一种原位清洗超滤膜组件的装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种性能高效、成本低廉、运行维护简单且在工程改造中易于实施的原位清洗超滤膜组件的装置，包括膜池(1)和设置于膜池内的膜组件(2)，其特征在于，膜组件的上方设置有淋洗管(3)，淋洗管通过管路串联第一抽吸泵(5)与储酸池(4)连接，储酸池通过管路串联第二抽吸泵(6)与膜池连接，储酸池中设置有酸溶液；所述膜池的底部还设置有排泥阀(7)；所述膜组件还与真空压力表(8)连接。本实用新型装置将膜清洗和膜处理工艺有机结合，实现超滤膜组件的原位化学清洗，适用于混凝与超滤膜的不同组合工艺，用于受污染水源的饮用水处理,也可应用于城市污水厂处理和再生水净化。
【专利说明】
一种原位清洗超滤膜组件的装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种原位清洗超滤膜组件的装置，属于水过滤设备改进及清洗的技术领域。
【背景技术】
[0002]饮用水净化工艺的进步，很大程度上依赖于水质科学和材料技术的发展。当人们高度关注饮用水质健康风险问题并努力应对其所带来的技术挑战时，水质安全保障的新原理、新方法和新工艺就在解决问题的实际需求中发生着积极的变革。在此过程中，人们将新材料的应用作为突破重点，试图在最基础的手段上为改善传统饮用水处理工艺提供科学方法和工艺技术。为此，近年来饮用水膜法净化理论和应用已成为本领域的研究热点，膜处理技术也被广泛应用于实际饮用水净化工程。
[0003]尽管膜技术已广泛应用于饮用水处理中，但膜组件长期运行过程中，膜表面会被所截留的各种有害物质所覆盖而形成滤饼层，甚至膜孔也会被细小颗粒物堵塞，最终导致严重膜污染。为了减缓超滤膜污染，截至目前，已研究了多种膜组合工艺。经混凝和沉淀单元后进入超滤膜处理系统是传统膜组合工艺，该工艺占地面积和排泥量均相对较大，同时由于沉淀单元的存在，进入膜系统的颗粒粒径较小，容易堵塞膜孔。为了减少占地面积和减缓膜污染，混凝后直接进入超滤膜系统的短流程膜组合工艺逐渐受到重视，但由于无沉淀单元，使得膜池内排泥量较大。近年来，将吸附剂与膜组件置于同一反应器内的一体式膜组合工艺成为研究热点。
[0004]不论何种膜组合工艺，超滤膜的污染不可避免。引起膜污染的物质主要有无机污染物和有机污染物，部分有机污染物来自膜池内微生物的活动。截至目前，污染后膜组件化学清洗以离线异位清洗方式为主，即将膜组件移至相应的酸溶液池、碱溶液池和氧化池中。该清洗方式不仅占地面积较大，操作繁琐，同时运行维护成本较高，不利于老水厂的改造和新水厂的建设。
[0005]专利申请201420008385.1公开了《一种超滤膜的离线清洗装置》，其特征在于，包括:相互并联的两个清洗水箱和一个冲洗水箱，所述清洗水箱和冲洗水箱的出水管和进水管上均设有与其对应的阀门；清洗水栗，所述出水管均与所述清洗水栗连通;相互并联的两个超滤膜组件，所述超滤膜组件的顶端均连通有产水管，所述产水管与所述进水管连通，所述产水管上设有阀门；每个超滤膜组件上均设有上进口、下进口、上排口、下排口，所述清洗水栗与两个超滤膜组件的上进口、下进口之间均设有阀门，两个超滤膜组件的上排口、下排口与所述进水管之间均设有阀门。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型目的是针对上述超滤膜离线异位化学清洗出现的膜组件损伤、操作繁琐及成本相对较高等问题，提供一种性能高效、成本低廉、运行维护简单且在工程改造中易于实施的原位清洗超滤膜组件的装置。
