专利名称：过滤膜的清洗方法
技术领域：
本发明涉及一种用于处理流体的过滤膜的清洗方法，更具体地说，涉及利用化学清洗剂从过滤膜上清除污染物的恢复性清洗方法。
背景技术：
用于处理流体的分离方法可以包括使用加热或相变的分离方法，和使用过滤膜的分离方法。使用过滤膜的分离方法的优点在于，该方法可以获得水处理的高可靠性，这是因为通过调节膜孔的大小可以轻易而稳定地满足所要求的水纯度。此外，由于使用过滤膜的分离方法不需要加热过程，所以，膜可以与对分离过程有用但可因热而受到不利影响的微生物一起使用。根据操作方法，过滤膜组件可以大致分为抽吸式过滤膜组件和外压式过滤膜组件。将抽吸式过滤膜组件浸没在充满了待处理流体的水罐中。对所述过滤膜的内部施加负压，由此，只有流体穿过每个膜的壁，而诸如杂质和污泥的固体成分则被截留。这种抽吸式过滤膜组件的优点在于，因为不需要使流体循环的设备，所以制造成本较低，并且安装和维修费用降低。然而，抽吸式过滤膜组件的不利之处是，单位时间的通量受到限制。在外压式过滤膜组件的情形中，对待处理流体施加外压，使得只有流体穿过每个膜的壁，而诸如杂质和污泥的固体成分则被截留。虽然外压式过滤膜组件必定需要用于使流体循环的设备，但外压式过滤膜组件中单位时间的通量比抽吸式过滤膜组件中单位时间的通量大。当使用过滤膜组件对悬浮有包括固体成分的污染物的流体进行过滤时，过滤膜会很容易地由于污染物而被污染，由此导致过滤膜低的透水性。因此，必须定期从其上清除污染物以清洗该过滤膜。根据清洗目的，清洗被污染的过滤膜的方法可以大致分为维护性清洗和恢复性清洗。维护性清洗的主要目的是，维持过滤膜的良好的渗透性能。维护性清洗主要通过水处理期间或水处理临时停止后的物理清洗来进行，诸如反冲洗过程或曝气过程。所述反冲洗过程在水处理临时停止期间使空气或水反向流过所述膜，从而从膜的表面清除杂质。 所述曝气过程通过位于膜下方的曝气管喷出的空气产生上升气泡，从而从膜的表面清除杂质。当过滤膜组件因长时间使用所积聚的污染物而出现了膜的渗透性能严重恶化时， 进行恢复性清洗。恢复性清洗的主要目的是，恢复膜的渗透性能。恢复性清洗就是在停止流体过滤过程之后利用化学清洗剂清洗过滤膜。现有技术中的一种恢复性清洗的方法是，与化学清洗剂一起使用热水。一般地说， 过滤膜的表面温度升得越高，则清洗效率就变得越好。因此，使用热水来提高恢复性清洗的清洗效率。为了使用热水，必须额外地提供加热装置，因而由于能耗增加之故，经济效率降低。现有技术中的另一种恢复性清洗的方法是，只使用化学清洗剂，不使用热水。一般地说，在所述污染物中大部分存在有机物质。如果使用碱性清洗剂，那么，可以提高所述有机物质的清除效率。因此，不使用热水，而使用PH为12的强碱性清洗剂来提高所述有机物质的清除效率。然而，强碱性清洗剂可能会导致过滤膜的损坏。特别是，通常用于过滤膜的聚偏1，I" 二氟乙烯在强碱性物质中易被损坏。因此，如果使用强碱性清洗剂进行恢复性清洗，那么，在一定程度上会提高清洗效率，但过滤膜会受到损坏。
发明内容
技术问题因此，本发明是在考虑了上述问题后做出的，本发明的优点是，提供一种过滤膜的清洗方法，该方法能够提高经济效率，并且清洗过程所使用的清洗剂不会损坏过滤膜。本发明其它的优点、目标和特征一部分将在下面的描述中被阐明，一部分对于本领域中的普通技术人员来说审查了下面的描述后会变得显而易见，或者可以通过对本发明的实践而得知。本发明的目标和其它优点可以通过书面说明书及其权利要求书以及附图中具体指出的结构来实现和获得。技术方案为了实现这些目标以及其它优点并且与本发明的目的一致，如在此举例并概括描述的，提供一种过滤膜的清洗方法，该过滤膜在流体过滤过程中被包含无机物质和有机物质的污染物污染，所述清洗方法包括使用pH为6 9的第一清洗液清洗所述过滤膜，以便从该过滤膜上清除所述有机物质；以及使用第二酸性清洗液清洗所述过滤膜，以便从该过滤膜上清除所述无机物质。有益效果本发明所述的过滤膜的清洗方法具有下面的优点。不使用现有技术中所使用的强碱性清洗液，本发明所述的清洗方法使用pH为6 9的第一清洗液，使得可以防止过滤膜被该第一清洗液损坏。另外，不使用现有技术中所使用的热水，本发明所述的清洗方法使用维持在对应于15 40°C的较低温度下的清洗液，由此，考虑到能耗，与使用热水的现有方法相比提高了经济效率。
