微滤过程采用的清洗装置及清洗方法
【专利摘要】本发明公开了一种微滤过程采用的清洗装置及清洗方法。所述的微滤清洗装置为一个异径流体切换缸，其两端分别与原料液泵和微滤膜组件相连，缸内设置滑动异径活塞。其清洗过程包括：并联的多个微滤膜器进行微滤及向流体切换缸注入滤液；对某一个微滤膜器进行清洗，其他微滤膜器正常工作；完成该微滤膜器清洗后，重复所有的微滤膜器进行微滤及向流体切换缸注入滤液；如此重复进行，依次实现对所有并联微滤膜器清洗过程。本发明的特点是简化清洗设备、操作过程简单、微滤出水连续、节约能源资源、生产效率提高等。
【专利说明】微滤过程采用的清洗装置及清洗方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种微滤(MF)过程采用的清洗装置及清洗方法，属于膜清洗【技术领域】。
【背景技术】
[0002]微孔过滤(MF，简称微滤)与反渗透、超滤均属于压力驱动型膜分离技术，所分离的组分直径为0.03-15 μ m,主要除去微粒、亚微粒和细粒物质。其基本原理属于筛网状过滤，在静压差作用下，水分子及小于膜孔的颗粒通过滤网，大于膜孔的粒子则被截留在膜上面，从而使得大小不同的组分得以分离。微滤工艺因其具有能耗低、出水水质稳定、可以实现自动控制等有点而受到广泛重视。
[0003]微滤在应用过程中遇到的最主要的问题是通量下降，这是由于浓差极化和污染造成的。污染是由于溶质在孔内或膜表面的沉积。很多情况下，通量下降非常严重，以至于实际通量仅为纯水通量的1%。因此，在微滤装置运行时，需要定期对其进行清洗以带走孔内或膜表面的截留物，恢复微滤膜的过滤功能。目前普遍使用的微滤清洗装置与方法如图1所示，主要存在以下问题:通常设置多套微滤装置，每套装置中的所有微滤膜器同时进行生产、清洗、快冲、化学清洗等程序；微滤反冲洗泵流量比较大，清洗水量一般是运行时的2倍，需要设置较大容量的反洗水箱，当对微滤装置清洗时，微滤反冲洗泵从该水箱中抽水；微滤一般运行0.5到I小时清洗一次，每次清洗历时约10分钟，反冲洗泵频繁启停，每隔
0.5到I小时，泵启停一次，每次只运行10分钟，泵的利用率不高，频繁启停易使泵损坏，微滤产水不连续。
[0004]所以寻找新型连续清洗方法，不仅能够提高生产效率，实现微滤连续产水，而且能够延长设备使用寿命，降低设备和维修投资。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种微滤过程采用的清洗装置及清洗方法。该清洗装置结构简单，运行可靠，其方法过程能耗低。
[0006]本发明通过以下技术方案实现，一种微滤过程采用的清洗装置，所述的微滤过程，是采用包括原料液泵、切换阀和并联的两个或两个以上的微滤膜器构成的装置加以实现的，其过程是原料液由微滤膜器下端进入微滤膜器，经微滤膜的过滤，产品滤液从微滤膜器上端端头流出，在该微滤过程采用的清洗装置，其特征在于，该装置由一个两段长度相等的异径圆筒体及圆筒体内与两段圆筒体滑动配合的一体异径活塞构成的流体切换缸，该流体切换缸的小直径圆筒体外端与微滤膜器上端的滤液出口管线相连接，它的大直径圆筒体外端与原料液管线连接。
[0007]上述结构的微滤过程采用的连续清洗的装置，其特征在于，流体切换缸的小直径圆筒体与大直径圆筒体的直径比为1:(1.5?1.8)。
[0008]采用上述微滤过程的清洗装置实现微滤过程的清洗方法，其特征在于包括以下过程:
1)η个(η > 2)微滤膜器同时进行微滤及向流体切换缸注入滤液:
开启原料液泵，打开每个微滤膜器的原料液进入阀、滤液产出阀、微滤膜器与连通流体切换缸的连通阀和流体切换缸的原料液排出阀；关闭微滤膜器下端的清洗液排出阀和进入流体切换缸的原料液阀，微滤膜器在如此操作状况下运行，由其上端不断产出滤液产品，同时部分滤液进入流体切换缸并推动异径活塞向左移动，直到异径活塞的大直径活塞移至流体切换缸的大直径筒体端部；
2)对第Ii1微滤膜器进行连续清洗:
关闭第Ii1微滤膜器的原料液进入切换阀、滤液产出切换阀、其它微滤膜器连通流体切换缸的切换阀、流体切换缸原料液排出阀；打开第Ii1微滤膜器的清洗液排出阀、连通流体切换缸的切换阀、原料液进入流体切换缸的切换阀，在原料液泵连续运转下实现对第Ii1微滤膜器进行连续清洗，此时，原料液泵输出的部分原料液进入流体切换缸并推动异径活塞向流体切换缸的右端移动，由于流体切换缸的大小圆筒直径比为(1.5^1.8):1，且压强相等，所以小直径圆筒端的压力为大直径圆筒端的(2.25^3.24)倍，为清洗提供更大压力，流体切换缸内不断注入原料液，异径活塞在此移动过程中，将流体切换缸内的滤液压出并进入第Ii1微滤膜器，从微滤膜器下端的清洗液排出阀流出，实现了对第H1微滤膜器进行连续清洗，而其他微滤膜器仍然在进行微滤过程；
