CN101321578A - 减少反冲洗量的过程 - Google Patents

Abstract

一种反冲洗膜过滤模块的方法，其中所述模块包括位于容纳给水的容器内的一个或多个膜。该膜具有一个承受过滤作业的透水壁，在该过滤作业中含有污染物的料液被施加到该膜壁的一侧，并且滤液从该膜壁的另一侧排出。该方法包括以下步骤：暂停过滤作业；用气泡将膜表面曝气以从其上清除污垢物；在暂停到容纳给水的容器的料液流的同时重新开始过滤作业，持续一预定时段；再次暂停过滤作业；对膜壁进行液体反冲洗以从其上清除污垢物；将含有所清除的污染物的液体中的至少一些从容纳给水的容器中排出；并且然后重新开始过滤过程。

Description

减少反冲洗量的过程

技术领域

本发明涉及膜过滤过程，尤其涉及在此系统中反冲洗量的减少。更具体地，本发明可以应用于诸如微滤和超滤系统之类的低压膜过滤过程。

背景技术

多孔膜过滤系统需要定期反冲洗膜，以在减小随着杂质逐渐阻塞膜孔而升高的跨膜压(TMP)的同时保持过滤效率和通量。此系统通常包括以膜束或膜阵列的形式位于给水槽里的许多膜。如此，给水被施加到膜的表面，滤液从膜腔排出。一般地，在反冲洗循环过程中，通过加压的气体、液体或者它们两者将杂质从膜孔冲出，并进入到给水槽或给水池中。然后将含有从膜出来的杂质和沉积物的液体从槽中排出或冲走。

因为需要一般以环保的方式处理或再处理从槽中排出的废液，所以认为减少此废液的量在环境影响和成本方面是有利的。

槽的排水或冲洗也需要时间，尤其是在使用大阵列的膜时，这导致了过滤循环的停工时间。为了减小该停工时间，需要大型抽水系统快速排掉槽里的水以及再装满槽。如果槽或池被成排布置并且给水被用来再装满该槽，在该再装满过程的期间可能引起其他池中的水平面降低。这又影响了过滤系统的工作效率。

许多过滤系统还采用气泡曝气法来辅助在清洗过程从多孔膜的表面上冲掉多余的沉积物。为了使此曝气有效，膜必须完全浸入液体中。

一般地，在此系统中的清洗过程包括中止到膜所在的容器的料液(feed liquid)流，继续过滤过程直到槽中液体的水平面到达膜的顶部，用气泡给膜曝气一段时间以将杂质从外膜表面冲掉，然后用液体反冲洗膜孔。然后给槽排水或冲洗以排走含有在曝气和反冲洗过程期间被清除出的杂质的废液。

发明内容

根据一个方面，本发明提供一种反冲洗膜过滤模块的方法，所述模块包括位于容纳给水的容器(feed-containing vessel)内的一个或多个膜，该膜具有一个承受过滤作业的透水壁，在该过滤作业中含有污染物的料液被施加到该膜壁的一侧，并且滤液从该膜壁的另一侧排出，该方法包括：

a)暂停过滤作业；

b)用气泡将膜表面曝气以从其上清除污垢物；

c)在暂停到容纳给水的容器的料液流的同时重新开始过滤作业，持续一预定时段；

d)暂停过滤作业；

e)对膜壁进行液体反冲洗以从其上清除污垢物；

f)将含有所清除的污染物的液体中的至少一些从容纳给水的容器中排出；以及

g)重新开始过滤作业。

优选地，该排出步骤f)包括对该模块或容纳给水的容器进行清扫或排水(drain down)以排出含有所清除的污染物的液体。

本发明利用了在过滤循环结束时将从曝气过程来的废物再处理到膜上的思想，但是包括浓缩废液的过滤步骤，并且然后包括从该模块冲掉被浓缩的固体的液体反冲洗步骤。

根据另一个方面，本发明提供一种反冲洗膜过滤模块的方法，所述模块包括位于容纳给水的容器内的一个或多个膜，该膜具有一个承受过滤作业的透水壁，在该过滤作业中含有污染物的料液被施加到该膜壁的一侧，并且滤液从该膜壁的另一侧排出，该方法包括：

a)暂停过滤作业；

b)用气泡将膜表面曝气以从其上清除污垢物；

c)重新开始过滤作业，持续一预定时段；

d)暂停过滤作业；

e)将该模块或容纳给水的容器中的至少一部分液体排出；

f)对膜壁进行液体反冲洗以从其上清除污垢物；

g)将含有所清除的污染物的液体中的至少一些从容纳给水的容器中排出；以及

h)重新开始过滤作业。

应理解，步骤d)和e)可以在顺序上互换。

优选地，该排出步骤g)包括对该模块或容纳给水的容器进行清扫或排水以排出包含所清除的污染物的液体。

根据另一个方面，本发明提供一种反冲洗膜过滤模块的方法，所述模块包括位于容纳给水的容器内的一个或多个膜，该膜具有一个承受过滤作业的透水壁，在该过滤作业中含有污染物的料液被施加到该膜壁的一侧，并且滤液从该膜壁的另一侧排出，该方法包括：

