浸入式超滤膜堆的离线清洗方法技术

公开了一种浸入式超滤膜堆的离线清洗方法。本发明专利技术分别通过酸洗、碱洗和反冲洗对超滤膜堆进行离线清洗，能简化在线膜池的管路系统；在清洗的过程中采超声波处理，清洗效果好；通过控制器、机械手和超声波单元自动完成超滤膜堆的清洗过程，清洗过程的控制准确性好、清洗效率高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及给水和废水处理与净化的膜
，尤其涉及浸入式超滤膜堆的离线清洗方法。
技术介绍
以下对本专利技术的相关技术背景进行说明，但这些说明并不一定构成本发明的现有技术。膜分离技术是利用膜对混合物中各组分的选择透过性能来分离、提纯和浓缩目的产物的新型分离技术。应用膜分离技术时，物料中的微粒、胶体离子或溶质大分子与膜存在物理化学作用或机械作用，从而在膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞，出现膜污染，导致膜的分离性能减弱，使用寿命缩短。在膜过滤运行过程中，膜通量随运行时间的延长而降低，跨膜压差逐步升高。膜污染必须通过清洗来消除，因此清洗方法的研究成为膜分离技术应用中的一个热点。膜清洗包括物理清洗、化学清洗和生物清洗，物理清洗借助于机械力、声波、热力、光等手段清除杂质，使膜的分离性得到恢复；生物清洗利用微生物分解膜上的污染物，但是容易引起膜发生劣化；化学清洗借助于化学药剂的反应、溶解、乳化、分散、吸附作用清除膜污染。一旦料液与膜接触，膜的污染就开始。当污染发展到由反冲洗、维护清洗不能恢复其性能时，系统就无法正常运行，常规的方法时采用化学清洗剂进行清洗。化学清洗通常分为在线化学清洗和离线化学清洗两类。在线化学清洗通常在膜池的膜组件单元内部进行。这种方法是将指定浓度的化学药剂、通常是将一定浓度的酸和碱分别添加到膜池中，通过一定时间的浸泡来去除膜污染，恢复膜压差和通量。当浸没周期完成后，膜池中的膜组件还需用净水冲刷来去除残留的清洗液。这个过程也许会重复使用不同的清洗液来去除不同污染物，直到膜成功地清洗干净。这种在线清洗方式对原有的膜净水设施和系统会构成影响，对膜池的抗酸碱腐蚀的能力要求较高，尤其是在大系统的膜池结构中，膜池在线化学清洗产生的清洗废水难以及时处理，废水放空返回到前段处理设施也会影响前端处理的运行效果，而且恢复性化学清洗不是连续进行，通常是一周到一个月进行，这样产生的废水不连续而且量大，对相应的水处理系统冲击负荷较大，同时化学药剂用量也较大，化学清洗液重复利用率低，维护和清洗成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种操作简单、维护方便的浸入式超滤膜堆的离线清洗方法。根据本专利技术的浸入式超滤膜堆的离线清洗方法，包括：S1、控制器根据采集的超滤膜堆初始膜通量J1和酸洗池中的酸溶液浓度c1确定酸处理时间t1，然后向机械手和超声单元发送酸处理信号；机械手根据酸处理信号将超滤膜堆置于酸洗池中进行酸洗，超声单元根据酸处理信号对超滤膜堆进行超声波处理；酸洗结束后控制器向机械手和超声单元发送第一终止信号，机械手根据第一终止信号将超滤膜堆从酸洗池中取出，超声单元根据第一终止信号停止超声波处理；S2、控制器根据采集的酸处理后的超滤膜堆膜通量J2和碱洗池中的碱溶液浓度c2确定碱处理时间t2，然后向机械手和超声单元发送碱处理信号；机械手根据碱处理信号将超滤膜堆置于碱洗池中碱洗，超声单元根据碱处理信号对碱溶液进行超声波处理；碱洗结束后控制器向机械手和超声单元发送第二终止信号，机械手根据第二终止信号将超滤膜堆从碱洗池中取出兵放入水洗池中，超声单元根据第二终止信号停止超声波处理；S3、控制器向反冲洗单元、超声单元和膜通量检测单元发送反冲洗信号；反冲洗单元根据反冲洗信号对水洗池中的超滤膜堆进行反冲洗，超声单元根据反冲洗信号对水洗池中的溶液进行超声波处理；膜通量检测单元接收到反冲洗信号之后实时检测超滤膜堆的进水量、排出水量和排出水pH，并将检测到的数据发送至控制器；S4、控制器根据超滤膜堆的进水量、出水量和超滤膜堆的有效面积确定超滤膜堆的膜通量，当超滤膜堆的膜通量不小于预设的膜通量阈值J0、并且排出水pH为7.5～8.5时，控制反冲洗单元和超声单元关闭。