废旧反渗透膜化学清洗与化学修复的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种废旧反渗透膜化学清洗及化学修复的方法及系统，可用于再生旧反渗透膜，降低产水成本，节约资源，属于水处理领域。本发明专利技术先自产纯水，用于配制化学清洗－修复液，贮于相应的容器内；然后用高压泵反向冲洗旧膜，将膜进水入口区域积存的污垢冲出；再将清洗液正向泵入旧膜，一部分穿过旧膜流回容器，另一部分在膜表面与残留的垢类发生化学反应，经过滤器除去不溶物后流回容器，进行循环清洗；若化学清洗后旧膜水回收率过高、除盐率较低时，修复液再泵入旧膜，穿过旧膜进行循环修复，最终使旧膜修复后的性能参数接近新膜。本发明专利技术特点是利用清洗系统的监测仪表显示值计算膜清洗进程的性能参数，进一步指导膜的化学清洗与修复过程。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及废旧反渗透膜化学清洗与化学修复的方法及系统，属于水处理
适用于对废旧反渗透膜进行化学清洗与化学修复以及反渗透膜性能的测定。
技术介绍
反渗透技术目前广泛应用于水处理行业，其工作原理是以压力差为动力，利用膜的选择透过性达到溶剂与溶质的分离。由于膜的选择透过性，进水中溶质在反渗透膜表面浓缩，形成沉淀附着于反渗透膜表面或堵塞于反渗透膜膜孔中，造成反渗透膜污染，性能下降。由于进水水质的不同，污染反渗透膜的物质包含水合金属氧化物、碳酸盐类、硫酸盐类、硅酸类、有机物类、微生物类等；根据污染物形成的时间长短的不同，污染物形成的污垢可能比较结实或疏松，对于疏松的污垢可以通过提高进水流量在膜表面形成涡流从而去除，对于结实的污垢采取化学清洗的方法进行溶解去除。针对不同成分的污染物，需要采用不同配方的化学清洗液进行清洗。含EDTA和NaOH的碱性清洗液对微生物、有机物及二氧化硅的清洗比较有效；HCl则对金属氧化物胶体、硬度(Ca2+和Mg2+)、碳酸盐类污染物有很好的清洗效果；NaHSO3溶液对于杀死反渗透膜中的微生物有较好的效果；对于有机物类、硅酸盐类污染物则需要NaOH溶液和HCl溶液交替清洗，针对硫酸盐类污染物则采取在NaOH溶液中加入EDTA的清洗液。工业用反渗透膜多为8英寸反渗透膜元件，这类反渗透膜产水量一般为1.5~1.8 m3 h-1，价格为5000-8000元/支，质保通常为3年。目前，国内工业产水量超过100 m3 h-1的反渗透系统已超过200套。已建成的最大工程是沧州化工厂750 m3 h-1的14000mg L-1亚海水淡化工程；2002年在建的最大工程是上海宝山钢厂与太原钢厂的两套2000 m3 h-1 r级轧钢用水系统；电力行业的最大项目是烟台与大连的100 m3 h-1电厂用水工程；桶装、瓶装水反渗透生产线产水量超过500 m3 d-1的已有十几套，最大的为1000 m3 d-1。预计近两年内将在山东、大连出现日产万吨的饮用水生产系统。随着我国北方地区干旱化的加剧及工业、民用对水量、水质要求的不断提高，膜法海水淡化必然从现在的船用、岛用为主向工业、市政领域发展，市场的潜力巨大。反渗透膜元件应用广泛，但因水质的因素常常造成污染，导致反渗透膜除盐性能下降、产水性能变差等；若不再生这些废旧反渗透膜，就会大大提高生产成本；而且处置废旧反渗透膜也会成为环境保护的难题。