專利名稱：減少反沖洗量的過程的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及膜過濾過程，尤其涉及在此系統(tǒng)中反沖洗量的減少。 更具體地，本發(fā)明可以應(yīng)用于諸如微濾和超濾系統(tǒng)之類的低壓膜過濾 過程。
背景技術(shù)：
多孔膜過濾系統(tǒng)需要定期反沖洗膜，以在減小隨著雜質(zhì)逐漸阻塞膜孔而升高的跨膜壓(TMP)的同時(shí)保持過濾效率和通量。此系統(tǒng)通常 包括以膜束或膜陣列的形式位于給水槽里的許多膜。如此，給水被施 加到膜的表面，濾液從膜腔排出。 一般地，在反沖洗循環(huán)過程中，通 過加壓的氣體、液體或者它們兩者將雜質(zhì)從膜孔沖出，并進(jìn)入到給水 槽或給水池中。然后將含有從膜出來的雜質(zhì)和沉積物的液體從槽中排 出或沖走。因?yàn)樾枰话阋原h(huán)保的方式處理或再處理從槽中排出的廢液，所 以認(rèn)為減少此廢液的量在環(huán)境影響和成本方面是有利的。槽的排水或沖洗也需要時(shí)間，尤其是在使用大陣列的膜時(shí)，這導(dǎo) 致了過濾循環(huán)的停工時(shí)間。為了減小該停工時(shí)間，需要大型抽水系統(tǒng) 快速排掉槽里的水以及再裝滿槽。如果槽或池被成排布置并且給水被 用來再裝滿該槽，在該再裝滿過程的期間可能引起其他池中的水平面 降低。這又影響了過濾系統(tǒng)的工作效率。許多過濾系統(tǒng)還采用氣泡曝氣法來輔助在清洗過程從多孔膜的表 面上沖掉多余的沉積物。為了使此曝氣有效，膜必須完全浸入液體中。一般地，在此系統(tǒng)中的清洗過程包括中止到膜所在的容器的料液 (feed liquid)流，繼續(xù)過濾過程直到槽中液體的水平面到達(dá)膜的頂 部，用氣泡給膜曝氣一段時(shí)間以將雜質(zhì)從外膜表面沖掉，然后用液體 反沖洗膜孔。然后給槽排水或沖洗以排走含有在曝氣和反沖洗過程期 間被清除出的雜質(zhì)的廢液。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種反沖洗膜過濾模塊的方法，所述
才莫塊包括位于容納給水的容器(feed-containing vessel)內(nèi)的一個(gè) 或多個(gè)膜，該膜具有一個(gè)承受過濾作業(yè)的透水壁，在該過濾作業(yè)中含 有污染物的料液被施加到該膜壁的 一側(cè)，并且濾液從該膜壁的另 一側(cè) 排出，該方法包括
a) 暫停過濾作業(yè)；
b )用氣泡將膜表面曝氣以從其上清除污垢物；
c) 在暫停到容納給水的容器的料液流的同時(shí)重新開始過濾作 業(yè)，持續(xù)一預(yù)定時(shí)段；
d) 暫停過濾作業(yè)；
e) 對(duì)膜壁進(jìn)行液體反沖洗以從其上清除污垢物；
f) 將含有所清除的污染物的液體中的至少一些從容納給水的 容器中排出；以及
g) 重新開始過濾作業(yè)。
優(yōu)選地，該排出步驟f)包括對(duì)該模塊或容納給水的容器進(jìn)行清 掃或排水(drain down)以排出含有所清除的污染物的液體。
本發(fā)明利用了在過濾循環(huán)結(jié)束時(shí)將從曝氣過程來的廢物再處理到 膜上的思想，但是包括濃縮廢液的過濾步驟，并且然后包括從該模塊 沖掉被濃縮的固體的液體反沖洗步驟。
根據(jù)另一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種反沖洗膜過濾模塊的方法，所 述模塊包括位于容納給水的容器內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)膜，該膜具有一個(gè)承 受過濾作業(yè)的透水壁，在該過濾作業(yè)中含有污染物的料液;故施加到該 膜壁的一側(cè)，并且濾液從該膜壁的另一側(cè)排出，該方法包括
a) 暫停過濾作業(yè)；
b )用氣泡將膜表面曝氣以從其上清除污垢物；
c) 重新開始過濾作業(yè)，持續(xù)一預(yù)定時(shí)段；
d) 暫停過濾作業(yè)；
e) 將該模塊或容納給水的容器中的至少一部分液體排出；
f) 對(duì)膜壁進(jìn)行液體反沖洗以從其上清除污垢物；
g) 將含有所清除的污染物的液體中的至少一些從容納給水的容器中排出；以及
h) 重新開始過濾作業(yè)。
應(yīng)理解，步驟d)和e)可以在順序上互換。
優(yōu)選地，該排出步驟g)包括對(duì)該模塊或容納給水的容器進(jìn)行清 掃或排水以排出包含所清除的污染物的液體。
