CN116216849A - 一种海水淡化厂双膜工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海水淡化厂双膜工艺方法，包括超滤膜材料选择、制超滤膜准备、超滤膜组件结构、调节水温、操作压力调节、超滤膜组件运行、清洗超滤膜组件以及超滤膜组件的保管，所述超滤膜材料的选择为选择聚偏氟乙烯为原材料，聚偏氟乙烯具有较强的抗氧化性、较好的化学稳定性、柔韧性好、延展性强的特性，聚偏氟乙烯并且还具有耐污染、易清洗的特点；所述制超滤膜准备包括非溶剂致相分离法。本发明利用双膜法工艺，占地面积小，过滤精度高，并且能去除细菌，出水水质稳定，污染物去除率较高，超滤膜的抗氧化性强，化学稳定性好，柔韧性好，延展性强，耐污染，易清洗。
Description
技术领域
本发明涉及双膜工艺技术领域，尤其涉及一种海水淡化厂双膜工艺方法。
背景技术
膜是一种采用物理方法的高效过滤单元，指在一种流体相内或是在两种流体相之间有一层薄的凝聚相，它把流体相分隔为互不相通的两部分，并能使这两部分之间产生传质作用，膜按截留的孔径分为微滤、超滤、纳滤和反渗透膜。
传统过滤技术，占地面积大，过滤精度低，无法去除细菌，出水水质不稳定，污染物去除率较低，这些传统技术的弊端亟需解决。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中以下缺点，传统过滤技术，占地面积大，过滤精度低，无法去除细菌，出水水质不稳定，污染物去除率较低，基于上述问题，而提出的一种海水淡化厂双膜工艺方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种海水淡化厂双膜工艺方法，包括超滤膜材料选择、制超滤膜准备、超滤膜组件结构、调节水温、操作压力调节、超滤膜组件运行、清洗超滤膜组件以及超滤膜组件的保管，所述超滤膜材料的选择为选择聚偏氟乙烯为原材料，聚偏氟乙烯具有较强的抗氧化性、较好的化学稳定性、柔韧性好、延展性强的特性，聚偏氟乙烯并且还具有耐污染、易清洗的特点；
所述制超滤膜准备包括非溶剂致相分离法，把乙二醇单甲醚作为添加剂，N-二甲基乙酰胺作为溶剂，将聚偏氟乙烯和乙二醇单甲醚添加到N-二甲基乙酰胺中，并进行搅拌溶解，形成均相溶液，之后缓慢向均相溶液中添加水，把溶剂萃取出来，形成以聚偏氟乙烯为连续相、水为分散相的两相结构，去除溶剂和添加剂后得到具有一定孔结构的中空纤维膜；
所述制超滤膜准备还包括热致相分离法，把正丁醇作为稀释剂，将聚偏氟乙烯和正丁醇进行搅拌混合并进行高温处理，在高温时会形成均相溶液，将混合物溶液制成中空纤维并通过冷却使溶液发生相分离，利用水作为溶剂萃取除去正丁醇得到中空纤维膜，在非溶剂致相分离法的基础上，采用热致相分离法得到超滤膜，在中空纤维膜表面复合一层同材质致密层，使超滤膜兼具两种方法的优点。
优选的，所述超滤膜包括一层表面非常薄而致密的分离皮层以及该皮层底下多孔的支撑层构成，致密皮层为功能层，具有过滤和截留污染物的作用。
优选的，所述超滤膜组件结构采用外压式组件结构，超滤膜的比表面积大于内压膜，相同条件下产水量更大，所形成的组件流道宽阔通畅，不易污堵，抗冲击性更强，污物附着在膜的外壁，反向冲洗容易脱落，容易排出，清洗更加方便，可以采用气水双洗，减少自耗水用量，提高产水率。