如果能对废旧反渗透膜进行低成本的(反渗透膜元件价格的10%左右)化学清洗和化学修复，使旧反渗透膜能反复利用，就会大大降低工业产水成本，减少废旧反渗透膜处置时带来的资源、环境问题；由此看来，对废旧反渗透膜进行化学清洗与化学修复就显得尤为重要。目前，对于反渗透膜的清洗分为在线清洗和离线清洗两大类。在线清洗指的是不将反渗透膜元件取出，直接在制水生产线上导入化学清洗液进行清洗。这种清洗方法对污染很轻的反渗透膜元件有效，但对深度污染的膜元件无效。其原因是：(1). 各种制水工厂在进行反渗透膜在线清洗时，往往仅能采取简单的清洗方式和单一的清洗配方去应对膜元件中的不同类型污染物或垢类，化学清洗液不能针对性地与污染物、垢类进行化学反应，所-->以清洗效果很差；(2). 由于反渗透膜制水系统中连通膜组件的管路长短不同、水流阻力不同、导致化学清洗液不能在串联的或并联的每支膜组件中均匀分布，导致化学清洗液与垢类反应程度不同，使进水端膜组件与后端膜组件的清洗效果差异很大；(3). 多支膜元件串联时前端清洗下来的垢类进入后端的膜元件，由于流速变化使其滞留其内，对后端膜元件造成二次污染；(4). 多支膜元件串联时化学清洗液的浓度在前端膜元件内较高、后端膜元件内很低，导致前后两端膜元件的清洗效果差异很大。总之，膜的在线清洗不能使反渗透膜中的污染物得到彻底清洗，而且造成化学清洗试剂的浪费。反渗透膜的离线清洗有多种方法，下面分别叙述。技术专利(No. ZL200420033221.0)描述的一种反渗透膜清洗装置，其结构较为简单，仅能监测反渗透膜的进水导电率和产水导电率，而不能给出反渗透膜的产水性能指标，因此，用该装置进行化学清洗时无法判断清洗效果；另外，由于该装置仅有一个清洗液容器，在进行酸、碱交替清洗时，则需要反复排废和反复配制不同种类的清洗液，造成化学试剂的大量浪费；该装置清洗液容器中底部没有排放阀，使得清洗液的彻底排放也非常困难；虽然该系统多支反渗透组件并联排列，但清洗时也只能进行单组件清洗，不能同时并联清洗，若同时并联清洗，则存在上述在线清洗时的弊端。随后，在对上述专利进行改进的基础上，两个技术专利(ZL200520025713.X，200520025746.4)中描述的反渗透膜组件离线和在线反清洗装置实现反渗透膜的淡水反向清洗。但是，由于在反渗透膜的使用过程中要求膜的背压很低(陶氏反渗透膜产品要求背压≤0.35bar)，所以利用该系统进行淡水反向清洗时，反洗泵所施加的压力与反渗透膜表面压力差要保持很小，导致操作难度增加，而且，这种淡水反向清洗的操作非常危险，很容易将反渗透膜元件的功能膜击穿，导致膜元件报废。另外，该装置是同时清洗多支反渗透膜元件，与膜的在线清洗过程相似，清洗效果很差。天津化工研究设计院提出的一种多功能反渗透膜离线清洗装置(200510016025.1)，也可对反渗透膜进行淡水反向清洗，还可提供反渗透膜的一些性能数据；但由于该装置并联的反渗透膜过多，导致严重污染的反渗透膜不能得到彻底的化学清洗；而且，其电导率仪安装在总纯水端和总浓水端，导致得到的除盐性能、产水性能都是整个系统的数据，而不是单支反渗透膜的数据，结果无法判断每支反渗透膜清洗的好坏；该系统产生的清洗液淡水不能回流至清洗液容器，造成清洗液浓度增大损害反渗透膜、污染物浓度增大再污染反渗透膜；清洗液浓水回流时不进行过滤，导致清洗下来的颗粒物质再次进入反渗透膜，造成反渗透膜的损坏。