根據(jù)另一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種反沖洗膜過濾模塊的方法，所 述模塊包括位于容納給水的容器內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)膜，該膜具有一個(gè)承 受過濾作業(yè)的透水壁，在該過濾作業(yè)中含有污染物的料液被施加到該 膜壁的一側(cè)，并且濾液從該膜壁的另一側(cè)排出，該方法包括
a) 在繼續(xù)過濾作業(yè)的同時(shí)暫停將料液供應(yīng)到容納給水的容器， 持續(xù)一預(yù)定時(shí)段；
b) 暫停過濾作業(yè)；
c )用氣泡將膜表面曝氣以從其上清除污垢物； d )在繼續(xù)暫停到容納給水的容器的料液流的同時(shí)重新開始過 濾作業(yè)，持續(xù)另一預(yù)定時(shí)段；
e) 暫停過濾作業(yè)；
f) 對(duì)膜壁進(jìn)行液體反沖洗以從其上清除污垢物；
g) 將包含所清除的污染物的液體中的至少一些從容納給水的 容器中排出；以及
h) 重新開始過濾作業(yè)。
本發(fā)明的過程可適用于加壓的過濾過程和淹沒式非加壓的過濾過


圖1顯示了一般的反沖洗過程和本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的減量反 沖洗過程的跨膜壓變化與時(shí)間的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)將僅通過舉例的方式來說明本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方案。 在本優(yōu)選的實(shí)施方案中，反沖洗被施加到位于給水槽中的膜。該 膜按通常的方式固定并且從至少一個(gè)蓄水池(header)延伸以形成一個(gè)膜模塊，同時(shí)該模塊位于該給水槽中。該膜包括一個(gè)承受過濾作業(yè)
的透水壁，在該過濾作業(yè)中含有污染物的給水;故施加到該膜壁的一側(cè)， 并且通過在整個(gè)壁上施加壓力差而將濾液從該膜壁的另一側(cè)排出。 根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，反沖洗過程中的步驟如下
1. 暫停過濾作業(yè)。
2. 進(jìn)行氣泡沖洗從而將固體從膜表面沖掉，并且將這些轉(zhuǎn)換成在 膜周圍的液體中的懸浮物。
3. 重新過濾作業(yè)而不添加料液，使得模塊箱或槽中的料液水平面 降低到低水平面，并且含有懸浮顆粒的液體被過濾到膜上。可 以繼續(xù)這個(gè)過程直到過濾所有的液體或者僅過濾部分液體。
4. 然后以與滲透流相反的方向進(jìn)行液體反沖洗，從而將松散附著 的固體從膜表面沖洗進(jìn)排干的或部分排干的槽或容器。
5. 然后排干該槽并再注滿該槽，以正常的循環(huán)重新開始過濾。 該反沖洗過程的優(yōu)選形式的結(jié)果是具有相應(yīng)減少的量的更加集中
的反沖洗流。這減少了廢物處理成本并且增加了水回收。
可以以固定的過濾流(隨著可用的膜區(qū)域減少，增加跨膜壓(TMP )) 或者以調(diào)整的流進(jìn)行過濾-下降步驟(filter-down step)(步驟3)， 在該調(diào)整的流中，過濾流隨著水平面降低而減少以維持固定或更加可 控的TMP。
根據(jù)時(shí)間和固體濃度，可以改變?cè)谶^濾下降步驟(3)期間容器槽 中的液體所減少到的低水平面。如果過濾下降繼續(xù)到暴露的膜區(qū)域的 末端的水平，那么必須減少過濾流以將跨膜壓保持在可接受的水平， 并且反沖洗過程所花的時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)(更長(zhǎng)的反沖洗停工時(shí)間)，但是， 固體濃度會(huì)最大而反沖洗量會(huì)最小。另一方面，可以在更短時(shí)間內(nèi)完 成過濾下降到例如膜的一半的水平面，但是導(dǎo)致更高的反沖洗量以及 在反沖洗中更低的固體濃度。
上面的實(shí)施方案中所描述的基本過程的附加變化是可能的，例如， 在步驟2之后的一段限定的時(shí)間內(nèi)利用添加給水來回復(fù)到正常過濾。 選擇該時(shí)段以保證從膜表面洗掉的固體中的大部分在曝氣步驟中被沉 積在膜上。然后槽(或模塊箱)會(huì)通常包含具有正常給水固體濃度的 大部分料液。然后可以將料液從模塊箱或槽中排出并且作為未處理的料液回收(通過將它返回給水槽或循環(huán)到鄰近的池等)。然后可以開始
