[发明专利]一种微纳米气泡技术强化化学清洗控制超滤膜老化的方法

说明书

一种利用微纳米气泡技术强化化学清洗控制超滤膜老化的方法，利用微纳米气泡胶体稳定性、比表面积大、高传质等特点增强了化学清洗药剂与膜污染物的接触面积，同时其自身也因高界面电荷、空化产生活性氧与污染物作用，促进有机污染物的解析。本发明主要涉及纯净水喷洗及反冲洗、微纳米气泡技术强化适宜暴露剂量化学清洗药剂对超滤膜进行清洗、纯净水再次冲洗三个步骤，每一步的清洗时间在10‑180分钟范围内。该发明不仅达到所需的膜清洗效果并使膜初始性能得以恢复，相较于常规化学清洗，膜通量恢复率提高了0.5~2.6倍，最主要的是有效缓解目前超滤膜常规化学清洗过程中化学药剂对膜物理/化学特性及过滤性能的不可逆影响，进而控制了膜老化进程。

技术领域

本发明涉及超滤膜老化控制领域，具体涉及微纳米气泡技术强化超滤膜化学清洗控制超滤膜老化的方法。

背景技术

自 1990 年开始，基于膜孔筛分原理的超滤工艺凭借其适应性强、出水水质好、成本低等优势广泛用于污废水的回用和饮用水深度处理中，可以有效地去除原水中的细菌、病原体、胶体、大分子污染物甚至部分病毒。然而在运行过程中，膜污染严重且不可避免，导致膜通量和膜性能不断衰减，其中有机聚合物是主要的超滤膜污染物，广泛分布在各种水体中，例如含藻类有机物的水体、含胞内外聚合物的市政和工业废水、含阳离子聚合物的洗衣废水、含有机聚合絮凝剂的混凝废水和含阴离子聚丙烯酰胺（APAM）的废水，使得膜清洗频繁，清洗周期短。

膜更换通常占膜工厂总成本的25-40％，并且清洁/消毒程序占运营成本的15％至20％。常规的物理清洗一般能将污染膜的膜通量恢复到较低的水平，对于不可逆污染，几乎无法去除，所以需要结合化学清洗。然而已经有研究表明，有机膜对化学暴露和机械应力敏感，化学清洗虽然有效控制污染，但频繁清洗会影响膜的物理/化学特性，例如会造成膜亲水添加物质流失，对膜进行改性，破坏其机械强度等，从而导致超滤膜处理性能和使用寿命下降，加速膜老化进程，缩短了膜使用寿命。膜污染、清洁和老化是工业膜应用问题的核心。基于此，学者提出了化学清洗的最大寿命暴露剂量，这也表明膜老化与化学清洗的种类、浓度、时间等因素有关，目前常规化学清洗不可避免的造成膜老化现象。如何在达到清洁度并使膜初始性能得以恢复的前提下，正确控制膜老化，提高膜的使用寿命已经成为了亟待解决的问题。

近年来，微纳米气泡作为新型的清洗方式，以其高传质效率、水力停留时间长、界面电位高等优势受到广泛关注。研究发现它能有效地恢复膜通量达 90%以上，且不会产生二次污染，对于控制膜老化提供了新思路，但单一微纳米气泡清洗存在费用高等弊端。同时发现微纳米气泡气液界面处积聚离子可以提高反应进程，不仅增大了化学药剂与超滤膜工艺污染物的接触面积，其自身也因高界面电荷、空化产生活性氧与污染物作用，促进有机污染物的解析，协同使用降低了化学药剂的使用量，缩短了反应时间，这也为微纳米气泡强化化学清洗提供理论依据。

发明内容

本发明目的是为解决超滤膜化学清洗时化学药剂损伤膜材质及内部结构、影响膜化学稳定性，造成膜过滤性能不可逆影响，加速膜老化进程等关键问题，提出了一种微纳米气泡技术强化化学清洗控制超滤膜老化的方法，该方法将微纳米气泡技术与膜化学清洗相结合，既在远低于常规清洗的药剂浓度下也发挥出高效膜清洗效果，满足膜清洗需求恢复了膜通量，又有效的控制了化学清洗造成的膜老化，提高了膜的使用寿命。

本发明：一种微纳米气泡技术强化化学清洗控制超滤膜老化的方法，为实现上述目的，具体通过以下步骤实施：

（1）将污染膜进行纯净水喷洗及反冲洗，去除膜表面的可逆污染；

（2）加入适宜暴露剂量的特定化学清洗液，调节pH，同时开启微纳米气泡发生器在溶液中通入微纳米气泡，待整体工艺运行稳定后，进行膜清洗，直至膜通量恢复；

（3）再次进行纯净水冲洗以去除膜表面的化学药剂残留。