优选的，所述调节水温包括控制合适的水温，水温是影响超滤膜过滤性能的重要指标之一，水温升高，水粘度减小，产水量增加，相反的，水温降低，水粘度增加，产水量减少，水温每改变1℃，超滤膜通量改变2%左右。
优选的，所述操作压力调节为操作压力指膜***的进水压力、浓水压力与产水压力，所述超滤膜组件结构允许的最大进水压力为300kPa，在***运行过程中，同时关注浓水压力及产水压力，超滤膜允许最大跨膜压差（TMP）为200kPa。
优选的，所述超滤膜组件运行包括错流过滤方式以及死端过滤方式，在错流过滤方式中，部分进水透过超滤膜表面成为产水，另一部分则夹带杂质排出成为浓水。
优选的，所述清洗超滤膜组件包括物理清洗、化学清洗以及维护性清洗，所述物理清洗包括正洗和反洗，所述正洗无过滤作用，当清水以一定流速通过纤维外侧，可将超滤膜外侧污染物洗出，所述反洗与过滤过程逆向，在一定压力下，使清水由原产水侧向原料液侧渗透，进料液侧的污染物及渗入微孔中的阻塞物即被洗出。
优选的，所述物理清洗还包括浸泡以及气、水反洗，所述浸泡包括将超滤膜组件利用清水或药液浸泡，浸泡可使污染物疏松，一定时间的浸泡往往是去除污染的有效方法，所述气、水反洗包括在超滤膜组件反洗的同时，从进水口通入一定量压缩空气，中空纤维膜会由于上升气流的作用而摆动，实现相互摩擦碰撞，从而使中空纤维膜表面附着的污染物剥离脱落，从排污口排出。
优选的，所述超滤膜组件的保管其使用后保管方式包括将***停机1～7天，超滤膜组件内充入10～100ppmNaClO溶液，7～30天，充入1%NaHSO3溶液，30天以上，充入1%NaHSO3溶液，需定期更换，保证内部溶液pH大于3。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、利用双膜法工艺，占地面积小，过滤精度高，并且能去除细菌，出水水质稳定，污染物去除率较高；
2、超滤膜的抗氧化性强，化学稳定性好，柔韧性好，延展性强，耐污染，易清洗；
3、超滤膜产品采用外压式组件结构，具有超滤膜的比表面积大于内压膜，相同条件下产水量更大，所形成的组件流道宽阔通畅，不易污堵，抗冲击性更强，污物附着在膜的外壁，反向冲洗容易脱落，容易排出，可以采用气水双洗，减少自耗水用量，提高产水率。
附图说明
图1为本发明提出的一种海水淡化厂双膜工艺方法中超滤膜组件运行方式的框图；
图2为本发明提出的一种海水淡化厂双膜工艺方法中清洗超滤膜组件的原理框图。
实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-2，一种海水淡化厂双膜工艺方法，包括超滤膜材料选择、制超滤膜准备、超滤膜组件结构、调节水温、操作压力调节、超滤膜组件运行、清洗超滤膜组件以及超滤膜组件的保管，超滤膜材料的选择为选择聚偏氟乙烯为原材料，聚偏氟乙烯具有较强的抗氧化性、较好的化学稳定性、柔韧性好、延展性强的特性，聚偏氟乙烯并且还具有耐污染、易清洗的特点。
制超滤膜准备包括非溶剂致相分离法，把乙二醇单甲醚作为添加剂，N-二甲基乙酰胺作为溶剂，将聚偏氟乙烯和乙二醇单甲醚添加到N-二甲基乙酰胺中，并进行搅拌溶解，形成均相溶液，之后缓慢向均相溶液中添加水，把溶剂萃取出来，形成以聚偏氟乙烯为连续相、水为分散相的两相结构，去除溶剂和添加剂后得到具有一定孔结构的中空纤维膜。