本過程的液體反沖洗步驟4,將排出的固體沖洗進(jìn)空槽(或半空槽) 中，并且重新開始正常過濾。這使得過濾步驟或?qū)⑾吹舻墓腆w重新沉 積在膜表面上能夠以正常的過濾流產(chǎn)生，或至少能夠以比整個(gè)過濾下 降步驟所能獲得的過濾流更高的過濾流產(chǎn)生。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，反沖洗過程的步驟如下
1. 暫停將料液供應(yīng)到過濾系統(tǒng)；
2. 在暫停料液以將在膜的供給側(cè)的液面降低到預(yù)定水平面的同 時(shí)，繼續(xù)過濾作業(yè)。該預(yù)定水平面一般在膜高度的2/3到恰低 于膜封裝(membrane potting)的頂部之間。
3. 暫停過濾過程；
4. 進(jìn)行氣泡沖洗從而將固體從膜表面沖掉，并且將這些固體轉(zhuǎn)換 成在膜周圍的液體中的懸浮物。
3. 重新開始過濾過程而不添加料液，使得在模塊箱或槽中的料液 水平面降低到低水平面，并且含有懸浮顆粒的液體被過濾到膜 上。這個(gè)過程可以繼續(xù)直到過濾所有的液體或僅部分過濾液 體。
4. 然后在與滲透流相反的方向上進(jìn)行液體反沖洗，從而將松散附 著的固體從膜表面沖洗進(jìn)該排干的或部分排干的槽或容器。
5. 然后排干該槽并且用料液再注滿該槽，以正常循環(huán)重新開始過 濾。
圖1的曲線示出了在一般的反沖洗過程和上面的實(shí)施方案的減量 的反沖洗過程之間的對(duì)比。對(duì)于本實(shí)施方案的反沖洗過程，與一般的 已知的反沖洗過程相比，反沖洗液消耗量降低了至少約30%。
應(yīng)理解，可得到本發(fā)明的更多的實(shí)施方案和實(shí)施例，而不偏離所 述的本發(fā)明的精神或范圍。
權(quán)利要求
1.一種反沖洗膜過濾模塊的方法，所述模塊包括位于容納給水的容器內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)膜，該膜具有一個(gè)承受過濾作業(yè)的透水壁，在該過濾作業(yè)中含有污染物的料液被施加到該膜壁的一側(cè)，并且濾液從該膜壁的另一側(cè)排出，該方法包括a)暫停過濾作業(yè)；b)用氣泡將膜表面曝氣以從其上清除污垢物；c)在暫停到容納給水的容器的料液流的同時(shí)重新開始過濾作業(yè)，持續(xù)一預(yù)定時(shí)段；d)暫停過濾作業(yè)；e)對(duì)膜壁進(jìn)行液體反沖洗以從其上清除污垢物；f)將含有所清除的污染物的液體中的至少一些從容納給水的容器中排出；以及g)重新開始過濾作業(yè)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中步驟c)的該預(yù)定時(shí)段由相對(duì)于 所述膜的所需給水的水平面決定。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中步驟c)包括控制從該系統(tǒng) 出來的濾液流，使得在整個(gè)所述膜壁上的跨膜壓在所述預(yù)定時(shí)段期間 保持低于一個(gè)預(yù)定值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中該跨膜壓保持基本固定。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中該排出步驟f)包括對(duì)該容納給 水的容器進(jìn)行清掃或排水。
6. —種反沖洗膜過濾模塊的方法，所述模塊包括位于容納給水的 容器內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)膜，該膜具有一個(gè)承受過濾作業(yè)的透水壁，在該 過濾作業(yè)中含有污染物的料液被施加到該膜壁的一側(cè)，并且濾液從該 膜壁的另一側(cè)排出，該方法包括a) 暫停過濾作業(yè)；b) 用氣泡將膜表面曝氣以從其上清除污垢物；c) 重新開始過濾作業(yè)，持續(xù)一預(yù)定時(shí)段；d) 暫停過濾作業(yè)；e ) 將該模塊或容納給水的容器中的至少 一部分液體排出；f) 對(duì)膜壁進(jìn)行液體反沖洗以從其上清除污垢物；g) 將含有所清除的污染物的液體中的至少一些從容納給水的容器中排出；以及h) 重新開始過濾作業(yè)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中步驟c)的該預(yù)定時(shí)段由相對(duì)于 所述膜的所需料液的水平面決定。