[发明专利]一种基于钙镁离子移除的原位缓解正渗透膜污染方法

说明书

本发明公开了一种基于钙镁离子移除的原位缓解正渗透(FO)膜污染方法，属于污水处理与膜分离技术领域。基于钙镁离子强化FO膜污染的共识，本发明提出一种通过从膜面污染物中原位移除钙镁离子的FO膜污染控制方法。具体来说，借助梯度薄膜扩散技术(DGT)以及乙二胺四乙酸(EDTA)对金属离子的螯合作用，原位从FO膜面污染物中提取钙镁离子，降低膜面污染物中钙镁离子含量，提高膜污染层的孔隙率，从而减少膜面阻力并提升污染膜的清洗效果。与传统的膜污染控制措施相比，基于钙镁离子移除的原位缓解FO膜污染方法操作更简单、对膜没有损伤、DGT和EDTA等移除材料可以重复使用。

技术领域

本发明涉及一种基于钙镁离子移除的原位缓解正渗透膜污染方法，属于污水处理和膜分离技术领域。

背景技术

随着水资源短缺问题日益严重，正渗透(FO)工艺在世界各地受到了广泛关注。FO膜具有截留性能好、能耗低、污染趋势小等突出优点。然而，长期运行以及厌氧条件下的严重膜污染，已经成为制约FO膜及其相关组合工艺推广应用的瓶颈。

FO膜污染主要包括无机污染、有机污染和生物污染。与传统的微滤(MF)或者超滤(UF)膜的污染类型相同，但是由于驱动力的区别，FO膜污染的机理完全不同。FO膜运行过程的驱动力是膜两侧的渗透压差，而传统MF或UF膜的驱动力是水力压差。与水力压差相比，渗透压差保证了FO膜的污染趋势更小，且膜污染物的沉积方式也有不同。因此，目前比较成熟的MF或UF的膜污染控制方式，比如化学清洗等，可一定程度上缓解FO膜污染，但是并不完全适用于FO膜。此外，现有的FO膜污染控制手段都侧重于异位控制的方式。

FO膜污染主要是由有机物、无机物和微生物复合而成。其中，二价金属离子钙镁等利用架桥作用可以与多糖和蛋白质等有机物交联在一起，增加了污染层的密实程度，降低了膜污染层的孔隙率，大大强化了FO膜污染。目前，钙镁等离子引起的FO膜污染的强化已经成为膜污染研究关注的热点。考虑到钙镁离子在FO膜污染物组成中的重要地位，如果可以原位从膜污染物中移除钙镁离子，那么FO膜污染层的孔隙率必然增加，膜污染随之减轻，且更有助于膜污染的清洗。

梯度薄膜扩散技术(DGT)是一种新型的形态分析方法，主要用于研究水体、土壤和沉积物中重金属生物有效态含量和金属从固相到液相的释放通量的一个重要方法，是一种新的原位被动采样技术。根据DGT的特性，可以用于从固相污染物中移除钙镁等金属离子。乙二胺四乙酸(EDTA)是一种常见的螯合剂，其对钙镁等金属离子具有高效吸附性，可在一定程度上移除生物结合态的钙镁离子。

基于钙镁离子强化FO膜污染的共识，本发明提出一种钙镁离子移除的原位缓解FO膜污染的方法，具体来说，借助DGT技术以及EDTA对金属离子的螯合作用，原位从FO膜面污染物中提取钙镁离子，实现钙镁离子的原位去除，提高膜污染层的孔隙率，降低膜污染，并提升膜清洗效果。与传统的膜污染控制措施相比，基于钙镁离子移除的原位缓解FO膜污染的方法操作简单，不会破坏膜性能，DGT和EDTA等移除材料可以重复使用。

发明内容

本发明的目的在于发明一种操作简单、不破坏膜性能、成本低廉的从膜污染物中原位提取钙镁离子来缓解膜污染的方法，为FO膜污染物的清除提供了一种新思路。

本发明提供了一种基于钙镁离子移除的原位缓解正渗透膜污染的方法，所述方法通过原位移除FO污染膜上的钙镁离子以实现除去FO膜污染物。

在本发明的一种实施方式中，所述的方法是利用乙二胺四乙酸(EDTA)膜或DGT技术对FO膜面污染物中的钙镁离子进行原位移除，从而实现除去FO膜污染物。

在本发明的一种实施方式中，所述方法包括步骤：

(1)制备EDTA膜或活化DGT装置上的吸附膜。

(2)采用EDTA膜或DGT对FO膜污染物中的钙镁离子进行原位移除；

(3)采用原位反冲洗对吸附后的FO膜进行物理清洗；