[发明专利]一种纳滤膜反渗透膜的超声波正渗透在线清洗方法及装置

说明书

本发明公开了一种纳滤膜反渗透膜的超声波正渗透在线清洗方法及装置，以目前普遍运用的错流式中空纤维膜（纳滤膜、反渗透膜）水处理系统为基础，在膜元件中心管内安装径向超声波换能器，利用径向超声波换能器的高频振动和产水的正渗透冲洗将膜垢迅速剥落并冲出膜系统，该方法和装置具有清洗时间段短，清洗过程无需使用药物、无需人工操作的特点，同时保证了纳膜的结构的安全，降低了膜系统的运行成本，人工成本、节省化学清洗药剂费用，并延长膜的寿命。本发明也适用于中空纤维超滤膜、微滤膜。对于长期运行的膜系统，每天使用本发明进行一次清洗，则可免去阻垢剂的使用，实现膜系统的免阻垢剂运行和免加药清洗。

技术领域

本发明属于膜技术领域，特别涉及一种纳滤膜反渗透膜的超声波正渗透在线清洗方方法及装置。

背景技术

对透过的物质具有选择性的薄膜称为半透膜，当把相同体积的稀溶液（例如淡水）和浓溶液（例如盐水）分别置于半透膜的两侧时，稀溶液中的溶剂将自然穿过半透膜而自发地向浓溶液一侧流动，这一现象称为渗透（即正渗透）。当渗透达到平衡时，浓溶液侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度，即形成一个压差，此压差即为渗透压。渗透压的大小取决于溶液的固有性质，即与浓溶液的种类、浓度和温度有关而与半透膜的性质无关。若在浓溶液一侧施加一个大于渗透压的压力时，溶剂的流动方向将与原来的渗透方向相反，开始从浓溶液向稀溶液一侧流动，这一过程称为反渗透。 反渗透是渗透的一种反向迁移运动，是一种在压力驱动下，借助于半透膜的选择截留作用将溶液中的溶质与溶剂分开的分离方法，它已广泛应用于各种液体的提纯与浓缩，其中最普遍的应用实例便是在水处理工艺中，用反渗透技术将原水中的无机离子、细菌、病毒、有机物及胶体等杂质去除，以获得高质量的纯净水（渗滤液）。

膜依据其孔径的不同可将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜。反渗透膜表面微孔的直径一般在0.5～10纳米之间。它是利用反渗透原理进行工作。反渗透膜可以将原水中的无机离子、细菌、病毒、有机物及胶体等杂质去除，以获得高质量的纯净水。纳滤是一种介于反渗透和超滤之间的压力驱动膜分离过程，纳滤膜的孔径范围在几个纳米左右。纳滤主要运用于饮用水和工业用水的纯化，废水净化处理，工艺流体中有价值成份的浓缩等方面。因此，反渗透膜和纳滤膜的分离过程需要压力驱动克服渗透压来生产纯净水（渗滤液）。

目前反渗透膜和纳滤膜的主要结构形式是螺旋卷式结构，采用错流过滤的方法去除水中杂质，有机物、和各类离子，与其它元件结构，如管式、板式和中空纤维式相比，错流卷式膜具有水流分布均匀、耐污染程度高、更换费用低、外部管路简单、易于清洗维护保养和设计自由度大等许多优点，成为目前主要膜元件结构形式。为了确保卷式膜能够承受巨大的运行压力，并提高反渗透系统的回收率，（如图1所示）通常将若干支膜元件串联放置在压力容器102中，压力容器102还包括端盖101，膜中心管103，进水口（进水端）105，出水口（浓水端）106等，图中水流方向104表示水从进水口105流向出水口106，

纳滤、反渗透系统运行面临的最主要的问题是胶体、水垢及微生物（细菌、病毒和藻类）引起的污染。目前阻止膜污染的方法是，1）在预处理中添加各类杀菌剂来阻止微生物的生长，2）添加阻垢剂来缓解各类无机物的结垢，3）当膜通量降低时，用膜的清洗方法去除附着在膜表面难以清洗沉积物和微生物。其中膜的清洗方法有物理方法和化学方法两种，其中物理方法如水力学清洗方法只适用于微滤膜和疏松的超滤膜，大多数情况下仍需化学清洗，膜使用一定时间后，需加入各种化学药剂对膜内的污垢进行清洗。膜的清洗方式分为在线清洗和离线清洗，在线清洗时不需要将膜从压力容器中拆除，通常使用水力学清洗和化学药剂清洗，离线清洗需要将反渗透膜元件从压力容器中拆卸下来，工作量大、劳动强度高、耗时长，因此离线清洗通常在膜污堵严重时才使用。