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7的方法，其中步驟c)包括控制從該系統(tǒng) 出來的濾液流，使得在整個(gè)所述膜壁上的跨膜壓在所述預(yù)定時(shí)段期間 保持低于一個(gè)預(yù)定值。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中該跨膜壓保持基本固定。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中該排出步驟e)包括對(duì)該容納 給水的容器進(jìn)行清掃或排水。
11. 根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中該排出步驟g)包括對(duì)該容納 給水的容器進(jìn)行清掃或排水。
12. 根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中步驟d)和e)在順序上互換。
13. —種反沖洗膜過濾模塊的方法，所述模塊包括位于容納給水 的容器內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)膜，該膜具有一個(gè)承受過濾作業(yè)的透水壁，在 該過濾作業(yè)中含有污染物的料液被施加到該膜壁的一側(cè)，并且濾液從 該膜壁的另一側(cè)排出，該方法包括a )在繼續(xù)過濾作業(yè)的同時(shí)暫停將料液供應(yīng)到容納給水的容器，持續(xù)一預(yù)定時(shí)段； b) 暫停過濾作業(yè)；c )用氣泡將膜表面曝氣以從其上清除污垢物；d) 在繼續(xù)暫停到容納給水的容器的料液流的同時(shí)重新開始過 濾作業(yè)，持續(xù)另一預(yù)定時(shí)段；e) 暫停過濾作業(yè)；f) 對(duì)膜壁進(jìn)行液體反沖洗以從其上清除污垢物；g )將包含所清除的污染物的液體中的至少 一些從容納給水的容器中排出；以及 h) 重新開始過濾作業(yè)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中該排出步驟g)包括對(duì)該容納給水的容器進(jìn)行清掃或排水。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中步驟a)的該預(yù)定時(shí)段由相對(duì) 于所述膜的所需料液的水平面決定。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中步驟d)的該另一預(yù)定時(shí)段由 相對(duì)于所述膜的所需料液的水平面決定。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13、權(quán)利要求15或權(quán)利要求16的方法，其中 步驟d)包括控制從該系統(tǒng)出來的濾液流，使得在整個(gè)所述膜壁上的 跨膜壓在所述預(yù)定時(shí)段期間保持低于一個(gè)預(yù)定值。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中該跨膜壓保持基本固定。
全文摘要
一種反沖洗膜過濾模塊的方法，其中所述模塊包括位于容納給水的容器內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)膜。該膜具有一個(gè)承受過濾作業(yè)的透水壁，在該過濾作業(yè)中含有污染物的料液被施加到該膜壁的一側(cè)，并且濾液從該膜壁的另一側(cè)排出。該方法包括以下步驟暫停過濾作業(yè)；用氣泡將膜表面曝氣以從其上清除污垢物；在暫停到容納給水的容器的料液流的同時(shí)重新開始過濾作業(yè)，持續(xù)一預(yù)定時(shí)段；再次暫停過濾作業(yè)；對(duì)膜壁進(jìn)行液體反沖洗以從其上清除污垢物；將含有所清除的污染物的液體中的至少一些從容納給水的容器中排出；并且然后重新開始過濾過程。
文檔編號(hào)B01D65/02GK101321578SQ200680045289
公開日2008年12月10日 申請(qǐng)日期2006年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月9日
發(fā)明者W·T·約翰遜 申請(qǐng)人:西門子水技術(shù)公司