一种超滤膜运行方法
【技术领域】
[0001]本发明属于膜技术领域，具体涉及一种超滤膜的运行方法。
【背景技术】
[0002]膜技术作为一种新型的分离技术在水处理中得到了广泛的应用并显示了广阔的发展前景。超滤(UF)、微滤(MF)等技术是水处理中经常使用的技术，其操作简单，自动化程度高，已广泛应用于废水回用处理和自来水处理中，其最主要的应用形式之一是中空纤维膜。一直以来膜污染问题是限制膜应用的瓶颈问题。超滤膜污染是指处理液体中的微粒、胶体粒子、有机物和微生物等物质在膜表面或膜孔内吸附、沉淀，导致膜的透水量下降的现象。超滤膜一般通过定期的物理清洗和化学清洗恢复膜的过滤性能。
[0003]超滤/微滤的运行过程，一般包括过滤、反冲洗、空气冲刷、正冲洗等步骤，其中空气冲刷是超滤/微滤运行中最常用的物理清洗手段，是将气泡导入到UF/MF膜组件内，使膜丝振动，从而擦去膜表面的附着物质。空气冲刷的空气流量一般由膜厂家限定范围，在运行中使用固定的空气冲刷流量，如果空气冲刷流量设置偏大，在超滤膜的运行初期，膜丝表面非常干净的情况下，容易发生中空纤维膜丝断裂的风险，同时大的冲刷流量也意味着较高的运行成本。如果空气冲刷流量设置偏小，膜表面的污染物质不容易被冲洗下来，膜很容易发生污染，膜的过滤性能下降，需要频繁的化学清洗来恢复膜的过滤性能。因此，在UF/MF运行中使用固定的空气冲刷流量存在着很多的弊端，不能充分发挥UF/MF的优势。专利(CN102397752B)提到了超滤膜的清洗方法，包括物理清洗方法和化学清洗方法，其中物理清洗方法包括对超滤膜组件进行气擦洗过程和超滤膜组件反洗过程，气擦洗过程为超滤膜组件在排放浓水的同时通入压缩空气，其气擦洗过程的气擦洗气压优选为1.5bar，进气8秒停15秒，再进气8秒停15秒，循环10次，如此固定的气擦洗气压在超滤膜污染较严重的情况下不能获得很好的冲刷效果。
[0004]开发一种新的UF运行方法，既能够避免中空纤维膜的断丝现象，又能保证膜的长期稳定运行，延长化学清洗周期，操作方便，成本低廉，对于采用膜法进行水处理工艺的推广具有重要的意义。
【发明内容】
[0005]本发明人研究发现超滤膜运行中采用固定的空气冲刷流量进行物理清洗，当采用固定不变的较大的空气冲刷流量存在断丝的风险，同时也需要较高的运行成本。而固定不变的较小的空气冲刷流量条件下，超滤膜很容易发生污染，需要进行频繁的化学清洗，频繁的化学清洗不仅会降低超滤膜的产水效率，同时化学药剂的频繁使用也增加了超滤膜的运行成本。
[0006]本发明要解决的技术问题是:
[0007]针对目前超滤膜运行中存在的问题，开发一种新的超滤膜运行方法，既能够避免中空纤维膜的断丝现象，又能保证膜的长期稳定运行。
[0008]本发明的目的可以通过以下措施达到:
[0009]一种超滤膜运行方法，包含有中断超滤膜对原水的过滤步骤，对超滤膜实施物理清洗步骤，以及物理清洗结束后再对原水进行过滤步骤；其中物理清洗包含空气冲刷步骤，所述的空气冲刷步骤中的空气冲刷流量Qi根据空气冲刷前的超滤膜渗透系数、过滤压差或过滤阻力进行调整。
[0010]空气冲刷流量Qi根据空气冲刷前的超滤膜渗透系数、过滤压差或过滤阻力进行调整，改变了现有超滤膜运行中固定冲刷流量的模式，可以避免因空气冲刷流量设置偏大，在超滤膜的运行初期，膜丝表面非常干净的情况下，发生中空纤维膜丝断裂的风险。同时降低较大的空气冲刷流量条件下的运行成本。按照本发明的操作方式对空气冲刷流量进行调整，膜表面的污染物质更容易被冲洗下来，保证UF膜的正常运行，延长化学清洗的周期。
[0011]当物理清洗中的空气冲刷流量根据空气冲刷前的超滤膜渗透系数进行调整时，其空气冲刷流量Qi的范围如下式所示:
[0012]b [ (Qmax-Q0) * (a0-ai) / (a0_amin) +Q0]彡 Qi 彡 c [ (Qmax-Q0) * CacTai) / (a0_amin) +Q0],
[0013]其中，Qmax为超滤膜的最大空气冲刷流量处为超滤膜的最小空气冲刷流量％为运行过程中的渗透系数为超滤膜运行初期的渗透系数；amin为运行末期的渗透系数，b和c为空气冲刷流量调整系数，b优选为0.8-0.9，c优选为1.1-1.2。当Qi小于
