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膜生物反应器的膜清洗

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学社我家 发表于 2019-9-10 08:38 | 显示全部楼层 打印 上一主题 下一主题
在任何膜分离技术应用中,尽管选择了合适的膜和适宜的操作条件,但在长期运行中,膜的透水量都会随着时间的延长而下降,这是因为膜孔的堵塞是不可避免的,即污染问题必然发生。尤其是在膜生物技术中,由于处理的对象是污泥混合液,料液中大量的固体颗粒和溶解性有机物很容易将膜孔堵塞,导致膜通量下降,影响膜组件的效率和使用寿命。
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( `% a9 l3 z7 n. _# N" Q) C3 M$ e处理选择合适的抗污染性强的膜和适宜的操作条件之外,采用有效地清洗方法,可以将膜面和膜孔的污染物去除,恢复膜的透水量,延长膜的寿命,并维持系统的正常运转。目前,膜清洗方法的研究室国内外膜应用研究中的一个热点,已有大量的清洗方法与清洗剂专利发表。, T! ^6 O2 n5 ]6 E: O5 r2tech.cn
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一般认为,广义的膜污染不仅包括由于不可逆吸附、堵塞引起的污染(不可逆污染),而且包括由于可逆的浓差极化导致凝胶层的形成(可逆污染),二者共同造成运行过程中膜通量的衰减。膜的清洗方法通常可以分为物理方法和化学方法。; ~; N) C3 C+ K( @6 m( {2tech.cn
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物理方法一般是指用高流速水进行冲洗,或将膜组件提升至水面上用喷嘴喷水冲洗,用海绵球机械擦洗和反洗(尤其对单皮层中空纤维膜使用)等。它们的特点是简单易行,费用低。近来新发展的抽吸清洗方法具有不添加新设备、脉冲电解清洗及电渗析反洗研究也十分活跃,具有很好效果。- X7 l0 X) d/ Y2tech.cn

; Y: d) A- X) C/ H$ N3 U在实际应用中,水力清洗仍然是常用的清洗方法。它主要可以去除可逆污染物(凝胶层)以及部分不可逆污染物(膜表面沉淀物)。在清洗时,应注意选择合适的流速、压力和清洗周期。一般认为,在水流清洗时,采用高膜面流速有利于膜通量的恢复,但流速越高,能耗也越高,一般流速大约在2m/s左右。采用低操作压力同样有利于膜通量的恢复。选择合适的清洗周期既有利于膜通量的恢复,延长膜的使用寿命,又能保证处理的效率。
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化学清洗通常是使用化学清洗剂,如稀酸、稀碱、酶、表面活性剂、络合剂和氧化剂等。它们的作用主要是通过化学反应破坏膜面的凝胶层和膜孔内的有机物,溶出结合在有机大分子中的金属离子。如选用酸类清洗剂,可以溶解除去矿物质及DNA,而采用碱溶液(如氢氧化钠溶液)则可有效地脱除蛋白质污染。6 j7 O3 T, t: T' p8 J2tech.cn

( {' K( X* ?- e, a- R! R对于蛋白质污染严重的膜,用含0.5%胃蛋白酶的0.01mol/L氢氧化钠溶液清洗30min,可有效地恢复透水量。在某些应用中,如多糖等,温水浸泡清洗即可基本恢复膜的初始透水率。一般来说,将清洗剂加热使用往往效果更好。但是,对于不同种类的膜,选择化学清洗剂时要慎重,以防止化学清洗剂本身对膜的损害。$ T5 U. }; u& m1 E2tech.cn

9 q$ B4 B! y- a' _3 V. N为了取得理想的清洗效果,在实际应用中,常常将物理方法和化学方法结合起来使用。在设计清洗程序时,通常要考虑下面两个因素:* n+ Y5 Z) x4 f, Q% m( A2tech.cn

/ N- ?5 B8 O1 e) L) i8 q. K(1)膜化学特性, r! E# I9 Z5 n9 t( Z2tech.cn
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膜的化学特性是指耐酸碱性、耐温性、耐氧化性和耐化学试剂特性,它们对选择化学清洗剂及其浓度、清洗液温度等极为重要。一般来说,各个膜的生产厂家对其产品的化学特性均给出简单说明,当要使用超出说明书规定的化学清洗剂时,一定要慎重,最好先做小型试验检测是否会给膜带来危害。0 x* J) M. `7 Q: @& M# N, V6 [0 B2tech.cn
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(2)污染物特性
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这里主要是指污染物在不同介质不同温度下的溶解性、荷电性、可氧化性和可酶解性等,这样就可有的放矢的选择合适的化学清洗剂,达到最佳的清洗效果。
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