口 13a，空氣通過開口 13a提供給中空纖維膜11，這使得能對中空纖維膜11進行曝氣清洗。待處理的給水通過給水入口 15引入組件外殼14中。透過中空纖維膜11並進入中空纖維膜11的空腔中的滲透水通過滲透水出口 16 排出到外部。由於排出滲透水而其固體成分(諸如雜質和淤泥)的濃度變得更高的給水(在下文中，稱作「濃縮水」)通過濃縮水出口 17排出到外部。另外，在過濾過程中用於清洗中空纖維膜11的空氣通過空氣入口 18提供。前述根據本發明的外壓式中空纖維膜組件的功能將說明如下。首先，待處理的給水通過給水入口 15引入組件外殼14中。然後，引入組件外殼14中的給水通過泵進行增壓， 由此，該給水滲透過中空纖維膜11，然後流入中空纖維膜11的空腔中。因此，滲透過中空纖維膜11的滲透水通過滲透水出口 16排出到外部。另外，濃縮水通過濃縮水出口 17排出到外部，該濃縮水中的固體成分(諸如雜質和淤泥)的濃度由於滲透水的排出而變得更高。隨著所述外壓式中空纖維膜組件的過濾過程重複幾次，給水中所包含的汙染物累積在中空纖維膜11上。在這種情形中，即使用泵對給水增壓，中空纖維膜11的不良的透水性也是不可避免的。為了克服這個問題，在過濾過程期間或在停止過濾過程之後應該對中空纖維膜11進行物理清洗過程。所述物理清洗過程的一個例子是曝氣清洗過程。具體說，當空氣通過空氣入口 18 引入時，引入的空氣通過第二密封部13的多個開口 13a提供給中空纖維膜11，從而可以將中空纖維膜11上積累的汙染物從其上清除掉。這個曝氣清洗過程可以在過濾過程中進行。 所述物理清洗過程的另一個例子是反衝洗過程。為了對中空纖維膜11進行反衝洗過程，利用預定的泵，將存儲在與滲透水出口 16相連的滲透水罐(未示出)中的滲透水引入中空纖維膜11中，由此從中空纖維膜11上清除汙染物。該反衝洗過程在過濾過程停止之後進行。即使定期對中空纖維膜11進行物理清洗過程，該中空纖維膜11的透水性也有可能由於中空纖維膜11的長期使用而降低。在這種情形中，可以對中空纖維膜11運用使用化學清洗劑的恢復性清洗過程。圖2是圖示說明本發明的一個實施方案所述的中空纖維膜的恢復性清洗方法的示意圖。如圖2所示，將清洗罐600充滿清洗液610。通過將中空纖維膜組件100浸沒在充滿清洗液610的清洗罐600中來進行恢復性清洗過程。在流體過濾過程期間，所述中空纖維膜可能被包括無機或有機物質的各種汙染物汙染。因此，當進行恢復性清洗過程時，需要改變清洗液610的組成。為了從所述中空纖維膜清除所述有機物質，在pH值為6 9的第一清洗液中清洗該中空纖維膜。然後，在第二酸性清洗液中清洗該中空纖維膜，以便從該中空纖維膜上清除無機物質。在通過所述第一清洗液清洗中空纖維膜之後，使用所述第二清洗液清洗該中空纖維膜。或者，可以在用所述第二清洗液完成清洗之後使用所述第一清洗液來清洗所述中空纖維膜。所述有機物質形成得相對較柔且較厚，而所述無機物質形成得相對較密且較薄。在這一方面，考慮到效率，優選地，首先清除所述有機物質，然後清除所述無機物質。所述第二清洗液可以包括HC1、NH03、H2SO4或檸檬酸。另外，所述第二清洗液的酸濃度可以為0.5-2% (重量)。如果酸濃度低於0.5% (重量)，那麼，清除所述無機物質的效率可能降低。同時，如果酸濃度高於2% (重量)，那麼，與增加的成本相比，清洗效率並不較高，從而經濟效率可能降低。由於所述第二酸性清洗液即使在室溫或低於室溫時也具有良好的清除無機物質的效率，因此，對於該第二酸性清洗液不需要加熱過程。另外，使用所述第二酸性清洗液的清洗過程進行3 9小時。如果該過程的進行少於3小時，那麼，清洗效率降低。同時，如果該過程的進行多於9小時，那麼，產率降低。優選地，所述第一清洗液的pH為6 9。如果pH小於6，那麼，清除所述有機物質的效率降低。同時，如果PH大於9，那麼，由聚偏1，1_ 二氟乙烯(PVDF)形成的中空纖維膜受到損壞。