RU2432985C1 - Method of recovery of ultra filtration membrane elements made of hollow fibres - Google Patents
Method of recovery of ultra filtration membrane elements made of hollow fibres Download PDFInfo
- Publication number
- RU2432985C1 RU2432985C1 RU2010109460/05A RU2010109460A RU2432985C1 RU 2432985 C1 RU2432985 C1 RU 2432985C1 RU 2010109460/05 A RU2010109460/05 A RU 2010109460/05A RU 2010109460 A RU2010109460 A RU 2010109460A RU 2432985 C1 RU2432985 C1 RU 2432985C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ferrocyanide
- membrane
- membrane element
- transition metal
- ultra filtration
- Prior art date
Links
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области водоподготовки и очистки воды и может быть использовано при очистке промышленных сточных вод, содержащих микро- и коллоидные частицы вредных, токсичных, высокомолекулярных органических веществ, радиоактивных отходов, а также микроорганизмы, бактерии и вирусы.The invention relates to the field of water treatment and water purification and can be used in the treatment of industrial wastewater containing micro- and colloidal particles of harmful, toxic, high molecular weight organic substances, radioactive waste, as well as microorganisms, bacteria and viruses.
Очистка воды микро- и ультрафильтрацией широко используется во всем мире, особенно в последнее десятилетие, в связи с появлением высокопроизводительных мембранных элементов, что позволяет сохранить естественный состав воды при незначительном количестве ее потерь. В этом направлении является особенно перспективным использование ультрафильтрационных мембранных элементов из полых волокон и организация процесса ультрафильтрации в тупиковом режиме, позволяющем значительно экономить энергию и производственные площади. Для регенерации мембранных элементов и удаления образовавшихся на них отложений их периодически кратковременно промывают обратным потоком фильтрата, после чего возобновляют ультрафильтрацию.Water purification by micro- and ultrafiltration is widely used all over the world, especially in the last decade, in connection with the advent of high-performance membrane elements, which allows to preserve the natural composition of water with a small amount of its losses. In this direction, the use of ultrafiltration membrane elements made of hollow fibers and the organization of the ultrafiltration process in a dead-end mode, which significantly saves energy and production area, is especially promising. To regenerate the membrane elements and remove the deposits formed on them, they are periodically washed briefly with a reverse flow of the filtrate, after which ultrafiltration is resumed.
Для интенсификации регенерации в напорный канал мембранного элемента вводят сжатый воздух (Шиненкова Н.А. и др. Применение микроультрафильтрации для очистки вод, Серия Критические технологии. Мембраны, 2005, №4 (28), с.с.21-25).To intensify regeneration, compressed air is introduced into the pressure channel of the membrane element (Shinenkova N.A. et al. Application of microfiltration for water treatment, Critical Technologies Series. Membranes, 2005, No. 4 (28), pp. 21-25).
Однако только лишь регулярная обратноточная промывка, даже интенсифицированная сжатым воздухом, не позволяет полностью восстановить производительность мембранного элемента. Для этого необходима периодическая мойка мембранных элементов с помощью химических реагентов и моющих растворов.However, only regular backflow washing, even intensified by compressed air, does not completely restore the performance of the membrane element. This requires periodic washing of the membrane elements using chemicals and detergents.
Известен способ очистки мембранного элемента из полого волокна, описанный в JP №2009-006209 (кл. B01D 65/06, опубл. 15.01.2009), путем его обратноточной промывки водой, содержащей окислитель, а затем водой, содержащей восстановитель. Это не устраняет необходимости химической промывки, что, в свою очередь, приводит к большому количеству вторичных стоков, которые также нужно очищать.There is a method of cleaning a hollow fiber membrane element described in JP No. 2009-006209 (class B01D 65/06, published January 15, 2009) by flushing it backwash with water containing an oxidizing agent and then with water containing a reducing agent. This does not eliminate the need for chemical flushing, which, in turn, leads to a large number of secondary effluents, which also need to be cleaned.
В JP №05-277343 (кл. B01D 61/16, опубл. 26.10.1993) предложено добавлять в воду, направляемую на ультрафильтрацию, микрочастицы коллоидного оксида кремния для формирования рыхлого осадка на поверхности мембраны из полого волокна, который легко удаляется при регенерации в перекрестном потоке. В таком режиме регенерации образуется большее количество вторичных стоков, чем в тупиковом режиме. В этом случае также не устраняется необходимость в частых химических промывках.In JP No. 05-277343 (class B01D 61/16, publ. 10/26/1993) it was proposed to add microparticles of colloidal silicon oxide to the water sent for ultrafiltration to form a loose precipitate on the surface of the hollow fiber membrane, which is easily removed during regeneration in cross flow. In this regeneration mode, a greater number of secondary effluents are formed than in the deadlock mode. In this case, the need for frequent chemical washes is also not eliminated.