a)在继续过滤作业的同时暂停将料液供应到容纳给水的容器，持续一预定时段；

b)暂停过滤作业；

c)用气泡将膜表面曝气以从其上清除污垢物；

d)在继续暂停到容纳给水的容器的料液流的同时重新开始过滤作业，持续另一预定时段；

e)暂停过滤作业；

f)对膜壁进行液体反冲洗以从其上清除污垢物；

g)将包含所清除的污染物的液体中的至少一些从容纳给水的容器中排出；以及

h)重新开始过滤作业。

本发明的过程可适用于加压的过滤过程和淹没式非加压的过滤过程。

附图说明

图1显示了一般的反冲洗过程和本发明的一个实施方案的减量反冲洗过程的跨膜压变化与时间的曲线图。

具体实施方式

现将仅通过举例的方式来说明本发明的优选的实施方案。

在本优选的实施方案中，反冲洗被施加到位于给水槽中的膜。该膜按通常的方式固定并且从至少一个蓄水池(header)延伸以形成一个膜模块，同时该模块位于该给水槽中。该膜包括一个承受过滤作业的透水壁，在该过滤作业中含有污染物的给水被施加到该膜壁的一侧，并且通过在整个壁上施加压力差而将滤液从该膜壁的另一侧排出。

根据一个优选实施方案，反冲洗过程中的步骤如下：

1.暂停过滤作业。

2.进行气泡冲洗从而将固体从膜表面冲掉，并且将这些转换成在膜周围的液体中的悬浮物。

3.重新过滤作业而不添加料液，使得模块箱或槽中的料液水平面降低到低水平面，并且含有悬浮颗粒的液体被过滤到膜上。可以继续这个过程直到过滤所有的液体或者仅过滤部分液体。

4.然后以与渗透流相反的方向进行液体反冲洗，从而将松散附着的固体从膜表面冲洗进排干的或部分排干的槽或容器。

5.然后排干该槽并再注满该槽，以正常的循环重新开始过滤。

该反冲洗过程的优选形式的结果是具有相应减少的量的更加集中的反冲洗流。这减少了废物处理成本并且增加了水回收。

可以以固定的过滤流(随着可用的膜区域减少，增加跨膜压(TMP))或者以调整的流进行过滤-下降步骤(filter-down step)(步骤3)，在该调整的流中，过滤流随着水平面降低而减少以维持固定或更加可控的TMP。

根据时间和固体浓度，可以改变在过滤下降步骤(3)期间容器槽中的液体所减少到的低水平面。如果过滤下降继续到暴露的膜区域的末端的水平，那么必须减少过滤流以将跨膜压保持在可接受的水平，并且反冲洗过程所花的时间会更长(更长的反冲洗停工时间)，但是，固体浓度会最大而反冲洗量会最小。另一方面，可以在更短时间内完成过滤下降到例如膜的一半的水平面，但是导致更高的反冲洗量以及在反冲洗中更低的固体浓度。

上面的实施方案中所描述的基本过程的附加变化是可能的，例如，在步骤2之后的一段限定的时间内利用添加给水来回复到正常过滤。选择该时段以保证从膜表面洗掉的固体中的大部分在曝气步骤中被沉积在膜上。然后槽(或模块箱)会通常包含具有正常给水固体浓度的大部分料液。然后可以将料液从模块箱或槽中排出并且作为未处理的料液回收(通过将它返回给水槽或循环到邻近的池等)。然后可以开始本过程的液体反冲洗步骤4，将排出的固体冲洗进空槽(或半空槽)中，并且重新开始正常过滤。这使得过滤步骤或将洗掉的固体重新沉积在膜表面上能够以正常的过滤流产生，或至少能够以比整个过滤下降步骤所能获得的过滤流更高的过滤流产生。

根据本发明的另一个实施方案，反冲洗过程的步骤如下：

1.暂停将料液供应到过滤系统；

2.在暂停料液以将在膜的供给侧的液面降低到预定水平面的同时，继续过滤作业。该预定水平面一般在膜高度的2/3到恰低于膜封装(membrane potting)的顶部之间。

3.暂停过滤过程；

4.进行气泡冲洗从而将固体从膜表面冲掉，并且将这些固体转换成在膜周围的液体中的悬浮物。

3.重新开始过滤过程而不添加料液，使得在模块箱或槽中的料液水平面降低到低水平面，并且含有悬浮颗粒的液体被过滤到膜上。这个过程可以继续直到过滤所有的液体或仅部分过滤液体。