图1是图示说明本发明的一个实施方案所述的外压式中空纤维膜组件的示意图；图2是图示说明本发明的一个实施方案所述的中空纤维膜的恢复性清洗方法。
具体实施例方式下面将详细述及本发明的优选实施方案，在附图中对其实施例进行了图示说明。 只要可能，在所有附图中，将使用相同的附图标记来指示相同或相似部分。在下文中，将参考附图描述本发明的一个实施方案所述的外压式中空纤维膜组件以及用于该组件的中空纤维膜的清洗方法。
本发明所述的过滤膜清洗方法可以运用于抽吸式中空纤维膜组件中所使用的中空纤维膜以及外压式中空纤维膜组件中所使用的中空纤维膜。此外，本发明所述的过滤膜清洗方法可以运用于平板式膜，也可以容易地运用于在分离方法中所使用的各种过滤膜。图1是图示说明本发明的一个实施方案所述的外压式中空纤维膜组件的示意图。如图1所示，本发明的一个实施方案所述的外压式中空纤维膜组件10包括多个中空纤维膜11、第一密封部12、第二密封部13、组件外壳14、给水入口 15、渗透水出口 16、浓缩水出口 17以及空气入口 18。多个中空纤维膜11组成束，其中各个中空纤维膜11的纵向平行设置。此时，每个中空纤维膜11的两端被密封到第一密封部12和第二密封部13中。中空纤维膜11可以由聚偏1，1_ 二氟乙烯(polyvinylidene fluoride, PVDF)形成，但不限于此。第一密封部12用于密封多个中空纤维膜11中的每个中空纤维膜的一端。在中空纤维膜11的一端，空腔形成为是开口的。因此，渗透过中空纤维膜11的渗透水通过该开口空腔释放到渗透水出口 16。此时，由于第一密封部12密封到组件外壳14的内表面上，因此，流进中空纤维膜11的空腔中的渗透水只排出到渗透水出口 16，不会与待处理的给水混合。第一密封部12可以由热固性树脂(例如，环氧树脂、聚氨酯树脂或硅橡胶)形成。可选择地，所述热固性树脂可以与填料(诸如二氧化硅、炭黑、或氟化碳)混合，以增强第一密封部12的强度，同时减小第一密封部12的固化收缩。第二密封部13用于密封多个中空纤维膜11中的每个中空纤维膜的另一端。在该中空纤维膜11的另一端，空腔形成为是封闭的。像第一密封部12那样，第二密封部13可以只由热固性树脂形成，也可以由混合有填料的热固性树脂形成。另外，第二密封部13具有多个开口 13a，空气通过开口 13a提供给中空纤维膜11，这使得能对中空纤维膜11进行曝气清洗。待处理的给水通过给水入口 15引入组件外壳14中。透过中空纤维膜11并进入中空纤维膜11的空腔中的渗透水通过渗透水出口 16 排出到外部。由于排出渗透水而其固体成分(诸如杂质和淤泥)的浓度变得更高的给水(在下文中，称作“浓缩水”)通过浓缩水出口 17排出到外部。另外，在过滤过程中用于清洗中空纤维膜11的空气通过空气入口 18提供。前述根据本发明的外压式中空纤维膜组件的功能将说明如下。首先，待处理的给水通过给水入口 15引入组件外壳14中。然后，引入组件外壳14中的给水通过泵进行增压， 由此，该给水渗透过中空纤维膜11，然后流入中空纤维膜11的空腔中。因此，渗透过中空纤维膜11的渗透水通过渗透水出口 16排出到外部。另外，浓缩水通过浓缩水出口 17排出到外部，该浓缩水中的固体成分(诸如杂质和淤泥)的浓度由于渗透水的排出而变得更高。