[发明专利]用于减少微滤系统中结垢的方法

说明书

技术领域

[0001]本发明的领域涉及水处理系统中混凝剂的使用。更具体地说，本发明涉及减少微滤系统的结垢(fouling)并相应地提高用于澄清水质的微滤系统的使用寿命。

背景技术

[0002]由于各种原因，如用于冷却系统，许多不同类型的制造过程都依赖于大量的水，或者产生大量的废水，这些水需要进行处理。这些行业包括，但不限于，农业、石油、化工、制药、矿业、金属电镀、纺织、酿造、食品和饮料加工，以及半导体工业。对于它们排放的废水中的污染物水平，这些行业都受到严格的管制。此外，被引入设施中用于如冷却塔中的水，是从各种水源中汲取的，如河水，并且需要去除污染物和其他化合物，使它们不会导致结垢，另外也不会阻塞或损害工艺中使用的设备。当前用于处理这些水的技术包括大型的沉淀池、澄清器以及包含大量聚合物添加剂的过滤系统。当今用于去除溶解的有机物的生物水处理是众所周知的，并在很多行业中广泛应用。该工艺包括微生物沉淀以便从水中分离微生物并减少最后排出水中的总悬浮固体(TSS)的量。沉淀步骤通常在澄清器单元中进行。因此，生物处理工艺受制于对产生具有良好沉降性能的生物量的需求。

[0003]膜成本与给定的通过膜的体积流量，或“通量”所需的膜面积直接相关。通量表示为升/小时/平方米(LMH)或加仑/天/平方英尺(GFD)。典型的通量速率在大约10LMH至大约50LMH之间变化。这些相对低的通量速率主要是由于膜结垢并减缓了处理过程。

[0004]膜，如微滤膜，与由水、溶解的固体如蛋白质、多糖，悬浮的固体如胶体和颗粒物质，细菌聚集体或“絮状物”、自由细菌、原生动物和各种溶解的代谢产物和细胞成分组成的“混合液体”相互作用。在运行中，胶体和粒状固体以及溶解的有机物沉积在膜表面。胶体颗粒在膜表面形成层，而小颗粒可以堵塞膜孔，这样的结垢情况可能是不可逆的。孔堵塞以及膜上的胶体层增加了阻力并减小了通量，从而降低膜的效力并需要经常清洗。

[0005]另外，在高有机负荷周期中，例如在涉及河流或池塘水的案例中，当有高径流(run-off)进入水源或降雨量增加而使水源中沉积物和TSS的量增加的周期时，难以维持最佳状况。在这种情况下，发现过滤系统，特别是微滤系统，需要甚至更频繁地清洗或更换。

[0006]在本领域中处理废水以去除某些污染物是已知的。例如，美国专利号5,904,853披露了通过利用化学混凝剂处理而去除金属和某些非金属污染物的方法。在美国专利6,428,705中，讲授了用于从大量废水中去除金属以及其他无机和有机污染物的方法及其装置，其中使用了具有特殊性质和分子量的化学混凝剂。在美国专利6,926,832中采用水溶性阳离子、两性或两性离子聚合物来调节膜生物反应器中的混合液，从而减少了结垢并增加了通过膜的水通量。

[0007]但是，仍然存在对能够减少微滤系统结垢，提供较小频率的清洗和/或更换并能强化整体过滤工艺的有效且高效的方法的需要。

发明内容

[0008]找到了提高整个过滤系统效率和效果的方法，通过减少微滤系统的结垢，从而增加了它的渗透性并降低了需要清洗的频率。

[0009]根据本发明的一个实施方案，在水处理系统的初期采用阳离子混凝剂来处理水，并混凝及絮凝污染物，从而导致微滤系统结垢的减少，导致通量增加，微滤膜表面上的胶体和粒状固体以及溶解的有机物的沉积减少，从而降低了膜清洗和最终更换的频率和周期。

[0010]体现本发明新颖性的各种特征用附属于并构成本公开内容一部分的权利要求中的技术特征来指出。为了更好地理解本发明，通过它的使用而获得的其操作优点以及益处，参见附图及描述性内容。附图是为了显示本发明的实施例。这些图并不意图显示对本发明可以被制造和使用的所有方法的限定。当然可以对本发明的各个组成部分进行改变或替换。本发明还具备所述元件的替代组合和子系统，以及使用它们的方法。

附图说明

[0011]图1是根据现有技术的一种工艺的示意图；及

[0012]图2是根据本发明的一个实施方案的示意图。

具体实施方式

[0013]虽然本发明已经根据优选实施方案进行了描述，但在不脱离本发明技术范围的情况下，与本发明相关的本领域普通技术人员能够对这些实施方案进行各种改变或替换。因此，本发明的技术范围不仅包括上述那些实施方案，还包括所有落入所附权利要求范围内的实施方案。