4.然后在与渗透流相反的方向上进行液体反冲洗，从而将松散附着的固体从膜表面冲洗进该排干的或部分排干的槽或容器。

5.然后排干该槽并且用料液再注满该槽，以正常循环重新开始过滤。

图1的曲线示出了在一般的反冲洗过程和上面的实施方案的减量的反冲洗过程之间的对比。对于本实施方案的反冲洗过程，与一般的已知的反冲洗过程相比，反冲洗液消耗量降低了至少约30％。

应理解，可得到本发明的更多的实施方案和实施例，而不偏离所述的本发明的精神或范围。

Claims (18)

1.一种反冲洗膜过滤模块的方法，所述模块包括位于容纳给水的容器内的一个或多个膜，该膜具有一个承受过滤作业的透水壁，在该过滤作业中含有污染物的料液被施加到该膜壁的一侧，并且滤液从该膜壁的另一侧排出，该方法包括：

a)暂停过滤作业；

b)用气泡将膜表面曝气以从其上清除污垢物；

c)在暂停到容纳给水的容器的料液流的同时重新开始过滤作业，持续一预定时段；

d)暂停过滤作业；

e)对膜壁进行液体反冲洗以从其上清除污垢物；

f)将含有所清除的污染物的液体中的至少一些从容纳给水的容器中排出；以及

g)重新开始过滤作业。

2.根据权利要求1的方法，其中步骤c)的该预定时段由相对于所述膜的所需给水的水平面决定。

3.根据权利要求1或2的方法，其中步骤c)包括控制从该系统出来的滤液流，使得在整个所述膜壁上的跨膜压在所述预定时段期间保持低于一个预定值。

4.根据权利要求3的方法，其中该跨膜压保持基本固定。

5.根据权利要求1的方法，其中该排出步骤f)包括对该容纳给水的容器进行清扫或排水。

6.一种反冲洗膜过滤模块的方法，所述模块包括位于容纳给水的容器内的一个或多个膜，该膜具有一个承受过滤作业的透水壁，在该过滤作业中含有污染物的料液被施加到该膜壁的一侧，并且滤液从该膜壁的另一侧排出，该方法包括：

a)暂停过滤作业；

b)用气泡将膜表面曝气以从其上清除污垢物；

c)重新开始过滤作业，持续一预定时段；

d)暂停过滤作业；

e)将该模块或容纳给水的容器中的至少一部分液体排出；

f)对膜壁进行液体反冲洗以从其上清除污垢物；

g)将含有所清除的污染物的液体中的至少一些从容纳给水的容器中排出；以及

h)重新开始过滤作业。

7.根据权利要求6的方法，其中步骤c)的该预定时段由相对于所述膜的所需料液的水平面决定。

8.根据权利要求6或7的方法，其中步骤c)包括控制从该系统出来的滤液流，使得在整个所述膜壁上的跨膜压在所述预定时段期间保持低于一个预定值。

9.根据权利要求8的方法，其中该跨膜压保持基本固定。

10.根据权利要求6的方法，其中该排出步骤e)包括对该容纳给水的容器进行清扫或排水。

11.根据权利要求6的方法，其中该排出步骤g)包括对该容纳给水的容器进行清扫或排水。

12.根据权利要求6的方法，其中步骤d)和e)在顺序上互换。

13.一种反冲洗膜过滤模块的方法，所述模块包括位于容纳给水的容器内的一个或多个膜，该膜具有一个承受过滤作业的透水壁，在该过滤作业中含有污染物的料液被施加到该膜壁的一侧，并且滤液从该膜壁的另一侧排出，该方法包括：

a)在继续过滤作业的同时暂停将料液供应到容纳给水的容器，持续一预定时段；

b)暂停过滤作业；

c)用气泡将膜表面曝气以从其上清除污垢物；

d)在继续暂停到容纳给水的容器的料液流的同时重新开始过滤作业，持续另一预定时段；

e)暂停过滤作业；

f)对膜壁进行液体反冲洗以从其上清除污垢物；

g)将包含所清除的污染物的液体中的至少一些从容纳给水的容器中排出；以及

h)重新开始过滤作业。

14.根据权利要求13的方法，其中该排出步骤g)包括对该容纳给水的容器进行清扫或排水。

15.根据权利要求13的方法，其中步骤a)的该预定时段由相对于所述膜的所需料液的水平面决定。

16.根据权利要求13的方法，其中步骤d)的该另一预定时段由相对于所述膜的所需料液的水平面决定。

17.根据权利要求13、权利要求15或权利要求16的方法，其中步骤d)包括控制从该系统出来的滤液流，使得在整个所述膜壁上的跨膜压在所述预定时段期间保持低于一个预定值。

18.根据权利要求17的方法，其中该跨膜压保持基本固定。