一种延长平板陶瓷膜使用寿命的方法与流程

文档序号:16915520发布日期:2019-02-19 18:56阅读:539来源:国知局

本发明涉及膜使用寿命技术领域,尤其涉及一种延长平板陶瓷膜使用寿命的方法。



背景技术:

近年来,随着城市化进程的不断加快,水环境污染愈发严重,水资源短缺问题突出。对废水进行有效处理并实现资源化回用,是防治水体污染、缓解水资源短缺的重要途径。膜处理技术以其分离高效、操作方便、设备紧凑、无相变和节能等优点在废水处理与回用领域得到广泛应用。无机陶瓷膜具有其耐腐蚀、耐高温、结构稳定、机械强度大、使用寿命长等优点,因而成为膜处理技术发展研究的热点。然而,因膜污染和膜老化带来的高经济成本始终是制约膜技术发展和应用的难题。因此,如何优化平板陶瓷膜反应器运行参数对减缓膜通量的下降速率是很有必要的,如何对膜污染进行有效控制,让平板陶瓷膜保持高通量的运行,延长平板陶瓷膜的稳定运行周期和膜使用寿命,从而获得较高的产水率,降低运行成本,是我们值得研究的问题。

控制膜污染的方法有改善膜材料性能、膜前预处理、优化过滤条件、膜清洗等。优化过滤条件即优化平板陶瓷膜过滤过程中的运行参数,如:跨膜压差、间歇时间、过滤时间、反冲洗时间、反冲洗周期等。膜清洗包括物理清洗和化学清洗。物理清洗是利用器械的力去除膜表面的污染(主要是浓差极化污染),简单易行。主要有水力冲洗、水气反冲洗、海绵球清洗及目前比较先进的超声波清洗等。但是,物理清洗的作用有限,当膜污染到一定程度,需要进行化学清洗,化学清洗是最为直接高效的控制膜污染问题的方法,遴选合适的清洗剂,优化清洗参数,开发平板陶瓷膜高效清洗方法至关重要。

目前,关于膜污染控制的研究主要集中在有机膜,缺乏针对平板陶瓷膜污染控制的关键技术。虽然关于膜清洗的研究较多,但缺乏针对不同污染物开发的化学清洗技术。因此,目前的技术无法对平板陶瓷膜的使用寿命作出合理预测,对延长平板陶瓷膜使用寿命效果甚微。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种延长平板陶瓷膜使用寿命的方法,且效果好,效率高,易于操作,从而解决了上述问题。

为实现上述目的,本发明提供的一种延长平板陶瓷膜使用寿命的方法包括以下两项关键技术:

(1)平板陶瓷膜运行优化控制关键技术:优化控制平板陶瓷膜反应器运行参数:曝气强度,初始膜通量,过滤时间,间歇时间,水力反冲时间。

(2)平板陶瓷膜高效清洗关键技术:包括物理喷洗;超纯水以第一预定流速和第一预定时间反冲洗;化学清洗;以第二预定流速加入复配清洗液并控制ph在12,温度为室温即可,循环清洗第二预定时间。以第三预定流速和第三预定时间用超纯水冲洗膜内化学药剂残留液。

与现有技术相比,本发明提出的延长平板陶瓷膜使用寿命的方法利用平板陶瓷膜废水处理自控式反应器来实现对运行参数的控制优化,达到减缓膜污染速率的目的;利用清洗泵循环复配药剂清洗和静态浸泡,对膜上的污染物有极好的去除效果。最优工况易于操作,稳定运行周期长,节约成本,产水量高;清洗药剂针对性强,清洗步骤和时间大大简化,无需加热,节省能耗,易于在工业上推广应用。

在一个优选的实施方式中,(1)平板陶瓷膜运行优化控制关键技术,利用平板陶瓷膜自控式反应器实现对操作参数的运行优化控制,关键技术参数如下:曝气强度5l/min,初始膜通量190lmh,过滤时间30min,间歇时间2min,水力反冲时间30s。

在另一个优选的实施方式中,(2)平板陶瓷膜高效清洗关键技术,步骤物理喷洗所用的水为超纯水,用水量为2l。

在另一个优选的实施方式中,(2)平板陶瓷膜高效清洗关键技术,步骤超纯水反冲洗中第一预定流速为1l/min,第一预定时间为3min。

在另一个优选的实施方式中,(2)平板陶瓷膜高效清洗关键技术,步骤化学清洗中第二预定流速为0.5~1l/min,第二预定时间为30min。

在另一个优选的实施方式中,(2)平板陶瓷膜高效清洗关键技术,步骤化学清洗中,复配药剂组合为:十二烷基苯磺酸钠+壬基酚聚氧乙烯醚,且最佳浓度配比为1:3。

在另一个优选的实施方式中,(2)平板陶瓷膜高效清洗关键技术,步骤化学清洗中,清洗泵循环清洗完毕,还需静态浸泡75min。

在另一个优选的实施方式中,(2)平板陶瓷膜高效清洗关键技术,步骤第三预定流速为1l/min,第三预定时间为15min。

具体实施方式:下面结合实例对本发明的延长平板陶瓷膜使用寿命的方法作进一步说明,但不因此限制本发明。

本发明的延长平板陶瓷膜使用寿命的方法包括两项关键控制技术,(1)平板陶瓷膜运行优化控制关键技术通过平板陶瓷膜废水处理自控式反应器来实现;(2)平板陶瓷膜高效清洗关键控制技术在平板陶瓷膜清洗反应器中进行,利用的清洗设备包括清洗泵和膜清洗反应器。

