[发明专利]用于膜滤器的化学清洗剂

说明书

技术领域

本发明涉及适合于在过滤装置中使用的清洗方法。更特别地，本发明涉及清洗用于水过滤目的而使用的微滤或超滤膜的方法。

背景技术

微滤和超滤的膜滤器愈加用于城市饮用水处理和废水处理。采用典型的微滤或超滤操作，跨膜压力(TMP)是过滤工艺的主要驱动力。当工艺进行和过滤的水通过膜渗透时，大多数固体污染物或者保留在膜表面上，从而形成结垢层或者作为膜孔隙内的堵塞物保留，从而阻止过滤。存在结垢层或者堵塞的孔隙或者这两种情况可显著增加跨膜压力并最终增加过滤的能耗。

用或者滤液或者气体频繁地反洗可部分恢复膜的渗透率，然而，已知利用这些方法的情况下，污垢可继续累积在膜表上和孔隙内。连续反洗没有除去所有沉积的物质，因此随着时间流逝过滤器的渗透性将劣化。

通过使用化学清洗剂补充的清洗方案是已知的。选择化学清洗方法的一般标准是首先实现膜渗透性的良好恢复，第二最小化所要求的化学清洗剂的用量和所生成的所得废物量，和第三使得可容易操作。

一种清洗方法牵涉在化学清洗溶液内浸渍膜一段时间。化学反应将溶解在膜表面上累积和孔隙内堵塞的固体。可通过注入的空气冲刷膜或者通过循环化学溶液，从而促进清洗效果。这是膜性能的化学充分恢复常用的常见方法，然而，它的缺点是，要求显著大体积的化学溶液和该工艺生成大体积的化学废物。

在控制渗透性劣化的其他尝试中，常常采用膜滤器进行短暂的化学清洗(维护清洗)。US5403479公开了进行这一工艺的一种这样的方法。将清洗溶液引入到真空纤维膜的腔内，并在低于膜泡点的压力下在低的流速下循环。清洗溶液在低的跨膜压力和低速下渗透经过膜孔隙。作者还证明甚至当在没有速度下但在压力下流体保持在纤维内时，可发生清洗溶液经过膜扩散。在清洗过程中，膜浸渍在水内。这一方法要求储存足以填充渗透管线并循环的一定体积的化学溶液。在循环工艺过程中，增加量的化学溶液从内腔侧通过膜孔隙渗透到原料侧。

进行膜清洗的另一方法牵涉用化学清洗剂，反复反冲(backpulsing)膜，正如JP09313902和US6045698中所述。在美国专利申请20010052494A1、20030146153A1、20040007525A1、PCT申请WO0108790A1和US6547968中公开了浸渍膜体系的化学清洗反洗方法的类似方法。化学清洗反洗可以是连续或者脉冲的，且可在排放薄膜贮罐之后，排放薄膜贮罐的同时或者甚至不排放薄膜贮罐而在化学反洗之前进行。当膜垂直取向时，化学溶液通过泵经膜顶部处的集管(header)输送到体系内。化学清洗溶液在压力下强制通过膜到内腔侧。反复反冲可引起在渗透管线内的生物膜变回为膜。

以上提及的第二和第三种方法通常使用比第一种方法体积小的化学溶液，但它们要求化学溶液具有非常高的质量且不含固体，这是因为溶液被引入到渗透侧。

本发明的目的是克服或者减轻现有技术的至少一个缺点，或者提供有用的替代方案。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供清洗具有原料侧和渗透侧的多孔聚合物膜的方法，该方法包括下述步骤：将含清洗剂的流体引入到膜的渗透侧；允许清洗剂接触膜的渗透侧预定时间，和接触膜的孔隙。

优选地，清洗剂在静压下接触渗透侧。

根据第二方面，本发明提供清洗具有原料侧和渗透侧的多孔聚合物膜的方法，该方法包括下述步骤：将含清洗剂的流体引入到膜的原料侧；施加跨膜压力，强制含清洗剂的流体从膜的原料侧到渗透侧；允许清洗剂接触膜的渗透侧预定的时间，和接触膜的孔隙。

优选地，跨膜压力的压差小。

根据本发明的第三方面，提供清洗具有原料侧和渗透侧的多孔聚合物膜的方法，该方法包括下述步骤：提供与膜的原料侧接触的原料侧流体；引入含清洗剂的流体到膜的渗透侧；允许清洗剂接触膜的渗透侧预定的时间，接触膜的孔隙并扩散到原料侧的流体内。

优选地，在本发明的这一方面中，通过在原料侧流体(优选清洗剂浓度低)和含有清洗剂的内腔侧流体之间的浓度梯度驱动溶液的扩散。最优选原料侧流体不含清洗剂。

优选地，本发明的方法进一步包括下述步骤：在渗透侧上施加压力到含清洗剂的流体上，从膜孔隙中移动(若存在的话)溶解和未溶解的固体。更优选，这一压力以脉冲方式施加。在一个尤其优选的实施方案中，压力源是压力不大于膜泡点的压缩空气。

优选地，本发明的方法之前全部进行反洗。

优选地，本发明的方法还紧跟着反洗，之后再开始过滤。

视需要，本发明的方法可反复循环。