CN101757853A - 具有抗污染结构的外压式中空纤维膜组件及清洗系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有抗污染结构的外压式中空纤维膜组件及清洗系统和方法，包括产水管、原水管、中心布水管、中心布水孔、U型膜丝、膜壳、曝气装置、进气管、浓水管、污染物富集区，U型膜丝竖直浇铸在膜壳的上端且自然垂下，U型膜组件的下端布置有布气系统，布气系统的下方设置污染物富集区。优点：一是可有效的控制膜污染，使膜维持较高的通量，并在污染时进行及时清洗可迅速恢复膜通量；二是由于膜丝不处于紧绷状态，曝气充分抖动，可降低断丝的几率；三是在曝气装置的下是呈“V”型的污染物富集区，并且此“V”区无任何部件，这样在冲洗时，其膜丝下部不受任何阻力，冲洗水可加速污染物的排出。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有抗污染结构的外压式中空纤维膜组件及清洗系统和方法，属水处理系统制造领域。
背景技术
授权公告号NC1199717C、名称“一种可气冲的外压柱式中空纤维膜组件”，涉及一种中空纤维膜组件的结构设计及其使用方法。本发明的主要技术特征是在膜组件底部的膜丝中间设有专用的气冲部件；并通过设定膜组件壳柱体的高径比，膜丝的长径比、膜组件的装填密度来合理规范气、水的运动轨迹和二相流的流态，同时使膜组件在选定的操作条件下的次临界通量操作区域工作。其不足之处：一是由于U型膜丝与膜壳连接不科学，在气冲时产生的膜振动对粘结处的膜丝会造成较大的影响，其绝对横向移动将导致断丝；二是U型膜丝在浇铸时，由于膜丝处于紧绷状态，曝气充分抖动时，断丝的几率很高。
发明内容
设计目的：避免背景技术中的不足之处，设计一种既能够有效抗污染，又能够在气洗时，使气泡由U型膜束下端自下而上对膜进行冲刷、震荡且使膜表面的污染物松散脱落的具有抗污染结构的外压式中空纤维膜组件及清洗系统和方法。
设计方案：为了实现上述设计目的。本发明采用U型膜丝构成的膜束，并单头封胶在膜组件的上端，封胶处采用两次浇铸，使膜丝自然垂下，在膜丝的U型处(下端)布置特有的布气冲刷设备，其清洗主要由气洗—反洗—正冲过程组成，组件在正常运行一段时间后进行自动清洗，并且在气洗时气泡由U型膜束下端自下而上对膜进行冲刷、充分震荡使膜表面的污染物松散脱落，气冲结束后立刻进行反冲洗使膜表面松散的污染物进一步脱落，并依靠重力及水流作用通过组件下方的浓缩液管排放。由于在气冲及反冲过程中会有少量的颗粒物沉积在U型膜丝处，此时再进行大流量正冲过程，能够使沉积在膜丝下端处的污染物充分排出。
技术方案1：具有抗污染结构的外压式中空纤维膜组件，包括产水管、原水管、中心布水管、中心布水孔、U型膜丝、膜壳、曝气装置、进气管、浓水管、污染物富集区，U型膜丝竖直浇铸在膜壳的上端且自然垂下，U型膜组件的下端布置有布气系统，布气系统的下方设置污染物富集区。
技术方案2：由外压式中空纤维膜组件构成的清洗系统，它包括外压式中空纤维膜组件，所述外压式中空纤维膜组件中的原水管进口通过增压泵与原水箱出口连通；所述外压式中空纤维膜组件中的浓液管一路通过管道与原水箱进口连通、一路与6#排放阀门连通；所述外压式中空纤维膜组件中的进气管与储罐出口连通，储罐进口与空压机出气口连通；所述外压式中空纤维膜组件中产水管通管管路与反洗泵出口连通、与产水箱进口连通。