0.8* [ (Qmax-Q0) * (B0-Bi) / (a0-amin) +Q0]时，空气冲刷流量可能不足，超滤膜表面的污染物质不能被有效的冲洗下来。而当Qi大于1.2* [ (Qmax-Q0) * (B0-Bi) / (a0-amin) +Q0]时，空气冲刷流量可能存在过大的风险，会导致中空纤维膜断丝现象的出现。
[0014]渗透系数是超滤膜运行过程中表征膜过滤性能的常用参数，当超滤膜发生污染时，渗透系数下降。在UF的一个化学清洗周期内，渗透系数逐渐降低，将物理清洗中的空气冲刷流量根据空气冲刷前的渗透系数进行调整，可以将空气冲刷流量控制在一个更为合理的水平，使空气冲刷流量能够按需供给，超滤膜表面的污染物质更容易被冲洗下来，保证了超滤膜的稳定运行，同时又避免了设置过大的空气冲刷流量导致的中空纤维膜断丝的风险，降低了运行成本。
[0015]当物理清洗中的空气冲刷流量根据实施空气冲刷前的超滤膜过滤压差进行调整时，其空气冲刷流量Qi的范围如下式所示:
[0016]b [ (Qmax-Q0) * (P1-P0) / (Pmax-P0) +Q0]彡 Qi 彡 C [ (Qmax-Q0) * (P1-P0) / (Pmax-P0) +Q0]，
[0017]其中，Qmax为超滤膜的最大空气冲刷流量处为超滤膜的最小空气冲刷流量；Pi为运行过程中的过滤压差；P(I为超滤膜运行初期的过滤压差；Pmax为运行末期的过滤压差，b和C为空气冲刷流量调整系数，b优选为0.8-0.9，C优选为1.1-1.2。当Qi小于
0.8*[ (Qmax-Q0) * (P1-P0) / (Pmax-P0) +Q0I时，空气冲刷流量可能不足，超滤膜表面的污染物质不能被有效的冲洗下来。而当Qi大于1.2*[ (Qmax-Q0) * (P1-Po) / (Pmax-Po) +Qol时，空气冲刷流量可能存在过大的风险，会导致中空纤维膜断丝现象的出现。
[0018]过滤压差是超滤膜运行过程中表征膜过滤性能的常用参数，当超滤膜发生污染时，过滤压差上升。在UF的一个化学清洗周期内，过滤压差逐渐上升，将物理清洗中的空气冲刷流量根据空气冲刷前的过滤压差进行调整，可以将空气冲刷流量控制在一个更为合理的水平，使空气冲刷流量能够按需供给，超滤膜表面的污染物质更容易被冲洗下来，保证了超滤膜的稳定运行，同时又避免了设置过大的空气冲刷流量导致的中空纤维膜断丝的风险，降低了运行成本。
[0019]当物理清洗中的空气冲刷流量根据实施空气冲刷前的超滤膜过滤阻力进行调整时，其空气冲刷流量Qi的范围如下式所示:
[0020]b [ (Qmax-Q0) * (r「rQ) / (rmax-r0) +Q0]彡 Qi 彡 c [ (Qmax-Q0) * (r「rQ) / (rmax-r0) +Q0]，
[0021]其中，Qmax为超滤膜的最大空气冲刷流量处为超滤膜的最小空气冲刷流量为运行过程中的过滤阻力而为超滤膜运行初期的过滤阻力；rmax为运行末期的过滤阻力，b和c为空气冲刷流量调整系数，b优选为0.8-0.9，c优选为1.1-1.2。当Qi小于
0.8* [ (Qmax-Qci) * Cr1-1rci) / (rmax-r0) +Q0]时，空气冲刷流量可能不足,超滤膜表面的污染物质不能被有效的冲洗下来。而当Qi大于1.2*[ (Qmax-Q0) * (γ-γ0) / (rmax-r0) +Q0]时，空气冲刷流量可能存在过大的风险，会导致中空丝膜断丝现象的出现。
[0022]过滤阻力是超滤膜运行过程中表征膜过滤性能的常用参数，当超滤膜发生污染时，过滤阻力上升。在UF的一个化学清洗周期内，过滤阻力逐渐上升，将物理清洗中的空气冲刷的流量根据空气冲刷前的过滤阻力进行调整，可以将空气冲刷流量控制在一个更为合理的水平，使空气冲刷流量能够按需供给，超滤膜表面的污染物质更容易被冲洗下来，保证了超滤膜的稳定运行，同时又避免了设置过大的空气冲刷流量导致的中空纤维膜断丝的风险，降低了运行成本。
[0023]本发明对超滤膜处理的原水没有特别的限定，当原水为城市污水处理厂的二次处理水，浊度为2-30NTU，该运行方法的优势更加明显。城市污水处理厂的二次处理水水质波动较大，相比于河水等地表水而言，超滤膜处理污水处理厂的二次处理水时更容易发生污染，在常规的物理清洗的条件下，超滤膜表面的污染物质更不容易被冲刷下来，而在本发明的可变空气冲