制超滤膜准备还包括热致相分离法，把正丁醇作为稀释剂，将聚偏氟乙烯和正丁醇进行搅拌混合并进行高温处理，在高温时会形成均相溶液，将混合物溶液制成中空纤维并通过冷却使溶液发生相分离，利用水作为溶剂萃取除去正丁醇得到中空纤维膜，在非溶剂致相分离法的基础上，采用热致相分离法得到超滤膜，在中空纤维膜表面复合一层同材质致密层，使超滤膜兼具两种方法的优点。
超滤膜包括一层表面非常薄而致密的分离皮层以及该皮层底下多孔的支撑层构成，致密皮层为功能层，具有过滤和截留污染物的作用，影响超滤膜性能的因素主要有超滤膜材料、超滤膜组件结构、温度、操作压力、进水浊度等，超滤膜组件结构采用外压式组件结构，超滤膜的比表面积大于内压膜，相同条件下产水量更大，所形成的组件流道宽阔通畅，不易污堵，抗冲击性更强，污物附着在膜的外壁，反向冲洗容易脱落，容易排出，清洗更加方便，可以采用气水双洗，减少自耗水用量，提高产水率。
调节水温包括控制合适的水温，水温是影响超滤膜过滤性能的重要指标之一，水温升高，水粘度减小，产水量增加，相反的，水温降低，水粘度增加，产水量减少，水温每改变1℃，超滤膜通量改变2%左右。
操作压力调节为超滤膜***的进水压力、浓水压力与产水压力，超滤膜组件结构允许的最大进水压力为300kPa，在***运行过程中，同时关注浓水压力及产水压力，超滤膜允许最大跨膜压差（TMP）为200kPa，进水水质是影响超滤膜***运行稳定好坏的重要因素之一，当进水水质越好时，超滤膜污染速率越低，清洗周期越久，当进水水质越差，越易引起超滤膜的堵塞，超滤膜的清洗周期越频繁。
超滤膜组件运行包括错流过滤方式以及死端过滤方式，在错流过滤方式中，部分进水透过超滤膜表面成为产水，另一部分则夹带杂质排出成为浓水，死端过滤能耗低，但超滤膜表面的污染速度较快，原水水质较好时可以采用死端过滤的运行方式，错流过滤由于需要将浓水回流或排放，因而能耗较高，当原水水质较差，悬浮物含量较高时，可以采用错流过滤的运行方式，可以有效降低超滤膜表面的污染，维持较长的工作时间。
超滤膜***进行过滤工作时，进水中的胶体、悬浮物及大分子有机物等杂质会被截留在超滤膜表面，随着时间的推移，超滤膜表面的杂质层厚度的增长，加大了过流阻力，跨膜压差将随之上升，当跨膜压差上升到一定程度时，就需要对超滤膜进行清洗，防止污染物在超滤膜上过度沉积，维持膜丝正常的产水能力，在过滤料液过程中，膜表面会受到不同程度的各种污染，需要对超滤膜进行清洗。
清洗超滤膜组件包括物理清洗、化学清洗以及维护性清洗，物理清洗包括正洗和反洗，正洗无过滤作用，是用清水将组件内残余料去除，当清水以一定流速通过纤维外侧，可将超滤膜外侧污染物洗出，此时，浓水阀门全开，产水阀门全闭，清洗时间视具体情况而定，反洗与过滤过程逆向，在一定压力下，使清水由原产水侧向原料液侧渗透，进料液侧的污染物及渗入微孔中的阻塞物即被洗出，在实际操作中，可以通过对跨膜压差、累计工作时间、膜通量等参数的监控来确定反洗频率、强度。
物理清洗还包括浸泡以及气、水反洗，浸泡包括将超滤膜组件利用清水或药液浸泡，浸泡可使污染物疏松，一定时间的浸泡往往是去除污染的有效方法，气、水反洗包括在超滤膜组件反洗的同时，从进水口通入一定量压缩空气，中空纤维膜会由于上升气流的作用而摆动，实现相互摩擦碰撞，从而使中空纤维膜表面附着的污染物剥离脱落，从排污口排出。