技术方案3：由外压式中空纤维膜组件构成的清洗系统的清洗方法，它包括外压式中空纤维膜组件及由外压式中空纤维膜组件构成的清洗系统，(1)正常运行时打开1#、3#、5#、6#阀门，关闭2#、4#阀门，开启增压泵，原水从原水管进入膜组件、浓缩液从浓液管部分回流至原水箱且部分排放、淡液经过产水管收集后进入产水箱；(2)清洗流程有气冲—反洗—正冲组成，气冲时打开4#、6#，关闭5#、1#、2#、3#阀，开启空压机且通过储罐调节压力，使其气量进入膜组件，使U型膜丝充分振动，污染物从浓液管排放；(3)气冲结束后进行反洗，反洗时打开2#、6#阀，关闭5#、1#、4#、3#阀，开启反洗泵使膜表面松散的污染物脱落经过浓水管排放，最后再进行膜面正冲，正冲时打开1#、6#阀门，关闭2#、3#、4#、5#阀门，开启增压泵，冲洗液从浓液管排放。
本发明与背景技术相比，一是可有效的控制膜污染，使膜维持较高的通量，并在污染时进行及时清洗可迅速恢复膜通量；二是由于膜丝不处于紧绷状态，曝气充分抖动，可降低断丝的几率；三是在曝气装置的下是呈“V”型的污染物富集区，并且此“V”区无任何部件，这样在冲洗时，其膜丝下部不受任何阻力，冲洗水可加速污染物的排出。
附图说明
图1是具有抗污染结构的外压式中空纤维膜组件的结构示意图。
图2是由外压式中空纤维膜组件构成的清洗系统的结构示意图。
具体实施方式
实施例1：参照附图1。具有抗污染结构的外压式中空纤维膜组件，包括产水管1、原水管2、中心布水管3、中心布水孔6、U型膜丝7、膜壳8、曝气装置9、进气管10、浓水管11、污染物富集区12，U型膜丝7竖直浇铸在膜壳的上端且自然垂下，U型膜组件的下端布置有布气系统，布气系统的下方设置污染物富集区。
所述U型膜丝7竖直布置在膜壳8上端的内部且单头浇铸在膜壳8上端，U型膜丝7浇铸时采用2层胶水浇铸，第一层胶4水硬度较高、强度较大，起到膜丝固定黏合作用，第二层胶水采用比较柔软的热熔胶5。所述第一层胶4为无机粘合剂4。
也就是说，U型膜丝竖直布置在组件内部，单头浇铸在膜壳上端，膜丝浇铸时采用2层胶水浇铸，第一层胶水硬度较高、强度较大，起到膜丝固定黏合作用，第二层胶水采用比较柔软的热熔胶，主要是防止第一层胶水爬升造成的阻力增加，此外采用较柔软的热熔胶可起到缓冲的作用(在气冲时产生的膜振动对粘结处的膜丝会造成较大的绝对横向移动从而导致断丝，而采用较软的热熔胶使振动时的绝对横向移动可有效的缓解，从而较低断丝的几率)。
此外，U型膜丝在浇铸时，膜丝在膜壳内处于相对较松的状态，底部由布气系统固定(由于膜丝不处于紧绷状态，曝气充分抖动，可降低断丝的几率)U型膜丝的下端设置独特的布气系统(可采用穿孔曝气管、微孔曝气管或射流式曝气器)。在曝气装置的下是呈“V”型的污染物富集区，此“V”区无任何部件，这样在冲洗时膜丝下部不受任何阻力，冲洗水可加速污染物的排出。
实施例2：参照附图2。在实施例1的基础上，由外压式中空纤维膜组件构成的清洗系统，它包括外压式中空纤维膜组件，其特征是：所述外压式中空纤维膜组件中的原水管2进口通过增压泵16与原水箱15出口连通；所述外压式中空纤维膜组件中的浓液管11一路通过管道与原水箱15进口连通、一路与6#阀门连通；所述外压式中空纤维膜组件中的进气管10与储罐13出口连通，储罐13进口与空压机14出气口连通；所述外压式中空纤维膜组件中产水管1通管管路与反洗泵17出口连通、与产水箱18进口连通。
