[发明专利]改进的膜系统反洗能效

说明书

技术领域

本发明涉及膜过滤系统，特别是这种系统中使用的膜的改进的清洗方法和装置。

背景技术

膜清洗是任何正在进行的膜过滤过程成功的关键步骤。如果未定期清洗，膜将被杂质阻塞并且效率下降直到最终变得无法工作。已经建议和公开了不同的物理清洗膜的方法。一些典型方法的摘要信息描述如下：

1、用气泡洗涤膜。该方法由Yamamoto等首次公开(Water Science Technology，卷2，第43-54页；1989)，并且已经广泛用于低压过滤过程。气泡产生的剪切力除去膜表面的污垢材料，但难于减少膜孔内的污垢。

2、反洗或反向脉冲方法。该方法采用流体逆流(相对于过滤的流向)通过膜孔以便从其中移去污垢材料。气体或液体或者他们的组合物可以用作逆向反洗中的流体。

在PCT公开WO03/059495中，Bartels等描述了一种反洗技术，其中在反洗过程的特定时间，用气体在进料侧对中空纤维膜加压。他们描述了定期采用这种反洗以有效地从中空纤维膜中除去污垢组分。

为了实现液体反洗，一般需要液泵和液体贮槽。泵将渗透物流在与正常过滤流相反的方向上输送通过膜孔以从膜孔清洗积聚的固体和杂质。

在一些加压过滤系统中，已经发现采用气体推动液体反洗加压系统是有利的，该系统在没有降低反洗性能的前提下提供了改进效率。气体推动液体反洗通常是在过滤周期末端将压缩气体，一般为空气，输送到中空纤维膜的内腔侧并将残留在内腔中的滤液推到膜壁的壳或进料侧来实现的。反洗气压一般设置为大于150kPa。为了降低成本以及加压气体生产的能量需求，要将所需气压保持在最小值。

整个说明书中任何关于现有技术的讨论，决不应该视为是承认这种现有技术被普遍认知或形成本领域公知常识的一部分。

发明内容

本发明的一个目的是克服或改进现有技术的至少一个缺点或提供一种有用的替代方案。根据第一方面，本发明提供一种反洗膜过滤系统的方法，该膜过滤系统包括至少一个中空渗透膜，方法包括以下步骤：当停止或中止过滤过程时以可变压力向系统中残留的渗透物施加加压气体，从而提供反洗过程中用于反洗中空渗透膜的孔的液体。

根据第二方面，本发明提供一种从悬浮液过滤固体的方法，包括以下步骤：

(i)向浸于悬浮液中的中空渗透膜壁提供压差，悬浮液被应用于中空渗透膜的外表面以促使并维持通过中空渗透膜壁的过滤，其中：

(a)至少部分悬浮液穿过膜壁作为渗透物从中空渗透膜的内腔排出；和

(b)至少一些固体留在中空渗透膜上或膜内，或者以其他方式作为在中空渗透膜周围的液体中的悬浮固体；以及

(ii)使用留在中空渗透膜内腔和/或滤液总管内的渗透物周期性地反洗膜孔，以低于中空渗透膜泡点的可变压力向渗透物施加气体以使得内腔和/或滤液总管中的至少一些渗透物穿过中空渗透膜的孔，从而除去留在中空渗透膜上或膜内的固体。

根据第三方面，本发明提供一种从过滤系统中的悬浮液过滤固体的方法，包括：

(i)向中空渗透膜壁提供压差，使悬浮液施加于该中空渗透膜的内腔表面以促使并维持通过中空渗透膜壁的过滤，其中：

(a)至少部分悬浮液穿过中空渗透膜膜壁，作为渗透物从中空纤维膜的外表面排出；和

(b)至少一些固体留在中空渗透膜上或膜内，或者以其他方式作为中空渗透膜内的悬浮固体；

(ii)停止或中止过滤过程；以及

(iii)在过滤过程中止后，通过以低于中空渗透膜泡点的可变压力向渗透物施加气体以使得至少一些渗透物穿过中空渗透膜的孔来使用残留在过滤系统中的渗透物周期性地反洗中空渗透膜的孔，从而除去留在中空渗透膜上或膜内的固体。

除非上下文以其他方式明确要求，在整个说明书和权利要求中，词“包括”(″comprise″)，“包括”(″comprising″)等均视为包含性的意思，与排他或穷尽的意思相反；即，“包括但不限于”的意思。

气压优选地在第一值和第二值之间变化，第一值高于第二值。优选的，第一压力值和第二压力值在可测量的膜特性基础上确定，如膜渗透性或膜过滤阻力。

优选地，当膜渗透性处于或低于第一预定值时，采用第一气压值，并且当膜渗透性处于或高于第二预定值时，采用第二气压值。

优选地，当膜阻力处于或高于第一预定值时，采用第一气压值，并且，当膜阻力处于或低于第二预定值时，采用第二气压值。

第一和第二预定值可以是不同值或者它们可以是相同值。

气压可以在第一和第二值之间连续变化、循环或交替。

反洗步骤期间，固体优选地移到围绕膜的大量液体中。