3)完成第Ii1微滤膜器连续清洗后，重复η个微滤膜器进行微滤及向流体切换缸注入滤
液:
打开第H1微滤膜器的原料液进入切换阀、滤液产出切换阀、其它微滤膜器连通流体切换缸的切换阀、流体切换`缸原料液排出阀，关闭第Ii1微滤膜器的清洗液排出阀、原料液进入流体切换缸的切换阀，此时η个微滤膜器再次进入微滤过程，而流体切换缸则进入不断注入滤液，异径活塞不断移动和通过原料液排放阀排出原料液的过程；
4)不断重复参照1)、2)步骤的做法，依次实现对第112……第化微滤膜器连续清洗过程。
[0009]本发明的有益效果是:本发明方法结构简单易实现，实施可靠，实用性强。其过程由流体切换缸储存部分滤液作为清洗水，提供清洗压力，减少了反冲洗泵和反洗水箱的配置，降低了设备费用和维修费用，节省了能源和资源。并且实现了微滤过程的连续化，大幅度提高了生产效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为目前微滤过程普遍采用的清洗方法的流程示意图。
[0011]图2为本发明以并联2个微滤膜器为例的微滤过程处于微滤及向流体切换缸注入滤液过程的流程示意图。
[0012]图3为本发明以并联2个微滤膜器为例的微滤过程处于第一个微滤膜器进行连续清洗过程的流程示意图。
[0013]图2与图3中:1为原料液泵，2为压力表，3为流量计，4_1为微滤膜器1^4-2为微滤膜器η2，5为流体切换缸，6为异径活塞，7-1为原料液进入微滤膜器Ii1的切换阀，7_2为原料液进入微滤膜器η2的切换阀，8-1为微滤膜器Ii1清洗液的排出阀，8-2为微滤膜器η2清洗液的排出阀，9-1为微滤膜器Ii1的滤液产出阀，9-2为微滤膜器η2的滤液产出阀，10_1为微滤膜器Ii1连通流体切换缸的切换阀，10-2为微滤膜器n2连通流体切换缸的切换阀，11为原料液进入流体切换缸的切换阀，12为流体切换缸原料液排出阀，13为空气流道。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图2和附图3对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
[0015]本实施例所采用的两个微滤膜器均为聚偏氟乙烯M0F-910微滤膜组件，每个微滤膜器的外形尺寸为Φ 90mmX 1106mm,微滤膜的分离孔径0.2 μ m。流体切换缸的缸体为玻璃钢体，大圆筒外形尺寸为Φ 150mmX 1000mm,小筒外形尺寸为Φ IOOmmX 1000mm。进料泵的型号为25YW8-22-1.1，管道上所安装的切换阀均采用电磁阀。
[0016]采用以上装置对污水二级出水进行微滤的过程是:经过预处理的污水(相当原料液)通过污水泵(相当进料泵)I以流量为1.4 m3/h和压力为0.1 MPa进行输送，打开两个微滤膜器的原料液进入切换阀7-1、7-2，滤液产出阀9-1、9-2，连通流体切换缸的切换阀10-1、10-2，流体切换缸原料液排出阀12，关闭清洗液排出阀8-1、8-2，原料液进入流体切换缸的切换阀11，则污水分别由每个微滤膜器下端进入微滤膜器内，污水通过微滤膜的微滤作用，产水(相当滤液)由微滤膜器上端产出，一部分产水进入流体切换缸5内，并推动异径活塞6由流体切换缸的右端向左端移动，在异径活塞移动的同时，由流体切换缸原料液排出阀12排出流体切换缸内污水，如此操作I小时后，发现淡水产量有下降趋势，且异径活塞6处于流体切换缸的左端，则开始对第一个微滤膜器进行连续清洗。
[0017]第一个微滤膜器连续清洗过程如下:关闭第一个微滤膜器的原料液进入切换阀
7-1、滤液产出阀9-1、打开连通流体切换缸的切换阀10-1、清洗液排出阀8-1，关闭第二个微滤膜器的连通流体切换缸的切换阀10-2、流体切换缸原料液排出阀12，打开原料液进入流体切换缸的切换阀11，此时，来自污水泵I的部分污水通过原料液进入流体切换缸的切换阀11进入流体切换缸5内，推动异径活塞6向流体切换缸的小直径圆筒端移动，异径活塞在该移动过程不断将流体切换缸内的产水挤压排出，由流体切换缸排出的产水经过连通流体切换缸的切换阀10-1进入第一个微滤膜器，对其进行清洗，清洗液由清洗液排出阀
