[发明专利]一种工业超滤膜装置污染物在线提取及剖析方法

说明书

技术领域

本发明属于膜法污水深度处理及回用领域，涉及工业超滤膜装置应用过程中污染物的在线提取及剖析方法，更具体地涉及一种膜法污水适度处理及回用过程中膜污染物的在线提取、识别及污染物清洗方法。

背景技术

超滤是重要的膜分离技术之一，目前已广泛应用于能源、环保、电子、医药、食品等领域，与常规分离方法比，超滤具有能耗低、效率高、过程简单、不污染环境等优点，是解决当代能源、资源和环境问题的重要技术。但由于超滤膜在应用中极易受到溶质的污染，由此而引起的膜通量衰减问题已成为阻碍其工业化进程的一个关键问题， 因此，对工业膜装置中超滤膜污染物的快速提取、污染物的识别，并根据污染物的类型和含量采取合适的预处理方法对超滤膜污染进行有效清洗对实际的工业应用具有较强的指导意义。

超滤膜的污染主要是指由于物理或化学的原因，引起待处理物料中的微粒、胶体粒子或较大的溶质分子因吸附、沉积在膜表面或膜孔内形成沉淀而造成的堵塞或膜过滤阻力增加。按照超滤膜污染的程度可分为三种类型的膜污染：①表层污染：污染物只覆盖膜表面，膜仍保持较高的透水量——该种过滤过程可称为是表面过滤，此情况下的可逆性膜污染成份比较大。②深层污染：污染物不仅覆盖于膜表面，膜孔内部部分孔也被堵塞，造成膜的透水通量严重衰减，此种现象可能是由于所选膜本身的孔径大小和孔径分布不均匀造成的，另外也有可能是待处理料液中颗粒物的粒径分布不均匀，而对于膜孔径和孔径分布的选择不合适造成的污染，这部分污染中的不可逆污染所占比例相对较高。③“坏死”性污染：由于深层严重污染，保存或使用不当，失水、干燥等原因造成，并伴有膜结构的改变，失去分离性能。

按照超滤膜污染的种类可分为三种类型：①颗粒物的沉积主要表现为胶体污染，常见的污染物主要有氢氧化铁、氢氧化铝、二氧化硅胶体等；②微生物的粘附和生长，常见的污染物有细菌、水藻类等；③有机大分子或有机高分子在膜面的吸附导致的有机物污染。

由于工业生产原料的多样性、生产工艺的复杂性以及化学反应的非完全转化等原因，导致废水体系中含有各种各样的污染物，这些污染物虽然经过了生化处理、但并非所有的有机物都能完全被生物所降解，但也并非未被生化掉的物质都是影响工业超滤膜装置运行的原因，因而，如何有效获得严重影响工业超滤膜装置运行的关键污染物，对被污染超滤膜进行有效清洗以恢复其性能，降低因严重污染导致的换膜成本增加，降低工业超滤膜装置的运行维护具有较强的现实意义和工业应用价值。

虽然采用化学分离的方法在一定程度上能提取废水中的污染物，但提取到的污染物信息受所提取水样是否具有代表性的影响较大。在工业应用过程中，实际污染物的获取方法主要是待超滤系统停机后对严重污染的工业超滤膜组件切开后进行解剖和分析。所述的严重污染的工业超滤膜组件为产水量相对初始运行状态下降大于50%，但经常规酸碱清洗后的产水量小于初始状态80%。常规方法的主要缺点包含如下几个方面：（1）在超滤系统运行过程中不能及时获取超滤膜面的污染物信息；（2）解剖后的膜组件分析只用一小部分污染膜就可进行污染物的全面分析，造成因解剖导致膜组件破坏，无法再用；（3）即使通过对停机后超滤膜面污染物的剖析获得相关的污染物信息，但被污染超滤膜清洗工艺的选择与优化过程耗时较长，会影响整个系统的正常生产和运行。

上述超滤膜工业应用中的污染物提取及剖析过程中存在的实际问题，不仅造成了工业膜应用过程中超滤膜系统因污染严重而频繁更换膜组件导致的运行成本增加，且在超滤膜系统运行过程中无法快速、及早掌握超滤膜面污染物信息，无法及时为工业超滤膜系统的长期、稳定运行及关键参数的优化提供依据和参考。

发明内容

针对工业膜装置运行过程中的超滤膜面污染物相关技术信息无法快速获取、污染物的获取需要以整只超滤膜组件的破坏为代价以及超滤膜面污染物剖析中存在的技术问题，本发明提供了一种工业超滤膜面污染物在线提取、剖析方法，不仅能够实现工业膜装置运行过程中超滤膜面污染物的快速、真实客观的提取过程，而且通过适当分析手段的组合，进而可以较为详细的掌握超滤膜面污染物的相关技术信息，在此基础上能够为严重污染的工业超滤膜组件清洗工艺的选择和优化提供关键的数据参考和依据。

本发明所采取的技术方案：

本发明提供的一种工业超滤膜装置污染物提取及剖析方法，包括以下步骤：