随着所述外压式中空纤维膜组件的过滤过程重复几次，给水中所包含的污染物累积在中空纤维膜11上。在这种情形中，即使用泵对给水增压，中空纤维膜11的不良的透水性也是不可避免的。为了克服这个问题，在过滤过程期间或在停止过滤过程之后应该对中空纤维膜11进行物理清洗过程。所述物理清洗过程的一个例子是曝气清洗过程。具体说，当空气通过空气入口 18 引入时，引入的空气通过第二密封部13的多个开口 13a提供给中空纤维膜11，从而可以将中空纤维膜11上积累的污染物从其上清除掉。这个曝气清洗过程可以在过滤过程中进行。 所述物理清洗过程的另一个例子是反冲洗过程。为了对中空纤维膜11进行反冲洗过程，利用预定的泵，将存储在与渗透水出口 16相连的渗透水罐(未示出)中的渗透水引入中空纤维膜11中，由此从中空纤维膜11上清除污染物。该反冲洗过程在过滤过程停止之后进行。即使定期对中空纤维膜11进行物理清洗过程，该中空纤维膜11的透水性也有可能由于中空纤维膜11的长期使用而降低。在这种情形中，可以对中空纤维膜11运用使用化学清洗剂的恢复性清洗过程。图2是图示说明本发明的一个实施方案所述的中空纤维膜的恢复性清洗方法的示意图。如图2所示，将清洗罐600充满清洗液610。通过将中空纤维膜组件100浸没在充满清洗液610的清洗罐600中来进行恢复性清洗过程。在流体过滤过程期间，所述中空纤维膜可能被包括无机或有机物质的各种污染物污染。因此，当进行恢复性清洗过程时，需要改变清洗液610的组成。为了从所述中空纤维膜清除所述有机物质，在pH值为6 9的第一清洗液中清洗该中空纤维膜。然后，在第二酸性清洗液中清洗该中空纤维膜，以便从该中空纤维膜上清除无机物质。在通过所述第一清洗液清洗中空纤维膜之后，使用所述第二清洗液清洗该中空纤维膜。或者，可以在用所述第二清洗液完成清洗之后使用所述第一清洗液来清洗所述中空纤维膜。所述有机物质形成得相对较柔且较厚，而所述无机物质形成得相对较密且较薄。在这一方面，考虑到效率，优选地，首先清除所述有机物质，然后清除所述无机物质。所述第二清洗液可以包括HC1、NH03、H2SO4或柠檬酸。另外，所述第二清洗液的酸浓度可以为0.5-2% (重量)。如果酸浓度低于0.5% (重量)，那么，清除所述无机物质的效率可能降低。同时，如果酸浓度高于2% (重量)，那么，与增加的成本相比，清洗效率并不较高，从而经济效率可能降低。由于所述第二酸性清洗液即使在室温或低于室温时也具有良好的清除无机物质的效率，因此，对于该第二酸性清洗液不需要加热过程。另外，使用所述第二酸性清洗液的清洗过程进行3 9小时。如果该过程的进行少于3小时，那么，清洗效率降低。同时，如果该过程的进行多于9小时，那么，产率降低。优选地，所述第一清洗液的pH为6 9。如果pH小于6，那么，清除所述有机物质的效率降低。同时，如果PH大于9，那么，由聚偏1，1_ 二氟乙烯(PVDF)形成的中空纤维膜受到损坏。更加优选地，所述第一清洗液的PH值不超过8. 5，以防止PVDF受到损坏。所述第一清洗液可以是中性清洗剂，例如，基于硅的清洗剂、基于植物的清洗剂或两相清洗剂。所述中性清洗剂可以是本领域中的技术人员所已知的各种清洗剂。该中性清洗剂的浓度为0.1 0.7% (重量)。如果浓度小于0.1% (重量)，那么，清除所述有机物质的效率可能降低。同时，如果浓度大于0.7% (重量)，那么，与增加的成本相比，清洗效率并不较高，从而经济效率可能降低。所述第一清洗液可以是包含氯组分的中性清洗剂。所述氯组分可以是次氯酸钠 (NaOCl)，但不限于此。优选地，所述第一清洗液的温度范围从15°C到40°C。如果所述第一清洗液的温度低于15°C，那么清除所述有机物质的效率可能降低。同时，如果所述第一清洗液的温度高于 40°C，那么，与清除所述有机物质的效率的增加相比，能耗的增加太大。使用所述第一清洗液的清洗过程可以进行3 9小时。