更加優選地，所述第一清洗液的PH值不超過8. 5，以防止PVDF受到損壞。所述第一清洗液可以是中性清洗劑，例如，基於矽的清洗劑、基於植物的清洗劑或兩相清洗劑。所述中性清洗劑可以是本領域中的技術人員所已知的各種清洗劑。該中性清洗劑的濃度為0.1 0.7% (重量)。如果濃度小於0.1% (重量)，那麼，清除所述有機物質的效率可能降低。同時，如果濃度大於0.7% (重量)，那麼，與增加的成本相比，清洗效率並不較高，從而經濟效率可能降低。所述第一清洗液可以是包含氯組分的中性清洗劑。所述氯組分可以是次氯酸鈉 (NaOCl)，但不限於此。優選地，所述第一清洗液的溫度範圍從15°C到40°C。如果所述第一清洗液的溫度低於15°C，那麼清除所述有機物質的效率可能降低。同時，如果所述第一清洗液的溫度高於 40°C，那麼，與清除所述有機物質的效率的增加相比，能耗的增加太大。使用所述第一清洗液的清洗過程可以進行3 9小時。此時，如果少於3小時，則清洗效率可能降低；而如果多於9小時，則產率可能降低。替代現有技術中所使用的強鹼性清洗液，本發明中的清洗方法使用pH為6 9的第一清洗液從所述中空纖維膜上清除有機物質汙染物，從而可以防止該中空纖維膜受到清洗液的損壞。此外，替代現有技術中所使用的熱水，本發明中的清洗方法使用保持在對應於 15 40°C的較低溫度下的清洗液，由此，本發明中的能耗比現有技術中的能耗低很多，從而提高了經濟效率。可選擇地，曝氣清洗過程可以與本發明所述的恢復性清洗過程同時進行。就是說，如圖2所示，可以額外地提供向清洗罐600供給空氣的曝氣擴散器(aeration diffuser)800。當曝氣擴散器800置於中空纖維膜組件100的下方時，曝氣器800可以通過管道 750與空氣供給裝置700(諸如鼓風機或空氣壓縮機)相連，其中空氣供給裝置700用來向曝氣擴散器800供給空氣。因此，從空氣供給裝置700排出的空氣通過管道750供給曝氣擴散器800，然後向中空纖維膜組件100噴射，以實現曝氣清洗過程。所述曝氣清洗過程可以與使用所述第一清洗液的恢復性清洗過程和/或使用所述第二清洗液的恢復性清洗過程一起進行。可以在管道750中額外地設置加熱器900，使得由加熱器900加熱的空氣可以從曝氣擴散器800噴射。加熱器900可以以纏繞在管道750上的熱導線形式形成，但不限於此。 就是說，加熱器900可以以能對流過管道750的空氣進行加熱的任何形式形成。如果從曝氣擴散器800噴射由額外設置的加熱器900加熱的空氣，那麼，存儲在清洗罐600中的所述第一清洗液的溫度升高。因此，不需要用於加熱所述第一清洗液的額外裝置。如上所述，本發明中的恢復性清洗過程可以如圖2所示在額外的清洗罐600中進行，但不限於此。在從圖1所示的外壓式中空纖維膜組件10的組件外殼14排出給水之後， 將所述第一清洗液和所述第二清洗液順序地供入組件外殼14內，從而進行所述恢復性清洗過程。實施例和對照例1)製備樣品從位於韓國首爾的過濾工廠中的中空纖維膜組件收集汙染了的中空纖維膜，其中，這些中空纖維膜組件已經工作了 18個月，然後，由收集到的中空纖維膜製備微型中空纖維膜組件樣品。2)實施例1使用維持在18°C的中性清洗液(Cleanfil (R) -C0200ppm)對所製得的微型中空纖維膜組件樣品清洗3小時，然後，使用維持在18°C的酸性清洗液(1%草酸)清洗6小時。在完成上述清洗過程之後，使用純水對上述微型中空纖維膜組件樣品進行過濾過程，由此計算該中空纖維膜的恢復率。結果示於下面的表1中。所述恢復率可以由下面的方程1來定義。[方程1]