Из JP №05-168873 (кл. B01D 65/06, опубл. 02.07.1993) известно, что для поддержания работоспособности мембранного элемента из полого волокна очищаемую воду смешивают с неорганическими или органическими химикатами, такими как гипохлорит натрия, гидроксид натрия, диоксид хлора, четырехнатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, водный раствор лимонной кислоты или их смесь. Эти химикаты разлагают вещества, содержащиеся в осадке на мембране. Конечно, в результате этого уменьшается осадкообразование и облегчается обратная промывка мембранного элемента, но это, во-первых, не устраняет вторичных стоков, а, во-вторых, значительно сокращает срок службы самой мембраны из-за вредного воздействия агрессивной среды.From JP No. 05-168873 (class B01D 65/06, published July 2, 1993), it is known that the water to be purified is mixed with inorganic or organic chemicals such as sodium hypochlorite, sodium hydroxide, chlorine dioxide to maintain the performance of the hollow fiber membrane element , tetrasodium salt of ethylenediaminetetraacetic acid, an aqueous solution of citric acid, or a mixture thereof. These chemicals break down the substances contained in the sediment on the membrane. Of course, as a result of this, sedimentation is reduced and the backwashing of the membrane element is facilitated, but this, firstly, does not eliminate secondary effluents, and, secondly, significantly reduces the service life of the membrane itself due to the harmful effects of the aggressive environment.
Известен способ регенерации мембранного элемента из полого волокна, описанный в JP №09-187769 (кл. C02F 1/44, опубл. 22.07.1997), согласно которому для уменьшения засорения мембраны на ее поверхность перед началом процесса ультрафильтрации в тупиковом режиме наносят защитное покрытие, предпочтительно кристаллический оксид железа, обладающий хорошей адгезией в мембране, но не закупоривающий ее поры. Оптимальный размер частиц оксида железа 1-2 мкм. Этот способ является наиболее близким к предложенному. Недостатками этого способа являются:A known method for the regeneration of a hollow fiber membrane element is described in JP No. 09-187769 (class C02F 1/44, publ. 07/22/1997), according to which a protective coating is applied to the surface of the membrane to reduce clogging of the membrane before the start of the ultrafiltration process in a dead end mode preferably crystalline iron oxide having good adhesion in the membrane but not clogging its pores. The optimal particle size of iron oxide is 1-2 microns. This method is the closest to the proposed. The disadvantages of this method are:
- осадок на таком покрытии мембраны получается плотным. Поэтому он удаляется только при обратноточной промывке со сжатым воздухом, что также увеличивает энергозатраты и требует специального оборудования, такого как компрессоры;- the sediment on such a membrane coating is dense. Therefore, it is removed only during backwash with compressed air, which also increases energy consumption and requires special equipment, such as compressors;
- невозможность удалить все отложения на поверхности мембраны, в результате чего увеличивается перепад давлений, снижается производительность мембраны, что выражается на графике (чертеж) в виде пилообразного дрейфа;- the inability to remove all deposits on the surface of the membrane, resulting in increased pressure drop, reduced membrane performance, which is expressed on the graph (drawing) in the form of a sawtooth drift;
- требуются более частые химические промывки, а следовательно, дополнительные реагенты. В результате увеличивается количество вторичных стоков, которые также необходимо очищать. Химические промывки отрицательно сказываются на сроке службы самой мембраны;- requires more frequent chemical leaching, and therefore additional reagents. As a result, the amount of secondary effluents that also need to be treated increases. Chemical washes adversely affect the life of the membrane itself;
- необходимость остановки процесса, что снижает его производительность в целом.- the need to stop the process, which reduces its overall performance.
На практике для снижения дрейфа производительности мембраны и перепада давлений в фильтруемую воду дозируют коагулянты, которые укрупняют частицы загрязнений, улучшают фильтруемость осадка, облегчают его сбрасываемость. Такими коагулянтами являются, например, гидроксиды алюминия и железа. В способе по прототипу (JP №09-187769) наряду с кристаллическим оксидом железа упоминается аморфный гидроксид железа, но результаты, полученные с его использованием, хуже, чем при использовании кристаллического оксида железа.In practice, to reduce the drift of membrane performance and pressure drop, coagulants are dosed into the filtered water, which enlarge the particles of contaminants, improve the filterability of the sediment, and facilitate its discharge. Such coagulants are, for example, aluminum and iron hydroxides. In the prototype method (JP No. 09-187769), amorphous iron hydroxide is mentioned along with crystalline iron oxide, but the results obtained using it are worse than when using crystalline iron oxide.