此时，如果少于3小时，则清洗效率可能降低；而如果多于9小时，则产率可能降低。替代现有技术中所使用的强碱性清洗液，本发明中的清洗方法使用pH为6 9的第一清洗液从所述中空纤维膜上清除有机物质污染物，从而可以防止该中空纤维膜受到清洗液的损坏。此外，替代现有技术中所使用的热水，本发明中的清洗方法使用保持在对应于 15 40°C的较低温度下的清洗液，由此，本发明中的能耗比现有技术中的能耗低很多，从而提高了经济效率。可选择地，曝气清洗过程可以与本发明所述的恢复性清洗过程同时进行。就是说，如图2所示，可以额外地提供向清洗罐600供给空气的曝气扩散器(aeration diffuser)800。当曝气扩散器800置于中空纤维膜组件100的下方时，曝气器800可以通过管道 750与空气供给装置700(诸如鼓风机或空气压缩机)相连，其中空气供给装置700用来向曝气扩散器800供给空气。因此，从空气供给装置700排出的空气通过管道750供给曝气扩散器800，然后向中空纤维膜组件100喷射，以实现曝气清洗过程。所述曝气清洗过程可以与使用所述第一清洗液的恢复性清洗过程和/或使用所述第二清洗液的恢复性清洗过程一起进行。可以在管道750中额外地设置加热器900，使得由加热器900加热的空气可以从曝气扩散器800喷射。加热器900可以以缠绕在管道750上的热导线形式形成，但不限于此。 就是说，加热器900可以以能对流过管道750的空气进行加热的任何形式形成。如果从曝气扩散器800喷射由额外设置的加热器900加热的空气，那么，存储在清洗罐600中的所述第一清洗液的温度升高。因此，不需要用于加热所述第一清洗液的额外装置。如上所述，本发明中的恢复性清洗过程可以如图2所示在额外的清洗罐600中进行，但不限于此。在从图1所示的外压式中空纤维膜组件10的组件外壳14排出给水之后， 将所述第一清洗液和所述第二清洗液顺序地供入组件外壳14内，从而进行所述恢复性清洗过程。实施例和对照例1)制备样品从位于韩国首尔的过滤工厂中的中空纤维膜组件收集污染了的中空纤维膜，其中，这些中空纤维膜组件已经工作了 18个月，然后，由收集到的中空纤维膜制备微型中空纤维膜组件样品。2)实施例1使用维持在18°C的中性清洗液(Cleanfil (R) -C0200ppm)对所制得的微型中空纤维膜组件样品清洗3小时，然后，使用维持在18°C的酸性清洗液(1%草酸)清洗6小时。在完成上述清洗过程之后，使用纯水对上述微型中空纤维膜组件样品进行过滤过程，由此计算该中空纤维膜的恢复率。结果示于下面的表1中。所述恢复率可以由下面的方程1来定义。[方程1]
恢复率(％ )=[清洗之后的膜的渗透率/新膜的渗透率]*100此处，“新膜”表示未被污染的新的中空纤维膜。所述渗透率由下面的方程2来定义。[方程2]渗透率(LMH/巴)=通量/TMP (跨膜压差)此处，“通量”表示单位时间段内单位面积的膜上过滤的流体的量，它对应于“升/ (m2*小时)”；而“TMP”表示特定通量所需要的压差，其单位是“巴”。3)实施例2使用维持在18 V的混合清洗液(由中性清洗液(Cleanfi 1 (R) -C0200ppm)和 SOOppm的次氯酸钠(NaOCl)混合而得到)对所制得的微型中空纤维膜组件样品清洗3小时，然后，使用维持在18°C的酸性清洗液(1%草酸)清洗6小时。在完成上述清洗过程之后，使用纯水对上述微型中空纤维膜组件样品进行过滤过程，由此计算该中空纤维膜的恢复率。结果示于下面的表1中。4)对照例1使用维持在18°C的酸性清洗液(1%草酸)对所制得的微型中空纤维膜组件样品清洗6小时。在完成上述清洗过程之后，使用纯水对上述微型中空纤维膜组件样品进行过滤过程，由此计算该中空纤维膜的恢复率。结果示于下面的表1中。5)对照例2使用维持在18°C的混合清洗液(由中性清洗液(Cleanfil (R) -C0200ppm)和酸性清洗液(1%草酸)混合而得到)对所制得的微型中空纤维膜组件样品清洗9小时。在完成上述清洗过程之后，使用纯水对上述微型中空纤维膜组件样品进行过滤过程，由此计算该中空纤维膜的恢复率。结果示于下面的表1中。[表1]