在多数情况下，可采用物理清洗方法对中空纤维膜达到较好的去污效果，如物理清洗不理想，则需进行化学清洗，一般30～90天进行化学清洗一次，化学清洗采用常用的杀菌性能优异的水处理药剂如次氯酸钠或者二氧化氯等进行***杀菌处理，采用次氯酸钠或氢氧化钠溶液去除有机物污染，采用酸或EDTA钠盐溶液去除无机盐结垢等污染，使膜通量得到恢复，化学清洗则包括以下步骤：
S1：碱清洗：用氢氧化钠（pH=12）溶液，在膜***内部低压（＜0.05MPa）循环20min，浸泡20～40min后，用水清洗至中性，固体碱必须充分溶解后，再进行配制；
S2：次氯酸钠清洗：用：300～3000ppm次氯酸钠水溶液清洗40～60min，此清洗剂适用于微生物污染，一般工业品次氯酸钠为10%有效氯；
S3：稀酸清洗：用氯化氢溶液（pH=2）清洗浸泡40～60min，此清洗剂适用于无机污染，如：高硬度水质，一般按氯化氢产品浓度 30%计，除了使用氯化氢，还可以使用草酸（0.3%）、柠檬酸（1%～2%）、硝酸（pH=2）等进行清洗，EDTA钠盐，可采用二钠盐、四钠盐，一般浓度为0.5%～2.0%。
维护性清洗基本过程同化学清洗，只是清洗过程的时间短一些，而且药剂浓度低于化学清洗，一般1～3天进行一次维护性清洗。
超滤膜组件的保管其未使用保管方式包括：置于阴凉处，避免阳光直射，防止紫外线照射（阳光直射和紫外照射会对膜管和密封造成不可修复的损害）、存放温度5～35℃，严禁排放膜组件内部的保护液。
超滤膜组件的保管其使用后保管方式包括将***停机1～7天，超滤膜组件内充入10～100ppmNaClO溶液，7～30天，充入1%NaHSO3溶液，30天以上，充入1%NaHSO3溶液，需定期更换，保证内部溶液pH大于3，长期停机时，超滤膜组件需先经过次氯酸钠溶液药洗后，再注入1%NaHSO3溶液，超滤膜组件保护液为NaHSO3溶液，其pH应在3～6之间，通常，NaHSO3易被氧化成H2SO4，pH会有所下降，pH＜3时应重新更换保护液，在天气寒冷时，避免超滤膜组件冻结，防止造成无法恢复的损伤。
本发明中，利用双膜法工艺，占地面积小，过滤精度高，并且能去除细菌，出水水质稳定，污染物去除率较高，超滤膜的抗氧化性强，化学稳定性好，柔韧性好，延展性强，耐污染，易清洗，超滤膜产品采用外压式组件结构，具有超滤膜的比表面积大于内压膜，相同条件下产水量更大，所形成的组件流道宽阔通畅，不易污堵，抗冲击性更强，污物附着在膜的外壁，反向冲洗容易脱落，容易排出，可以采用气水双洗，减少自耗水用量，提高产水率。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种海水淡化厂双膜工艺方法，包括超滤膜材料选择、制超滤膜准备、超滤膜组件结构、调节水温、操作压力调节、超滤膜组件运行、清洗超滤膜组件以及超滤膜组件的保管，其特征在于，所述超滤膜材料的选择为选择聚偏氟乙烯为原材料，聚偏氟乙烯具有较强的抗氧化性、较好的化学稳定性、柔韧性好、延展性强的特性，聚偏氟乙烯并且还具有耐污染、易清洗的特点；
所述制超滤膜准备包括非溶剂致相分离法，把乙二醇单甲醚作为添加剂，N-二甲基乙酰胺作为溶剂，将聚偏氟乙烯和乙二醇单甲醚添加到N-二甲基乙酰胺中，并进行搅拌溶解，形成均相溶液，之后缓慢向均相溶液中添加水，把溶剂萃取出来，形成以聚偏氟乙烯为连续相、水为分散相的两相结构，去除溶剂和添加剂后得到具有一定孔结构的中空纤维膜；