优选地，按照如下关系式确定酸处理时间t1：t1=η×J02-J1J0+2×(1+e-A)]]>式中，η为酸处理时间换算系数，η＝0.40～1.60，并且当酸溶液为HCl或HNO3溶液时η＝1.0，当酸溶液为H2SO4溶液时η＝0.65；A为超滤膜堆的有效面积，单位为：m2。优选地，按照如下关系式确定碱处理时间t2：t2=λ×J02-J2J0+2×(1+e-A)]]>式中，λ为碱处理时间换算系数，λ＝0.40～1.60，并且当碱溶液为NaOH或KOH溶液时η＝0.92；A为超滤膜堆的有效面积，单位为：m2。优选地，酸处理信号包括：对酸溶液中超滤膜堆进行超声波处理的第一超声波功率；步骤S1中向机械手和超声单元发送酸处理信号之前进一步包括：根据超滤膜堆的污染物种类、初始膜通量J1和酸洗池中的酸溶液浓度，确定第一超声波功率P1；和/或，碱处理信号包括：对碱溶液中超滤膜堆进行超声波处理的第二超声波功率；步骤S2中向机械手和超声单元发送碱处理信号之前进一步包括：根据超滤膜堆的污染物种类、酸处理后的超滤膜堆膜通量J2和碱溶液浓度，确定第二超声波功率P2；和/或，反冲洗信号包括：对水洗池中超滤膜堆进行超声波处理的第三超声波功率；步骤S3之前进一步包括：根据超滤膜堆的污染物种类和酸处理后的超滤膜堆膜通量J3，确定第三超声波功率P3。优选地，按照如下关系式确定第一超声波功率P1、第二超声波功率P2和第三超声波功率P3：P1=f×(J0-J1)×At12+2×eA]]>P2=f×(J0-J2)×At22+2×e0.75A]]>P3=f×(J0-J3)×A×eA×floor(J3J0+1.24)]]>式中，f为超声波频率，单位为：MHz。优选地，步骤S1进一步包括：实时检测酸溶液的当前pH，确定酸溶液的当前pH与酸溶液初始pH之间的第一变化量ΔpH1；根据第一超声波功率和第一变化量ΔpH1，确定与酸溶液的当前pH对应的第一实时超声波功率P1′；将超声波单元的功率调整至第一实时超声波功率P1′。优选地，步骤S2进一步包括：实时检测碱溶液的当前pH，确定碱溶液的当前pH与碱溶液初始pH之间的第二变化量ΔpH2；根据第二超声波功率和第二变化量ΔpH2，确定与碱溶液的当前pH对应的第二实时超声波功率P2′；将超声波单元的功率调整至第二实时超声波功率P2′。优选地，按照如下关系式确定第一实时超声波功率和第二实时超声波...

【技术保护点】
一种浸入式超滤膜堆的离线清洗方法，其特征在于包括：S1、控制器根据采集的超滤膜堆初始膜通量J1和酸洗池中的酸溶液浓度c1确定酸处理时间t1，然后向机械手和超声单元发送酸处理信号；机械手根据酸处理信号将超滤膜堆置于酸洗池中进行酸洗，超声单元根据酸处理信号对超滤膜堆进行超声波处理；酸洗结束后控制器向机械手和超声单元发送第一终止信号，机械手根据第一终止信号将超滤膜堆从酸洗池中取出，超声单元根据第一终止信号停止超声波处理；S2、控制器根据采集的酸处理后的超滤膜堆膜通量J2和碱洗池中的碱溶液浓度c2确定碱处理时间t2，然后向机械手和超声单元发送碱处理信号；机械手根据碱处理信号将超滤膜堆置于碱洗池中进行碱洗，超声单元根据碱处理信号对超滤膜堆进行超声波处理；碱洗结束后控制器向机械手和超声单元发送第二终止信号，机械手根据第二终止信号将超滤膜堆从碱洗池中取出并放入水洗池中，超声单元根据第二终止信号停止超声波处理；S3、控制器向反冲洗单元、超声单元和膜通量检测单元发送反冲洗信号；反冲洗单元根据反冲洗信号对水洗池中的超滤膜堆进行反冲洗，超声单元根据反冲洗信号对水洗池中的超滤膜堆进行超声波处理；膜通量检测单元接收到反冲洗信号之后实时检测超滤膜堆的进水量、排出水量和排出水pH，并将检测到的数据发送至控制器；S4、控制器根据超滤膜堆的进水量、出水量和超滤膜堆的有效面积确定超滤膜堆的膜通量，当超滤膜堆的膜通量不小于预设的膜通量阈值J0、并且排出水pH为7.5～8.5时，控制反冲洗单元和超声单元关闭。...