[0007]为实现上述目的，本实用新型采取以下方案:
[0008]—种原位清洗超滤膜组件的装置，包括膜池和设置于膜池内的膜组件，其特征在于，膜组件的上方设置有淋洗管，淋洗管通过管路串联第一抽吸栗与储酸池连接，储酸池通过管路串联第二抽吸栗与膜池连接，所述储酸池中设置有酸溶液。
[0009]本实用新型装置可将化学清洗与膜处理工艺有机结合，实现膜组件的原位清洗。
[0010]根据膜处理工艺的需求，所述膜池的底部还设置有排泥阀。
[0011]根据膜处理工艺的需求，所述膜组件还与真空压力表连接。
[0012]根据膜处理工艺的不同组合形式，所述膜池内还可以设置曝气装置。
[0013]进一步地，所述淋洗管设置于膜组件的上方2?1cm处。
[0014]进一步地，所述淋洗管的长度与单个膜组件的长度一致，所述淋洗管的直径为0.5?2cm，根据膜污染严重时取高值。
[0015]进一步地，所述淋洗管为耐强酸材质。
[0016]进一步地，所述储酸池为耐腐蚀材质，其形式可为罐式或池式。
[0017]进一步地，所述储酸池中的酸溶液为盐酸溶液。
[0018]更进一步地，根据膜组件的材质不同，当膜组件为不耐酸材质，如醋酸纤维素膜等，所述酸溶液PH为3?4;当膜组件为耐酸材质，如聚氯乙烯、聚偏氟乙烯等，所述酸溶液pH为I?2。
[0019]进一步地，本实用新型所述装置可以并联设置十个以上重复装置单元;更进一步地，每次同时运行清洗不超过十分之一数量的装置单元，以保证清洗过程中其它超滤膜组件在提高负荷的情况下正常运行。
[0020]利用上述装置对超滤膜组件进行有效原位化学清洗的方法如下:
[0021]当膜通量下降至初始膜通量的60%?70%时，开始化学清洗。放空膜池(将膜池内溶液全部排空)，通过第一抽吸栗将储酸池中的酸溶液通过淋洗管淋洗膜组件附着于膜表面的滤饼层，淋洗方式可以为连续淋洗或脉冲淋洗，淋洗时从超滤膜组件顶端开始，淋洗时间与膜材质无关，持续20?30min。膜池底部收集的酸溶液通过第二抽吸栗回收到储酸池中实现循环利用。回收后酸溶液的PH应彡3.0，以保证化学清洗效果。强酸性条件下超滤膜絮体得以去除，同时附着或镶嵌在絮体滤饼层内部的有机物也得以去除。此外，化学清洗过程中酸溶液可渗透膜孔并有灭菌等作用，最终达到清洗超滤膜，恢复膜通量的目的。
[0022]本实用新型装置可适用于混凝与超滤膜的不同组合工艺:(I)常规膜组合工艺，SP污染物分别经混凝和沉淀单元后进入超滤膜系统；(2)短流程工艺，即污染物混凝后不经沉淀单元直接进入超滤膜系统；(3)—体式膜组合工艺，即吸附剂与超滤膜置于同一反应器内。用于受污染水源的饮用水处理，也可应用于城市污水厂处理和再生水净化。
[0023]本实用新型具有如下优点和有益效果:
[0024]1、充分发挥絮体易溶于酸溶液的作用，高效快速清洗污染超滤膜；
[0025]2、占地面积小，适合于老水厂改造和新水厂建设；
[0026]3、运行成本低廉，且运行管理方便。
【附图说明】
[0027]图1:本实用新型实施例1装置的断面示意图；
[0028]图2:本实用新型实施例2装置的断面示意图；
[0029]图3:本实用新型实施例2装置主要淋洗部分的侧面示意图；
[0030]其中，1-膜池，2-膜组件，3-淋洗管，4-储酸池，5-第一抽吸栗，6_第二抽吸栗，7_排泥阀，8-真空压力表，9-曝气装置。
【具体实施方式】
[0031]下面通过具体的实施方案，并结合附图，进一步叙述本实用新型。除非特别说明，实施方式中未描述的技术手段均可以用本领域技术人员所公知的方式实现。另外，实施方案应理解为说明性的，而非限制本实用新型的范围，本实用新型的实质和范围仅由权利要求书所限定。对于本领域技术人员而言，在不背离本实用新型实质和范围的前提下，对这些实施方案中的物料成分、用量、尺寸、形状进行的各种修改、替换、改进也属于本实用新型的保护范围，并且本实用新型所限定的具体参数应有可允许的误差范围。