权利要求
1.一种过滤膜的清洗方法，该过滤膜在流体过滤过程中被包含无机物质和有机物质的污染物污染，所述清洗方法包括使用PH为6 9的第一清洗液清洗所述过滤膜，以便从该过滤膜上清除所述有机物质；以及使用第二酸性清洗液清洗所述过滤膜，以便从该过滤膜上清除所述无机物质。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二清洗液包括HC1、NH03、H2S04或柠檬酸。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二清洗液的酸浓度为0.5% 2%(重量)O
4.根据权利要求1所述的方法，其中，使用第二清洗液清洗所述过滤膜的过程进行3 9小时。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一清洗液包括中性清洗剂。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述中性清洗剂为基于硅的清洗剂、基于植物的清洗剂或两相清洗剂。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述中性清洗剂的浓度为0.1 0.7%(重量)。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一清洗液包括含有氯成分的中性清洗剂。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，使用第一清洗液清洗所述过滤膜的过程在15 40°C下进行3 9小时。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，首先进行使用第一清洗液清洗所述过滤膜的过程，其次进行使用第二清洗液清洗所述过滤膜的过程。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，使用第一清洗液清洗所述过滤膜的过程和使用第二清洗液清洗所述过滤膜的过程中的至少一个过程与向所述过滤膜喷射空气的曝气清洗过程同时进行。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，在所述曝气清洗过程中喷射加热的空气。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述过滤膜为中空纤维膜。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述过滤膜由聚偏1，1_二氟乙烯(PVDF)形成。
全文摘要
本发明公开了一种过滤膜的清洗方法，该过滤膜在流体过滤过程中被包含无机物质和有机物质的污染物污染，所述清洗方法包括使用pH为6～9的第一清洗液清洗所述过滤膜，以便从该过滤膜上清除所述有机物质；以及使用第二酸性清洗液清洗所述过滤膜，以便从该过滤膜上清除所述无机物质，其中，本发明的清洗方法使用pH为6～9的第一清洗液替代强碱性清洗液，以便防止所述过滤膜受到损坏，并且还使用维持在较低温度下的所述清洗液替代热水，以便通过减少能耗提高经济效率。
文档编号B01D65/06GK102405093SQ201080017384
公开日2012年4月4日 申请日期2010年4月19日 优先权日2009年4月20日
发明者李光珍 申请人:可隆工业株式会社