8-1排出，这一清洗过程在10分钟完成，对第一个微滤膜器进行清洗过程的同时，第二个微滤膜器仍然处于微滤运行，此时，流体切换缸5内的异径活塞6处在流体切换缸的小直径圆筒端，则调节切换阀恢复第一个微滤膜器进行微滤过程。
[0018]恢复第一个微滤膜器处于微滤运行过程是:打开第一个微滤膜器的原料液进入切换阀7-1、滤液产出阀9-1、连通流体切换缸的切换阀10-1，关闭清洗液排出阀8-1，打开第二个微滤膜器的连通流体切换缸的切换阀10-2、流体切换缸原料液排出阀12，关闭原料液进入流体切换缸的切换阀11，此时，来自污水泵I的污水进入两个微滤膜器，第一个微滤膜器重新处于微滤运行，第二个微滤膜器继续微滤运行，这一过程运行的时间由异径活塞6从流体切换缸小直径圆筒端到大直径圆筒端所需时间确定。当异径活塞到达大直径圆筒端，开始对第二个微滤膜器进行连续清洗。
[0019]第二个微滤膜器连续清洗过程与一个微滤膜器连续清洗过程相仿。
[0020]恢复第二个微滤膜器处于微滤运行过程是，该过程与恢复第一个微滤膜器处于微滤运行过程相仿。[0021]依次进行上述的连续清洗过程和恢复微滤膜器处于微滤运行过程，从而实现对多个并联微滤膜器进行周期循环连续清洗。
【权利要求】
1.一种微滤过程采用的清洗装置，所述的微滤过程，是采用包括原料液泵、切换阀和并联的两个或两个以上的微滤膜器构成的装置加以实现的，其过程是原料液由微滤膜器下端进入微滤膜器，经微滤膜的过滤，产品滤液从微滤膜器上端端头流出，在该微滤过程采用的清洗装置，其特征在于，该装置由一个两段长度相等的异径圆筒体及圆筒体内与两段圆筒体滑动配合的一体异径活塞构成的流体切换缸，该流体切换缸的小直径圆筒体外端与微滤膜器上端的滤液出口管线相连接，它的大直径圆筒体外端与原料液管线连接。
2.按权利要求1所述的微滤过程清洗装置，其特征在于，流体切换缸的小直径圆筒体与大直径圆筒体的直径比为1:(1.5~1.8)。
3.一种采用权利要求1所述的微滤过程的清洗装置进行清洗方法，其特征在于包括以下过程: 1)η个(n ^ 2)微滤膜器同时进行微滤及向流体切换缸注入滤液: 开启原料液泵，打开每个微滤膜器的原料液进入阀、滤液产出阀、微滤膜器与连通流体切换缸的连通阀和流体切换缸的原料液排出阀；关闭微滤膜器下端的清洗液排出阀和进入流体切换缸的原料液阀，微滤膜器在如此操作状况下运行，由其上端不断产出滤液产品，同时部分滤液进入流体切换缸并推动异径活塞向左移动，直到异径活塞的大直径活塞移至流体切换缸的大直径筒体端部； 2)对第Ii1微滤膜器进行连续清洗: 关闭第Ii1微滤膜器的原料液进入切换阀、滤液产出切换阀、其它微滤膜器连通流体切换缸的切换阀、流体切换缸原料液排出阀；打开第Ii1微滤膜器的清洗液排出阀、连通流体切换缸的切换阀、原料液进入流体切换缸的切换阀，在原料液泵连续运转下实现对第Ii1微滤膜器进行连续清洗，此时，原料液泵输出的部分原料液进入流体切换缸并推动异径活塞向流体切换缸的右端移动，由于流体切换缸的大小圆筒直径比为(1.5^1.8):1，且压强相等，所以小直径圆筒端的压力为大直径圆筒端的(2.25^3.24)倍，为清洗提供更大压力，流体切换缸内不断注入原料 液，异径活塞在此移动过程中，将流体切换缸内的滤液压出并进入第Ii1微滤膜器，从微滤膜器下端的清洗液排出阀流出，实现了对第H1微滤膜器进行连续清洗，而其他微滤膜器仍然在进行微滤过程； 3)完成第Ii1微滤膜器连续清洗后，重复η个微滤膜器进行微滤及向流体切换缸注入滤液: 打开第H1微滤膜器的原料液进入切换阀、滤液产出切换阀、其它微滤膜器连通流体切换缸的切换阀、流体切换缸原料液排出阀，关闭第Ii1微滤膜器的清洗液排出阀、原料液进入流体切换缸的切换阀，此时η个微滤膜器再次进入微滤过程，而流体切换缸则进入不断注入滤液，异径活塞不断移动和通过原料液排放阀排出原料液的过程。
【文档编号】B01D61/20GK103768949SQ201410018075
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月16日 优先权日:2014年1月16日
【发明者】解利昕, 辛婧, 孙晨, 李慧, 李晓伟, 周文萌, 陈飞 申请人:天津大学