[0032]为了更好地理解本发明，对图中涉及的主要部位或部件进行了编号。相同的编号表示相同或相似的部位或部件，具有基本相同的功能，但其在不同图或实施例中具体的尺寸、形状、结构不一定相同。
[0033]实施例1:
[0034]参考图1所示，在本实用新型的一个示例性实施例中，一种原位清洗超滤膜组件的装置，包括膜池I和设置于膜池内的膜组件2，其特征在于，膜组件2的上方设置有淋洗管3，淋洗管3通过管路串联第一抽吸栗5与储酸池4连接，储酸池4通过管路串联第二抽吸栗6与膜池I的底端连接，所述储酸池4中设置有酸溶液。
[0035 ]所述膜池I的底部还设置有排泥阀7。
[0036]所述膜组件2还与真空压力表8连接。
[0037]进一步地，所述淋洗管3设置于膜组件的上方2?1cm处。
[0038]进一步地，所述淋洗管3的长度与单个膜组件2的长度一致，所述淋洗管3的直径为
0.5?2cm，根据膜污染严重时取高值。
[0039]进一步地，所述淋洗管3为耐强酸材质，如聚氯乙烯(PVC)。
[0040]进一步地，所述储酸池4为耐腐蚀材质，如水泥，其形式为池式。
[0041 ]进一步地，所述储酸池中的酸溶液为盐酸溶液。
[0042]更进一步地，根据膜组件的材质不同，当膜组件为不耐酸材质，如醋酸纤维素膜等，所述酸溶液PH为3?4;当膜组件为耐酸材质，如聚氯乙烯、聚偏氟乙烯等，所述酸溶液pH为I?2。
[0043]实施例2:
[0044]参考图2-3所示，在本实用新型的另一个示例性实施例中，一种原位清洗超滤膜组件的装置，包括膜池I和设置于膜池内的膜组件2，其特征在于，膜组件2的上方设置有淋洗管3，淋洗管3通过管路串联第一抽吸栗5与储酸池4连接，储酸池4通过管路串联第二抽吸栗6与膜池I的底端连接，所述储酸池4中设置有酸溶液。
[0045 ]所述膜池I的底部还设置有排泥阀7。
[0046]所述膜组件2还与真空压力表8连接。
[0047]所述膜池I内还设置有曝气装置9。
[0048]进一步地，所述淋洗管3设置于膜组件的上方2?1cm处。
[0049]进一步地，所述淋洗管3的长度与单个膜组件2的长度一致，所述淋洗管3的直径为
0.5?2cm，根据膜污染严重时取高值。
[0050]进一步地，所述淋洗管3为耐强酸材质，如聚氯乙烯(PVC)。
[0051 ]进一步地，所述储酸池4为耐腐蚀材质，如水泥，其形式为池式。
[0052 ]进一步地，所述储酸池中的酸溶液为盐酸溶液。
[0053]更进一步地，根据膜组件的材质不同，当膜组件为不耐酸材质，如醋酸纤维素膜等，所述酸溶液PH为3?4;当膜组件为耐酸材质，如聚氯乙烯、聚偏氟乙烯等，所述酸溶液pH为I?2。
[0054]利用实施例1或实施例2所述装置对超滤膜组件进行有效原位化学清洗的方法如下:
[0055]当膜通量下降至初始膜通量的60%?70 %时，开始化学清洗。放空膜池I (将膜池内溶液全部排空)，通过第一抽吸栗5将储酸池4中的酸溶液通过淋洗管3淋洗膜组件2附着于膜表面的滤饼层，淋洗方式可以为连续淋洗或脉冲淋洗，淋洗时从超滤膜组件2顶端开始，淋洗时间与膜材质无关，持续20?30min。膜池I底部收集的酸溶液通过第二抽吸栗6回收到储酸池4中实现循环利用。回收后酸溶液的pH应<3.0，以保证化学清洗效果。强酸性条件下超滤膜絮体得以去除，同时附着或镶嵌在絮体滤饼层内部的有机物也得以去除。此外，化学清洗过程中酸溶液可渗透膜孔并有灭菌等作用，最终达到清洗超滤膜，恢复膜通量的目的。