恢復率(％ )=[清洗之後的膜的滲透率/新膜的滲透率]*100此處，「新膜」表示未被汙染的新的中空纖維膜。所述滲透率由下面的方程2來定義。[方程2]滲透率(LMH/巴)=通量/TMP (跨膜壓差)此處，「通量」表示單位時間段內單位面積的膜上過濾的流體的量，它對應於「升/ (m2*小時)」；而「TMP」表示特定通量所需要的壓差，其單位是「巴」。3)實施例2使用維持在18 V的混合清洗液(由中性清洗液(Cleanfi 1 (R) -C0200ppm)和 SOOppm的次氯酸鈉(NaOCl)混合而得到)對所製得的微型中空纖維膜組件樣品清洗3小時，然後，使用維持在18°C的酸性清洗液(1%草酸)清洗6小時。在完成上述清洗過程之後，使用純水對上述微型中空纖維膜組件樣品進行過濾過程，由此計算該中空纖維膜的恢復率。結果示於下面的表1中。4)對照例1使用維持在18°C的酸性清洗液(1%草酸)對所製得的微型中空纖維膜組件樣品清洗6小時。在完成上述清洗過程之後，使用純水對上述微型中空纖維膜組件樣品進行過濾過程，由此計算該中空纖維膜的恢復率。結果示於下面的表1中。5)對照例2使用維持在18°C的混合清洗液(由中性清洗液(Cleanfil (R) -C0200ppm)和酸性清洗液(1%草酸)混合而得到)對所製得的微型中空纖維膜組件樣品清洗9小時。在完成上述清洗過程之後，使用純水對上述微型中空纖維膜組件樣品進行過濾過程，由此計算該中空纖維膜的恢復率。結果示於下面的表1中。[表1]
權利要求
1.一種過濾膜的清洗方法，該過濾膜在流體過濾過程中被包含無機物質和有機物質的汙染物汙染，所述清洗方法包括使用PH為6 9的第一清洗液清洗所述過濾膜，以便從該過濾膜上清除所述有機物質；以及使用第二酸性清洗液清洗所述過濾膜，以便從該過濾膜上清除所述無機物質。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述第二清洗液包括HC1、NH03、H2S04或檸檬酸。
3.根據權利要求1所述的方法，其中，所述第二清洗液的酸濃度為0.5% 2%(重量)O
4.根據權利要求1所述的方法，其中，使用第二清洗液清洗所述過濾膜的過程進行3 9小時。
5.根據權利要求1所述的方法，其中，所述第一清洗液包括中性清洗劑。
6.根據權利要求5所述的方法，其中，所述中性清洗劑為基於矽的清洗劑、基於植物的清洗劑或兩相清洗劑。
7.根據權利要求5所述的方法，其中，所述中性清洗劑的濃度為0.1 0.7%(重量)。
8.根據權利要求1所述的方法，其中，所述第一清洗液包括含有氯成分的中性清洗劑。
9.根據權利要求1所述的方法，其中，使用第一清洗液清洗所述過濾膜的過程在15 40°C下進行3 9小時。
10.根據權利要求1所述的方法，其中，首先進行使用第一清洗液清洗所述過濾膜的過程，其次進行使用第二清洗液清洗所述過濾膜的過程。
11.根據權利要求1所述的方法，其中，使用第一清洗液清洗所述過濾膜的過程和使用第二清洗液清洗所述過濾膜的過程中的至少一個過程與向所述過濾膜噴射空氣的曝氣清洗過程同時進行。
12.根據權利要求11所述的方法，其中，在所述曝氣清洗過程中噴射加熱的空氣。
13.根據權利要求1所述的方法，其中，所述過濾膜為中空纖維膜。
14.根據權利要求1所述的方法，其中，所述過濾膜由聚偏1，1_二氟乙烯(PVDF)形成。
全文摘要
本發明公開了一種過濾膜的清洗方法，該過濾膜在流體過濾過程中被包含無機物質和有機物質的汙染物汙染，所述清洗方法包括使用pH為6～9的第一清洗液清洗所述過濾膜，以便從該過濾膜上清除所述有機物質；以及使用第二酸性清洗液清洗所述過濾膜，以便從該過濾膜上清除所述無機物質，其中，本發明的清洗方法使用pH為6～9的第一清洗液替代強鹼性清洗液，以便防止所述過濾膜受到損壞，並且還使用維持在較低溫度下的所述清洗液替代熱水，以便通過減少能耗提高經濟效率。
文檔編號B01D65/06GK102405093SQ201080017384
公開日2012年4月4日 申請日期2010年4月19日 優先權日2009年4月20日
發明者李光珍 申請人:可隆工業株式會社