在技术专利(ZL200620108379.9)中描述的离线型反渗透膜清洗装置中，为提高清洗液温度，给清洗液容器安装了一个加热器，但同时带来的问题是加热功率大，耗能，操作中的漏电危险性增大；在实际的清洗操作过程中，由于泵的作用，清洗液的温度会不断升高，不需要额外加热装置。该装置还存在以下缺点是清洗液的配制与排放困难，无法实现冲洗水从浓水侧流入、进水侧流出的反向冲洗过程；一个清洗液容器不能实现不同种类清洗液的快速交替清洗，浪费化学试剂；该装置没有设置相关的化学仪表，不能给出化学清洗后每支反渗透膜的除盐性能、产水性能及两端压差；该装置不能对单支反渗透膜进行清洗，无法判断单只膜的清洗效果。还有一种膜的清洗方法(ZL200710036315.1)是将污染后的卷式反渗透膜进行解-->体，对每页膜分别进行清洗，之后利用工业生产方法将解体的膜回卷，再缠绕玻璃钢外壳。该方法虽然能将膜表面污垢彻底清洗，但由于将膜体拆开降低了膜的抗压性能，从而导致膜孔中的污垢较难清洗，且该方法工艺复杂、操作繁琐、成本较高，不利于推广。现有的反渗透膜离线清洗系统存在的主要问题是：不能针对各种特定的反渗透膜进行特定的性能测定、特定的化学清洗、特定的化学修复，导致反渗透膜的离线化学清洗具有盲目性，化学清洗效果不理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种废旧反渗透膜元件化学清洗与化学修复的方法，其特征在于：第一步，开启自来水进水阀（１），自来水（Ｗ）经活性碳过滤器（２）、第一滤芯过滤器（４ｂ）进入自来水容器（６ａ），在高压泵（２４）的作用下，自来水容器（６ａ）的自来水（６）流经新反渗透膜进水管（７２）进入新反渗透膜（４７），产生的淡水经新反渗透膜淡水回流管（７４）分别返到酸性清洗液容器（７ａ）、碱性清洗液容器（８ａ）和修复液容器（９ａ），此淡水用于配制各种相关的化学溶液，新反渗透膜（４７）产生的浓水经新反渗透膜浓水回流管（７３）、第二滤芯过滤器（６０ｂ）返回自来水容器（６ａ），进行循环制水；第二步，自来水容器（６ａ）中的自来水（６）在高压泵（２４）的作用下，从旧反渗透膜浓水回流管（７０）进入旧反渗透膜（３１），对其进行反向冲洗，再经旧反渗透膜进水管（６９）从浓水排放阀（６３）排放；第三步，酸性清洗液（７）在高压泵（２４）的作用下，从酸性清洗液容器（７ａ）流出，经旧反渗透膜进水管（６９）进入旧反渗透膜（３１）发生化学反应，产生的淡水经旧反渗透膜淡水回流管（７１）返回酸性清洗液容器（７ａ），产生的浓水经旧反渗透膜浓水回流管（７０）、通过第二滤芯过滤器（６０ｂ）过滤掉其中的不溶物，然后返回酸性清洗液容器（７ａ），使酸性清洗液循环使用；第四步，碱性清洗液（８）在高压泵（２４）的作用下，从碱性清洗液容器（８ａ）流出，经旧反渗透膜进水管（６９）进入旧反渗透膜（３１）发生化学反应，产生的淡水经旧反渗透膜淡水回流管（７１）返回碱性清洗液容器（８ａ），产生的浓水经旧反渗透膜浓水回流管（７０）、通过第二滤芯过滤器（６０ｂ）过滤掉其中的不溶物，然后返回碱性清洗液容器（８ａ），使碱性清洗液循环使用；第五步，修复液（９）　在高压泵（２４）的作用下，从修复液容器（９ａ）流出，经旧反渗透膜进水管（６９）进入旧反渗透膜（３１）发生化学反应，产生的淡水经旧反渗透膜淡水回流管（７１）返回修复液容器（９ａ），产生的浓水经旧反渗透膜浓水回流管（７０）、通过第二滤芯过滤器（６０ｂ）过滤掉其中的不溶物，返回修复液容器（９ａ），使修复液循环使用。...

