[发明专利]一种多孔分离膜的清洗方法

说明书

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，涉及一种多孔分离膜的清洗方法，尤其涉及一种处理高固体含量的物料的多孔分离膜的清洗方法。

背景技术

膜分离技术是一种高新技术，在水处理、废水资源化、生化产品分离纯化等方面有着广泛的应用。对于处理高固含量浮物液体的膜分离过程，如膜生物反应器，市政污水的深度处理，以及其它悬浮物杂质含量很高的水处理过程，高浓度悬浮物的存在，使得膜在使用过程中很容易因悬浮物的堆积而形成膜污染，造成膜的渗透通量随时间很快衰减，膜分离过程的可靠性受到影响。如何克服膜污染成为膜分离技术应用中的关键问题。在大规模的膜分离技术应用过程中，另一个重要问题是膜组件内部流道的堵塞。比如，在膜生物反应器中，流道入口经常被沉积的活性污泥或者头发、线团、树叶等其它颗粒阻塞，造成膜组件入口处的压力上升。流道堵塞的直接后果是整个膜系统的有效膜面积大量减少，处理能力急剧降低。而且，在流道入口被阻塞的情况下，流体的分布也会变得不均匀，进一步加重膜污染和堵塞。为维持相同循环流量和处理能力，必然增加所需要的能量，膜分离技术的经济性受到影响。

中国专利CN1164506C公开了一种在陶瓷膜生物反应器中利用向膜管曝气的方式来控制膜污染的方法。该发明在膜组件的底部安装了一种气升式装置，推动液体在膜管中流动，强化清洗效果。美国专利US6921483B2描述了一种竖直放置的浸没式膜装置，膜组件由单片多孔陶瓷膜组成，在膜组件底部的进料口安装了气体喷射单元。世界专利WO0226363A2公开了一个气体分布装置，该气体分布装置将空气分配系统放置在膜组件的底部，提供较为均匀的气体分布。在世界专利WO9704857A1中，用于清洗的空气通过膜的渗透侧被输送到需要分离的液态物料侧(原料侧)，形成和需要分离的液态物料垂直流动的操作模式。欧洲专利EP0659694B1公开了一种管式膜和活性污泥污水处理单元的集成过程。活性污泥和空气在管式膜的内表面同向流动，且流动方向与管式膜轴向平行。日本专利JP61293504公开了一种分离膜组件的设计，采用气体清洗中空纤维膜外表面的污染物。通过膜组件底端的空气通道，可以连续或者间断地提供气体，用来减小因杂质堆积而导致的膜污染。日本专利JP63104609公开了利用气液混合液体来驱动液体流动，从而避免使用循环泵的技术。在气体的推动下，气液混合物在分离膜之间上升，产生相对于膜表面的相对流动，达到减小杂质沉积的目的。欧洲专利EP0510328B1描述了一种浸没式的膜系统，平行组装在一起的平板膜被封装在一个有上下两个开口的外壳里，平板膜之间的空间或流道足够大，以保证由风机提供的空气和活性污泥混合产生的气泡能够自由通过。然而，因为不能很好地控制空气供应，膜表面上沉积的污染物不能有效剥离。而且，由于空气不能在每个流道很好的分布，造成污染物在膜表面进一步聚结，甚至造成流道被外来污染物颗粒完全阻塞，系统的有效膜面积大幅下降。

在某些情况下，比如在气升式膜生物反应器系统中，在不破坏活性污泥絮体的条件下，使用泵来驱动污泥在膜组件的底部和顶部之间循环。或者连续或者间歇地以特定的流速向膜组件的底部鼓入空气，提升污泥絮体，同时防止污泥絮体在膜的内表面上形成滤饼层。然而，由于污染物的来源十分复杂，在长时间运行中，很多污染物如头发、线头、树枝、树叶等会逐渐积累，造成膜组件底端的堵塞。一旦膜组件的底端被堵塞，就会造成流体分布不均匀，在流动速度较低的区域，悬浮颗粒杂质的沉积将会加重，膜污染更严重。以上所提及的发明没有解决如何避免或者减缓由污染物造成的膜组件底端的堵塞问题。

在处理高固含量悬浮液体时，膜腔很容易被阻塞。一旦发现膜腔被阻塞，就必须把膜从装置上拆下来进行清洗。常规的做法是：系统停车，人工打开并取掉膜组件底部的端帽，使用刷子或其它机械工具清理膜组件底部的阻塞物。根据具体情况进行反洗，以进一步提高清除效率。重新安装端帽，连接好所有接口。显然，这种常规的膜组件清洗方法比较耗时。现有的解决办法之一是采用网状的过滤筛。过滤筛是整个过程中的一个新的单元，其孔径尺寸非常关键。孔径尺寸过小，对高浓度悬浮液体的平均流量太小，反冲洗过于频繁，降低整个过程的效率和经济性。如果孔径尺寸过大，堵塞膜组件底端的污染物可以轻易地通过，起不到保护过分离膜的作用。经验表明，一毫米左右的过滤筛可以有效地去除大部分堵塞膜组件底端的污染物。然而，仍有小部分污染物通过过滤筛，在膜过滤系统积聚，通常堆积在膜组件的底端。因此，采用过滤筛无法完全克服膜组件底端的堵塞问题。