[0056]利用实施例1所述装置可实施以下工艺处理:
[0057]工艺1:含锑水处理，待处理水中锑浓度为6?15yg/L，化学需氧量(COD)小于20mg/L。待处理水经混凝和沉淀单元后进入本装置PVDF(聚偏氟乙烯)中空纤维超滤膜系统。其中混凝剂为氯化铝，投加量为5mg/L(以铝计)。连续运行30天后跨膜压差增至52kPa。通过本装置淋洗PH为2的盐酸溶液30min，跨膜压差降至14kPa。
[0058]工艺2:含锑水处理，待处理水中锑浓度为6?15yg/L，化学需氧量(COD)小于20mg/L。待处理水经混凝单元后直接进入本装置PVDF(聚偏氟乙烯)中空纤维超滤膜系统。其中混凝剂为氯化铝，投加量为5mg/L(以铝计)。连续运行30天后跨膜压差增至48kPa。通过本装置淋洗pH为2的盐酸溶液30min，跨膜压差降至9kPa。
[0059]工艺3:含锑水处理，待处理水中锑浓度为6?15yg/L，化学需氧量(COD)小于20mg/L。待处理水经混凝和沉淀单元后进入本装置PVDF(聚偏氟乙烯)中空纤维超滤膜系统。其中混凝剂为氯化铁，投加量为5mg/L(以铁计)。连续运行30天后跨膜压差增至65kPa。通过本装置淋洗PH为2的盐酸溶液30min，跨膜压差降至21kPa。
[0060]工艺4:含锑水处理，待处理水中锑浓度为6?15yg/L，化学需氧量(COD)小于20mg/L。待处理水经混凝单元后直接进入本装置PVDF(聚偏氟乙烯)中空纤维超滤膜系统。其中混凝剂为氯化铁，投加量为5mg/L(以铁计)。连续运行30天后跨膜压差增至59kPa。通过本装置淋洗pH为2的盐酸溶液30min，跨膜压差降至18kPa。
[0061 ] 工艺5:含锑水处理，待处理水中锑浓度为6?15yg/L，化学需氧量(COD)小于20mg/L。待处理水经混凝和沉淀单元后进入本装置PVDF(聚偏氟乙烯)中空纤维超滤膜系统。其中混凝剂为氯化铝，投加量为5mg/L(以铝计)。连续运行30天后跨膜压差增至52kPa。通过本装置淋洗pH为I的盐酸溶液30min，跨膜压差降至llkPa。
[0062]工艺6:含锑水处理，待处理水中锑浓度为6?15yg/L，化学需氧量(COD)小于20mg/L。待处理水经混凝单元后直接进入本装置PVDF(聚偏氟乙烯)中空纤维超滤膜系统。其中混凝剂为氯化铝，投加量为5mg/L(以铝计)。连续运行30天后跨膜压差增至48kPa。通过本装置淋洗pH为I的盐酸溶液30min，跨膜压差降至7kPa。
[0063]工艺7:含锑水处理，待处理水中锑浓度为6?15yg/L，化学需氧量(COD)小于20mg/L。待处理水经混凝和沉淀单元后进入本装置PVDF(聚偏氟乙烯)中空纤维超滤膜系统。其中混凝剂为氯化铁，投加量为5mg/L(以铁计)。连续运行30天后跨膜压差增至65kPa。通过本装置淋洗PH为I的盐酸溶液30min，跨膜压差降至16kPa。
[0064]工艺8:含锑水处理，待处理水中锑浓度为6?15yg/L，化学需氧量(COD)小于20mg/L。待处理水经混凝单元后直接进入本装置PVDF(聚偏氟乙烯)中空纤维超滤膜系统。其中混凝剂为氯化铁，投加量为5mg/L(以铁计)。连续运行30天后跨膜压差增至59kPa。通过本装置淋洗pH为I的盐酸溶液30min，跨膜压差降至13kPa。
[0065]利用实施例2所述装置可实施以下工艺处理:
[0066]工艺9:含锑水处理，待处理水中锑浓度为6?15yg/L，化学需氧量(COD)小于20mg/L。膜池底部曝气的情况下，将氯化铝(以铝计5mg/L)水解后形成的Al(OH)3絮体预悬浮于膜池，待处理水直接进入本装置PVDF(聚偏氟乙烯)中空纤维超滤膜系统。连续运行30天后跨膜压差增至40kPa。通过本装置淋洗pH为2的盐酸溶液30min，跨膜压差降至7kPa。
[0067]工艺10:含锑水处理，待处理水中锑浓度为6?15yg/L，化学需氧量(COD)小于20mg/L。膜池底部曝气的情况下，将氯化铁(以铁计5mg/L)水解后形成的Fe(0H)3絮体预悬浮于膜池，待处理水直接进入本装置PVDF(聚偏氟乙烯)中空纤维超滤膜系统。连续运行30天后跨膜压差增至47kPa。通过本装置淋洗pH为2的盐酸溶液30min，跨膜压差降至13kPa。
[0068]工艺11:含锑水处理，待处理水中锑浓度为6?15yg/L，化学需氧量(COD)小于20mg/L。膜池底部曝气的情况下，将氯化铝(以铝计5mg/L)水解后形成的Al(OH)3絮体预悬浮于膜池，待处理水直接进入本装置PVDF(聚偏氟乙烯)中空纤维超滤膜系统。连续运行30天后跨膜压差增至40kPa。通过本装置淋洗pH为I的盐酸溶液30min，跨膜压差降至4kPa。
[0069]工艺12:含锑水处理，待处理水中锑浓度为6?15yg/L，化学需氧量(COD)小于20mg/L。膜池底部曝气的情况下，将氯化铁(以铁计5mg/L)水解后形成的Fe(0H)3絮体预悬浮于膜池，待处理水直接进入本装置PVDF(聚偏氟乙烯)中空纤维超滤膜系统。连续运行30天后跨膜压差增至47kPa。通过本装置淋洗pH为I的盐酸溶液30min，跨膜压差降至lOkPa。
【主权项】
1.一种原位清洗超滤膜组件的装置，包括膜池(I)和设置于膜池内的膜组件(2)，其特征在于，膜组件(2)的上方设置有淋洗管(3)，淋洗管(3)通过管路串联第一抽吸栗(5)与储酸池(4)连接，储酸池(4)通过管路串联第二抽吸栗(6)与膜池(I)的底部连接，所述储酸池(4)中设置有酸溶液。2.如权利要求1所述的一种原位清洗超滤膜组件的装置，其特征在于，所述膜池(I)的底部还设置有排泥阀(7)。3.如权利要求1所述的一种原位清洗超滤膜组件的装置，其特征在于，所述膜组件(2)还与真空压力表(8)连接。4.如权利要求1所述的一种原位清洗超滤膜组件的装置，其特征在于，所述膜池(I)内还设置曝气装置(9)。5.如权利要求1-4任一所述的一种原位清洗超滤膜组件的装置，其特征在于，所述淋洗管(3)设置于膜组件(2)的上方2?1cm处。6.如权利要求1-4任一所述的一种原位清洗超滤膜组件的装置，其特征在于，所述淋洗管的长度与单个膜组件的长度一致，所述淋洗管的直径为0.5?2cm。7.如权利要求1-4任一所述的一种原位清洗超滤膜组件的装置，其特征在于，所述淋洗管(3)为耐强酸材质。8.如权利要求1-4任一所述的一种原位清洗超滤膜组件的装置，其特征在于，所述储酸池(4)为耐腐蚀材质，其形式为罐式或池式。9.如权利要求1-4任一所述的一种原位清洗超滤膜组件的装置，其特征在于，所述储酸池(4)中的酸溶液为盐酸溶液;根据膜组件的材质不同，当膜组件为不耐酸材质，所述酸溶液PH为3?4;当膜组件为耐酸材质，所述酸溶液pH为I?2。10.如权利要求1-4任一所述的一种原位清洗超滤膜组件的装置，其特征在于，所述原位清洗超滤膜组件的装置并联设置十个以上重复装置单元。
【文档编号】B01D65/06GK205627665SQ201620350480
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年4月22日
【发明人】曲久辉, 马百文, 王兴, 刘锐平, 刘会娟, 兰华春
【申请人】中国科学院生态环境研究中心