В вышеупомянутом способе, описанном в JP №05-277343, в качестве коагулянта использован коллоидный оксид кремния, но регенерация проводится в перекрестном потоке, а не обратным потоком, и ничего не говорится о снижении пилообразного дрейфа.In the aforementioned method described in JP No. 05-277343, colloidal silica is used as a coagulant, but regeneration is carried out in a cross flow rather than a reverse flow, and nothing is said about reducing the sawtooth drift.
Также известно использование солей переходных металлов, например хлорида трехвалентного железа, в качестве коагулянта, вводимого в воду перед ее фильтрацией на мембранах (патент RU №2222371 (кл. B01D 65/08, опубл. 27.01.2004). Это позволяет уменьшить степень загрязнения мембран. Однако при обратной промывке используется такой агрессивный реагент, как хлор. Это ухудшает поверхность самой мембраны и значительно сокращает срок ее службы. В этом патенте не поднимался вопрос, связанный со снижением пилообразного дрейфа.It is also known to use salts of transition metals, for example ferric chloride, as a coagulant introduced into water before filtering it on membranes (patent RU No. 2222371 (class B01D 65/08, published on January 27, 2004). This allows to reduce the degree of contamination of membranes However, backwashing uses an aggressive reagent such as chlorine, which worsens the surface of the membrane itself and significantly shortens its service life. This patent did not raise the issue of reducing sawtooth drift.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является устранение недостатков, присущих вышеперечисленным способам и, прежде всего, прототипу.The problem to which the invention is directed, is to eliminate the disadvantages inherent in the above methods and, above all, the prototype.
Поставленная задача достигается тем, что в способе регенерации мембранного элемента из полого волокна, работающего в режиме тупиковой ультрафильтрации, включающем формирование на поверхности полого волокна покрытия и обратноточную промывку мембранного элемента фильтратом для удаления образовавшихся отложений, согласно изобретению формирование покрытия ведут путем дозирования непосредственно в фильтруемую воду ферроцианида переходного металла или меди с размером частиц 0,5-5 мкм в количестве 1-10 мг/л. В качестве ферроцианида переходного металла предпочтительно использовать ферроцианид никеля или кобальта.This object is achieved in that in a method for regenerating a hollow fiber membrane element operating in dead end ultrafiltration mode, comprising forming a coating on the surface of the hollow fiber and flushing the membrane element with filtrate to remove deposits, according to the invention, the coating is formed by dosing directly into filtered water transition metal or copper ferrocyanide with a particle size of 0.5-5 μm in an amount of 1-10 mg / l. Nickel or cobalt ferrocyanide is preferably used as the transition metal ferrocyanide.
Ферроцианиды никеля и меди используются как адсорбенты при обезвреживании жидких радиоактивных отходов, содержащих радионуклиды цезия.Nickel and copper ferrocyanides are used as adsorbents in the neutralization of liquid radioactive waste containing cesium radionuclides.
Например, в патенте RU №2223923 (кл. C02F 9/02, опубл. 20.02.2004) ферроцианид никеля в качестве корректирующей добавки используют при очистке высокотоксичных радиоактивных отходов и сточных вод, содержащих радионуклиды 137Cs и 90Sr в аппарате, снабженном зоной смешения и зоной разделения. В этом аппарате размещены чередующиеся двухслойные металлокерамические мембранные и сепараторные элементы. Это позволяет интенсифицировать процесс и одновременно упростить его. В описании ничего не говорится о возможности использования мембранного элемента из полого волокна, работающего в режиме тупиковой ультрафильтрации, и, соответственно, о снижении пилообразного дрейфа.For example, in patent RU No. 2223923 (class C02F 9/02, published February 20, 2004) nickel ferrocyanide is used as a corrective additive in the treatment of highly toxic radioactive waste and wastewater containing 137 Cs and 90 Sr radionuclides in an apparatus equipped with a mixing zone and separation zone. This apparatus contains alternating two-layer cermet membrane and separator elements. This allows you to intensify the process and at the same time simplify it. The description does not say anything about the possibility of using a hollow fiber membrane element operating in a dead-end ultrafiltration mode, and, accordingly, to reduce a sawtooth drift.