本发明提供了一种延长平板陶瓷膜使用寿命的方法,该方法包括以下两项关键技术:

(1)平板陶瓷膜运行优化控制关键技术:优化控制平板陶瓷膜反应器运行参数:曝气强度,初始膜通量,过滤时间,间歇时间,水力反冲时间。

(2)平板陶瓷膜高效清洗关键技术:包括物理喷洗;超纯水以第一预定流速和第一预定时间反冲洗;化学清洗。以第二预定流速加入复配清洗液并控制ph在12,温度为室温即可,循环清洗第二预定时间。以第三预定流速和第三预定时间用超纯水冲洗膜内化学药剂残留液。

与现有技术相比,本发明提出的延长平板陶瓷膜使用寿命的方法利用平板陶瓷膜废水处理自控式反应器来实现对运行参数的控制优化,达到减缓膜污染速率的目的;利用清洗泵循环复配药剂清洗和静态浸泡,对膜上的污染物有极好的去除效果。最优工况易于操作,稳定运行周期长,节约成本,产水量高;清洗药剂针对性强,清洗步骤和时间大大简化,无需加热,节省能耗,易于在工业上推广应用。

在一个优选的实施方式中,(1)平板陶瓷膜运行优化控制关键技术,利用平板陶瓷膜自控式反应器实现对操作参数的运行优化控制,关键技术参数如下:曝气强度5l/min,初始膜通量190lmh,过滤时间30min,间歇时间2min,水力反冲时间30s。

在另一个优选的实施方式中,(2)平板陶瓷膜高效清洗关键技术,步骤物理喷洗所用的水为超纯水,用水量为2l。

在另一个优选的实施方式中,(2)平板陶瓷膜高效清洗关键技术,步骤超纯水反冲洗中第一预定流速为1l/min,第一预定时间为3min。

在另一个优选的实施方式中,(2)平板陶瓷膜高效清洗关键技术,步骤化学清洗中第二预定流速为0.5~1l/min,第二预定时间为30min。

在另一个优选的实施方式中,(2)平板陶瓷膜高效清洗关键技术,步骤化学清洗中,复配药剂组合为:十二烷基苯磺酸钠+壬基酚聚氧乙烯醚,且最佳浓度配比为1:3。

在另一个优选的实施方式中,(2)平板陶瓷膜高效清洗关键技术,步骤化学清洗中,清洗泵循环清洗完毕,还需静态浸泡75min。

在另一个优选的实施方式中,(2)平板陶瓷膜高效清洗关键技术,步骤第三预定流速为1l/min,第三预定时间为15min。

下面结合具体的实例对本发明作进一步阐述。但是,实例仅用于说明本发明而不构成对本发明范围的限制。

实例1:

工艺:平板陶瓷膜处理市政二级出水;

运行设备:平板陶瓷膜废水处理自控式反应器、平板陶瓷膜清洗反应器;

运行参数:曝气强度5l/min,初始膜通量190lmh,过滤时间30min,间歇时间2min,水力反冲时间30s;

清洗方式:药液循环+静态浸泡:

清洗温度:室温:

清洗时间:每一步骤不同;

清洗液配制:均采用超纯水为溶剂;十二烷基苯磺酸钠和壬基酚聚氧乙烯醚的复配清洗液:二者的摩尔比为十二烷基苯磺酸钠:壬基酚聚氧乙烯醚=1:3,用氢氧化钠调节复配溶液的ph至12;以1l/min流速循环清洗30min;

具体步骤如下:

(1)将全新的平板陶瓷膜放入平板陶瓷膜废水处理自控式反应器中在最优运行参数(即:曝气强度5l/min,初始膜通量190lmh,过滤时间30min,间歇时间2min,水力反冲时间30s)下运行,记录膜通量衰减情况;待通量下降至15lmh,将污染膜从反应器中取出;

(2)将取出的污染膜使用我们开发的平板陶瓷膜高效清洗技术进行清洗,清洗步骤如下:

用2l超纯水喷洗;

超纯水以1l/min流速反冲洗3min;

以1l/min流速加入十二烷基苯磺酸钠和壬基酚聚氧乙烯醚的复配清洗液,用氢氧化钠调节复配溶液的ph至12;以1l/min流速循环清洗30min,温度为室温即可。

以1l/min流速用超纯水冲洗膜内化学药剂残留液,冲洗时间为15min,测平板陶瓷膜的清水通量,计算其清水通量恢复率,至此该平板陶瓷膜完成第一个测试周期;

(3)将清洗过的平板陶瓷膜再次放入平板陶瓷膜废水处理自控式反应器中重复步骤(1),记录其稳定运行周期;重复步骤(2),记录其清水通量恢复率;完成第二个测试周期,如此重复,直至完成第六个测试周期。

实验结果如下表所示:

测试周期及通量清水通量恢复率变化表

根据表中的数据,得出了关于平板陶瓷膜使用寿命的预测公式:y=-0.0013x+115.9,y表示清水通量恢复率(%),x表示平板陶瓷膜使用寿命(即累计运行时间),y=70时,x=35307.69h,合计4.03年。

以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非用于限定本发明的保护范围。因此凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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