【技术特征摘要】
1.一种废旧反渗透膜元件化学清洗与化学修复的方法，其特征在于：第一步，开启自来水进水阀(1)，自来水(W)经活性碳过滤器(2)、第一滤芯过滤器(4b)进入自来水容器(6a)，在高压泵(24)的作用下，自来水容器(6a)的自来水(6)流经新反渗透膜进水管(72)进入新反渗透膜(47)，产生的淡水经新反渗透膜淡水回流管(74)分别返到酸性清洗液容器(7a)、碱性清洗液容器(8a)和修复液容器(9a)，此淡水用于配制各种相关的化学溶液，新反渗透膜(47)产生的浓水经新反渗透膜浓水回流管(73)、第二滤芯过滤器(60b)返回自来水容器(6a)，进行循环制水；第二步，自来水容器(6a)中的自来水(6)在高压泵(24)的作用下，从旧反渗透膜浓水回流管(70)进入旧反渗透膜(31)，对其进行反向冲洗，再经旧反渗透膜进水管(69)从浓水排放阀(63)排放；第三步，酸性清洗液(7)在高压泵(24)的作用下，从酸性清洗液容器(7a)流出，经旧反渗透膜进水管(69)进入旧反渗透膜(31)发生化学反应，产生的淡水经旧反渗透膜淡水回流管(71)返回酸性清洗液容器(7a)，产生的浓水经旧反渗透膜浓水回流管(70)、通过第二滤芯过滤器(60b)过滤掉其中的不溶物，然后返回酸性清洗液容器(7a)，使酸性清洗液循环使用；第四步，碱性清洗液(8)在高压泵(24)的作用下，从碱性清洗液容器(8a)流出，经旧反渗透膜进水管(69)进入旧反渗透膜(31)发生化学反应，产生的淡水经旧反渗透膜淡水回流管(71)返回碱性清洗液容器(8a)，产生的浓水经旧反渗透膜浓水回流管(70)、通过第二滤芯过滤器(60b)过滤掉其中的不溶物，然后返回碱性清洗液容器(8a)，使碱性清洗液循环使用；第五步，修复液(9) 在高压泵(24)的作用下，从修复液容器(9a)流出，经旧反渗透膜进水管(69)进入旧反渗透膜(31)发生化学反应，产生的淡水经旧反渗透膜淡水回流管(71)返回修复液容器(9a)，产生的浓水经旧反渗透膜浓水回流管(70)、通过第二滤芯过滤器(60b) 过滤掉其中的不溶物，返回修复液容器(9a)，使修复液循环使用。2.一种废旧反渗透膜元件化学清洗与化学修复的系统，其特征在于：由自来水进水阀(1)、活性碳过滤器(2)、活性碳过滤器反洗阀(3)、第一滤芯过滤器(4b)、过滤器放空阀(5)、自来水容器(6a)、酸性清洗液容器(7a)、碱性清洗液容器(8a)、修复液容器(9a)、自来水浓水回流阀(10)、自来水淡水回流阀(11)、自来水出口阀(12)、酸性清洗液浓水回流阀(13)、酸性清洗液淡水回流阀(14)、酸性清洗液出口阀(15)、碱性清洗液淡水回流阀(16)、碱性清洗液浓水回流阀(17)、碱性清洗液出口阀(18)、修复液淡水回流阀(19)、修复液浓水回流阀(20)、修复液出口阀(21)、pH计(22)、进水电导率仪(23)、高压泵(24)、减压阀(25)、总进水阀(26)、旧反渗透膜进水压力表(27)、旧反渗透膜反冲洗逆止阀(28)、旧反渗透膜进水流量计(29)、旧反渗透膜进水阀(30)、旧反渗透膜(31)、旧反渗透膜旁路阀(32)、旧反渗透膜反冲洗进水阀(33)、旧反渗透膜浓水压力表(34)、旧反渗透膜淡水阀(35)、旧反渗透膜淡水电导率仪(36)、旧反渗透膜淡水流量计(37)、 新反渗透膜反冲洗逆止阀(38)、旧反渗透膜浓水取样阀(39)、旧反渗透膜淡水取样阀(40)、旧反渗透膜浓水阀(41)、高纯水制水阀 (42)、新反渗透膜进水流量计(43)、新反渗透膜进水压力表(44)、新反渗透膜进水电导率仪(45)、新反渗透膜进水阀(46)、新反渗透膜(47)、新反渗透膜反冲洗进水阀(48)、新反渗透膜浓水压力表(49)、新反渗透膜浓水阀(50)、新反渗透膜淡水电导率仪(51)、新反渗透膜淡水流量计(52)、新反渗透膜淡水阀(53)、新反渗透膜旁路阀(54)、新反渗透膜浓水逆...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永生，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：90