В патентах RU №2134458 (кл. G21F 9/06, опубл. 10.08.1999) и RU №2133991 (кл. G21F 9/06, опубл. 27.07.1999) говорится о введении в очищаемую воду ферроцианидов никеля или меди перед ультрафильтрацией. Однако эти соединения вводят только в том случае, когда в воде присутствуют радионуклиды, т.е. по их прямому назначению. Здесь не упоминаются мембранные элементы из полого волокна, работающие в режиме тупиковой ультрафильтрации. Кроме того, в этом документе не раскрыто, как осуществляется регенерация, нет никаких сведений о пилообразном дрейфе и возможности его снижения.In patents RU No. 2134458 (class G21F 9/06, publ. 08/10/1999) and RU No. 213991 (class G21F 9/06, publ. 07/27/1999) it is said that nickel or copper ferrocyanides are introduced into the purified water before ultrafiltration. However, these compounds are administered only when radionuclides are present in water, i.e. for their intended purpose. It does not mention hollow fiber membrane elements operating in dead end ultrafiltration mode. In addition, this document does not disclose how regeneration is carried out, there is no information about the sawtooth drift and the possibility of its reduction.
Было обнаружено, что ферроцианиды переходных металлов и меди, будучи кристаллическими, а не аморфными веществами, образуют на поверхности мембранных элементов из полых волокон покрытия, способствующие ухудшению адгезии отложений, образованию осадков с неуплотняемой рыхлой структурой и с улучшенной фильтруемостью (легко и полностью удаляющихся с поверхности мембран при обратной промывке фильтратом, даже без сжатого воздуха, что проявляется в минимальном пилообразном дрейфе (см. фиг.1, кривые 2 и 3). Были опробованы ферроцианиды различных переходных металлов, но наилучшие результаты были получены с использованием ферроцианида кобальта или никеля. Это, в свою очередь, позволяет существенно сократить количество и частоту химических промывок, а следовательно, значительно уменьшить контакт мембраны с агрессивными реагентами и таким образом увеличить срок ее службы. Преимуществом предложенного способа также является минимальное количество вторичных стоков, что приводит в итоге к упрощению процесса, возможности осуществить цикл фильтрация-регенерация в непрерывном режиме, увеличить его производительность и снизить энергозатраты. Дополнительным преимуществом является то, что в случае присутствия радионуклидов в фильтруемой воде они будут надежно связываться. Это позволяет использовать предложенный способ регенерации мембранных элементов как при очистке нерадиоактивных сточных вод, так и при обработке жидких радиоактивных отходов.It was found that ferrocyanides of transition metals and copper, being crystalline rather than amorphous substances, form coatings on the surface of membrane elements made of hollow fibers, which contribute to poor adhesion of deposits, the formation of deposits with an unconsolidated loose structure and with improved filterability (easily and completely removed from the surface membranes during backwash with filtrate, even without compressed air, which manifests itself in a minimum sawtooth drift (see figure 1, curves 2 and 3). Ferrocyanides of various types were tested. transition metals, but the best results were obtained using cobalt or nickel ferrocyanide, which, in turn, can significantly reduce the number and frequency of chemical leaching, and therefore significantly reduce the contact of the membrane with aggressive reagents and thus increase its service life. the method is also the minimum number of secondary effluents, which ultimately leads to a simplification of the process, the ability to carry out a filter-regeneration cycle in a continuous mode, increase its productivity and reduce energy consumption. An additional advantage is that if radionuclides are present in the filtered water, they will reliably bind. This allows you to use the proposed method for the regeneration of membrane elements both in the treatment of non-radioactive wastewater and in the treatment of liquid radioactive waste.
Если размер частиц ферроцианидов менее 0,5 мкм и их количество менее 1 мг/л, то они легко проходят через поры мембраны, не задерживаясь на ее поверхности.If the particle size of the ferrocyanides is less than 0.5 μm and their number is less than 1 mg / l, then they easily pass through the pores of the membrane, not lingering on its surface.
Если размер частиц ферроцианидов более 5 мкм и их количество более 10 мг/л, то осадок становится менее рыхлым, что приводит к увеличению пилообразного дрейфа.If the particle size of ferrocyanides is more than 5 μm and their number is more than 10 mg / l, then the sediment becomes less loose, which leads to an increase in sawtooth drift.