【技术特征摘要】
1.一种浸入式超滤膜堆的离线清洗方法，其特征在于包括：
S1、控制器根据采集的超滤膜堆初始膜通量J1和酸洗池中的酸溶液浓
度c1确定酸处理时间t1，然后向机械手和超声单元发送酸处理信号；机械
手根据酸处理信号将超滤膜堆置于酸洗池中进行酸洗，超声单元根据酸处
理信号对超滤膜堆进行超声波处理；酸洗结束后控制器向机械手和超声单
元发送第一终止信号，机械手根据第一终止信号将超滤膜堆从酸洗池中取
出，超声单元根据第一终止信号停止超声波处理；
S2、控制器根据采集的酸处理后的超滤膜堆膜通量J2和碱洗池中的碱
溶液浓度c2确定碱处理时间t2，然后向机械手和超声单元发送碱处理信号；
机械手根据碱处理信号将超滤膜堆置于碱洗池中进行碱洗，超声单元根据
碱处理信号对超滤膜堆进行超声波处理；碱洗结束后控制器向机械手和超
声单元发送第二终止信号，机械手根据第二终止信号将超滤膜堆从碱洗池
中取出并放入水洗池中，超声单元根据第二终止信号停止超声波处理；
S3、控制器向反冲洗单元、超声单元和膜通量检测单元发送反冲洗信
号；反冲洗单元根据反冲洗信号对水洗池中的超滤膜堆进行反冲洗，超声
单元根据反冲洗信号对水洗池中的超滤膜堆进行超声波处理；膜通量检测
单元接收到反冲洗信号之后实时检测超滤膜堆的进水量、排出水量和排出
水pH，并将检测到的数据发送至控制器；
S4、控制器根据超滤膜堆的进水量、出水量和超滤膜堆的有效面积确
定超滤膜堆的膜通量，当超滤膜堆的膜通量不小于预设的膜通量阈值J0、
并且排出水pH为7.5～8.5时，控制反冲洗单元和超声单元关闭。
2.如权利要求1所述的离线清洗方法，其中，按照如下关系式确定
酸处理时间t1：
t1=η×J02-J1J0+2×(1+e-A)]]>式中，η为酸处理时间换算系数，η＝0.40～1.60，并且当酸溶液为HCl
时η＝1.0，当酸溶液为柠檬酸溶液时η＝0.65；A为超滤膜堆的有效面积，
单位为：m2。
3.如权利要求1所述的离线清洗方法，其中，按照如下关系式确定
碱处理时间t2：
t2=λ×J02-J2J0+2×(1+e-A)]]>式中，λ为碱处理时间换算系数，λ＝0.40～1.60，并且当碱溶液为NaOH
或KOH溶液时η＝0.92；A为超滤膜堆的有效面积，单位为：m2。
4.如权利要求2或3所述的离线清洗方法，其中，酸处理信号包括：
对酸洗池中超滤膜堆进行超声波处理的第一超声波功率；步骤S1中向机
械手和超声单元发送酸处理信号之前进一步包括：根据超滤膜堆的污染物
种类、初始膜通量J1和酸洗池中的酸溶液浓度，确定第一超声波功率P1；
和/或，
碱处理信号包括：对碱溶液中超滤膜堆进行超声波处理的第二超声波
功率；步骤S2中向机械手和超声单元发送碱处理信号之前进一步包括：
根据超滤膜堆的污染物种类、酸处理后的超滤膜堆膜通量J2和碱溶液浓
度，确定第...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国宇，王艳芳，任丹，孙娜，马岩，李婧，王柳奎，
申请(专利权)人：北京金泽环境能源技术研究有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11