所述制超滤膜准备还包括热致相分离法，把正丁醇作为稀释剂，将聚偏氟乙烯和正丁醇进行搅拌混合并进行高温处理，在高温时会形成均相溶液，将混合物溶液制成中空纤维并通过冷却使溶液发生相分离，利用水作为溶剂萃取除去正丁醇得到中空纤维膜，在非溶剂致相分离法的基础上，采用热致相分离法得到超滤膜，在中空纤维膜表面复合一层同材质致密层，使超滤膜兼具两种方法的优点。
2.根据权利要求1所述的一种海水淡化厂双膜工艺方法，其特征在于，所述超滤膜包括一层表面非常薄而致密的分离皮层以及该皮层底下多孔的支撑层构成，致密皮层为功能层，具有过滤和截留污染物的作用。
3.根据权利要求1所述的一种海水淡化厂双膜工艺方法，其特征在于，所述超滤膜组件结构采用外压式组件结构，超滤膜的比表面积大于内压膜，相同条件下产水量更大，所形成的组件流道宽阔通畅，不易污堵，抗冲击性更强，污物附着在膜的外壁，反向冲洗容易脱落，容易排出，清洗更加方便，可以采用气水双洗，减少自耗水用量，提高产水率。
4.根据权利要求1所述的一种海水淡化厂双膜工艺方法，其特征在于，所述调节水温包括控制合适的水温，水温是影响超滤膜过滤性能的重要指标之一，水温升高，水粘度减小，产水量增加，相反的，水温降低，水粘度增加，产水量减少，水温每改变1℃，超滤膜通量改变2%左右。
5.根据权利要求1所述的一种海水淡化厂双膜工艺方法，其特征在于，所述操作压力调节为操作压力指膜***的进水压力、浓水压力与产水压力，所述超滤膜组件结构允许的最大进水压力为300kPa，在***运行过程中，同时关注浓水压力及产水压力，超滤膜允许最大跨膜压差（TMP）为200kPa。
6.根据权利要求1所述的一种海水淡化厂双膜工艺方法，其特征在于，所述超滤膜组件运行包括错流过滤方式以及死端过滤方式，在错流过滤方式中，部分进水透过超滤膜表面成为产水，另一部分则夹带杂质排出成为浓水。
7.根据权利要求1所述的一种海水淡化厂双膜工艺方法，其特征在于，所述清洗超滤膜组件包括物理清洗、化学清洗以及维护性清洗，所述物理清洗包括正洗和反洗，所述正洗无过滤作用，当清水以一定流速通过纤维外侧，可将超滤膜外侧污染物洗出，所述反洗与过滤过程逆向，在一定压力下，使清水由原产水侧向原料液侧渗透，进料液侧的污染物及渗入微孔中的阻塞物即被洗出。
8.根据权利要求7所述的一种海水淡化厂双膜工艺方法，其特征在于，所述物理清洗还包括浸泡以及气、水反洗，所述浸泡包括将超滤膜组件利用清水或药液浸泡，浸泡可使污染物疏松，一定时间的浸泡往往是去除污染的有效方法，所述气、水反洗包括在超滤膜组件反洗的同时，从进水口通入一定量压缩空气，中空纤维膜会由于上升气流的作用而摆动，实现相互摩擦碰撞，从而使中空纤维膜表面附着的污染物剥离脱落，从排污口排出。
9.根据权利要求1所述的一种海水淡化厂双膜工艺方法，其特征在于，所述超滤膜组件的保管其使用后保管方式包括将***停机1～7天，超滤膜组件内充入10～100ppmNaClO溶液，7～30天，充入1%NaHSO3溶液，30天以上，充入1%NaHSO3溶液，需定期更换，保证内部溶液pH大于3。
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