На чертеже изображена зависимость перепада давлений мембраны от продолжительности ее работы. Кривая 1 - с использованием обычных коагулянтов (гидроксидов алюминия или железа), кривая 2 - с использованием ферроцианида меди, кривая 3 - с использованием ферроцианида никеля или кобальта, кривая 4 - с использованием кристаллического оксида железа, как в прототипе. Как видно из этого чертежа, при использовании ферроцианида никеля или кобальта перепад давлений, а следовательно, и пилообразный дрейф, минимален, при использовании ферроцианида меди он несколько выше, но значительно ниже, чем при использовании гидроксидов алюминия или железа, а также кристаллического оксида железа. При использовании ферроцианидов других переходных металлов результаты находились в области между кривыми 2 и 4, что также превышает результаты известных изобретений.The drawing shows the dependence of the differential pressure of the membrane on the duration of its operation. Curve 1 - using conventional coagulants (aluminum or iron hydroxides), curve 2 - using copper ferrocyanide, curve 3 - using nickel or cobalt ferrocyanide, curve 4 - using crystalline iron oxide, as in the prototype. As can be seen from this drawing, when using nickel or cobalt ferrocyanide, the pressure drop, and therefore the sawtooth drift, is minimal, when using copper ferrocyanide it is slightly higher, but significantly lower than when using aluminum or iron hydroxides, as well as crystalline iron oxide. When using ferrocyanides of other transition metals, the results were in the region between curves 2 and 4, which also exceeds the results of the known inventions.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010109460/05A RU2432985C1 (en) | 2010-03-15 | 2010-03-15 | Method of recovery of ultra filtration membrane elements made of hollow fibres |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010109460/05A RU2432985C1 (en) | 2010-03-15 | 2010-03-15 | Method of recovery of ultra filtration membrane elements made of hollow fibres |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010109460A RU2010109460A (en) | 2011-09-20 |
RU2432985C1 true RU2432985C1 (en) | 2011-11-10 |
Family
ID=44758458
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010109460/05A RU2432985C1 (en) | 2010-03-15 | 2010-03-15 | Method of recovery of ultra filtration membrane elements made of hollow fibres |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2432985C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2734257C1 (en) * | 2020-04-02 | 2020-10-13 | Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина | Composite reagent for chemical washing of ultrafiltration membranes used in purification of produced water |
RU2786874C1 (en) * | 2021-12-17 | 2022-12-26 | Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования "Сколковский институт науки и технологий" (Сколковский институт науки и технологий) | Method for regeneration of aerosol filters and protective membranes |
-
2010
- 2010-03-15 RU RU2010109460/05A patent/RU2432985C1/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2734257C1 (en) * | 2020-04-02 | 2020-10-13 | Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина | Composite reagent for chemical washing of ultrafiltration membranes used in purification of produced water |
RU2786874C1 (en) * | 2021-12-17 | 2022-12-26 | Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования "Сколковский институт науки и технологий" (Сколковский институт науки и технологий) | Method for regeneration of aerosol filters and protective membranes |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010109460A (en) | 2011-09-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102285705B (en) | Method for cleaning reverse osmosis system | |
JP3887072B2 (en) | Method for cleaning hollow fiber membrane module and filtration device used in the method | |
CN105478016B (en) | A kind of automatic backwash scraping tubular membrane filter device | |
KR102080539B1 (en) | Apparatus, systems, and methods for fluid filtration | |
CN109734216A (en) | A kind of high-salt wastewater is except the hard processing system and treatment process for removing silicon turbidity removal | |
CN103619451B (en) | The cleaning method of separating film module | |
CN104710040B (en) | A kind of high-recovery technique for handling high-sulfate high rigidity mine water | |
CN105152271B (en) | A kind of titanium dioxide white water recycling technique and system | |
CN108658270A (en) | A kind of processing method and processing device of titanium white production waste water | |
CN204529547U (en) | Ultrapure water production unit | |
KR20140099245A (en) | Desalination system and method | |
CN205662404U (en) | Zero release water treatment facilities | |
CN103466844A (en) | Process and device for processing and recycling leaded wastewater | |
Xu et al. | Comparison of approaches to minimize fouling of a UF ceramic membrane in filtration of seawater | |
WO2011139566A2 (en) | Method for cleaning filter separation systems | |
CN202016917U (en) | Secondary landfill leachate treatment system | |
CN205269420U (en) | Automatic back flush scraping tubular membrane filter equipment | |
JP3338505B2 (en) | Method for membrane purification of surface water with improved recovery rate and method of operating the same | |
RU2432985C1 (en) | Method of recovery of ultra filtration membrane elements made of hollow fibres | |
CN205662395U (en) | Circulation water treatment facilities | |
CN107721023A (en) | A kind of hydrazine hydrate wastewater treatment equipment and its technique | |
WO2018040223A1 (en) | Simple and convenient method for improving efficiency of closed nickel-zinc electrolytic-plating rinse-water online recycling membrane system | |
CN107381889A (en) | A kind of circulating water treatment method | |
JP2005118608A (en) | Water treatment method | |
KR20140128841A (en) | Apparatus for Cross cleaning water of membrane module and the operating method thereof |