所述增压泵16口出与原水箱15外压式中空纤维膜组件中的浓液管11进口间设有1#阀门。反洗泵17出口产水管1之间设有2#阀门。所述产水管1通管管路与产水箱18进口间设有3#阀门。所述进气管10与储罐13之间设有4#阀门。所述浓液管11与原水箱15之间设有5#回流阀门和6#排放阀门。
实施例3：在实施例1和2的基础上，由外压式中空纤维膜组件构成的清洗系统的清洗方，它包括外压式中空纤维膜组件及由外压式中空纤维膜组件构成的清洗系统，(1)正常运行时打开1#、3#、5#、6#阀门，关闭2#、4#阀门，开启增压泵16，原水从原水管2进入膜组件、浓缩液从浓液管11部分回流至原水箱15且部分排放、淡液经过产水管收集后进入产水箱18；(2)清洗流程有气冲—反洗—正冲组成，气冲时打开4#、6#，关闭5#、1#、2#、3#阀，开启空压机14且通过储罐13调节压力，使其气量进入膜组件，使U型膜丝充分振动，污染物从浓液管11排放；(3)气冲结束后进行反洗，反洗时打开2#、6#阀，关闭5#、1#、4#、3#阀，开启反洗泵17使膜表面松散的污染物脱落经过浓水管11排放，最后再进行膜面正冲，正冲时打开1#、6#阀门，关闭2#、3#、4#、5#阀门，开启增压泵16，冲洗液从浓液管11排放。
也就是说，配合特有的组件结构设置了特有的清洗流程，采用气冲—反洗—正冲的清洗流程。系统进行自动清洗，在设定的清洗周期内，先进行气冲由独特的曝气系统产生的气泡由下而上对膜面进行冲刷，使膜表面的污染物脱落进入水相，气冲结束后采用反洗使一些没有脱落还附着在膜表面的较松散的污染物进一步脱落并随着水相的流动自上而下由浓液管排放。最后采用大流量的水进行正冲，冲刷掉一些沉积在底部的污染物。
运行参数范围：
本组件主要用于中水回用工程中高浊度、高污染物废水的前处理工艺。
运行pH1-14以内，运行温度5-40℃最大进水压力≤4.0bar，最大跨膜压差≤2.0bar。
气洗进气量每支组件在2-10Nm3/h，进气压力控制在1.0bar以内，瞬间最大进气压力不能超过2，0bar。
反洗水流量控制在50-100L/m2·h，反洗水进水压力控制在2-3bar。
清洗周期在30-120min，其中气洗时间10-60s，反洗时间10-60s，正冲时间10-60s，根据管路长度及设备大小可在进行适当的调整。
需要理解到的是：上述实施例虽然对本发明的设计思路作了比较详细的文字描述，但是这些文字描述，只是对本发明设计思路的简单文字描述，而不是对本发明设计思路的限制，任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种具有抗污染结构的外压式中空纤维膜组件，包括产水管、原水管、中心布水管、中心布水孔、U型膜丝、膜壳、曝气装置、进气管、浓水管、污染物富集区，其特征是：U型膜丝竖直浇铸在膜壳的上端且自然垂下，U型膜组件的下端布置有布气系统，布气系统的下方设置污染物富集区。
2.根据权利要求1所述的具有抗污染结构的外压式中空纤维膜组件，其特征是：所述U型膜丝竖直布置在膜壳上端的内部且单头浇铸在膜壳上端，U型膜丝浇铸时采用2层胶水浇铸，第一层胶水硬度较高、强度较大，起到膜丝固定黏合作用，第二层胶水采用比较柔软的热熔胶。
3.根据权利要求1所述的具有抗污染结构的外压式中空纤维膜组件，其特征是：所述第一层胶为无机粘合剂。
4.一种由外压式中空纤维膜组件构成的清洗系统，它包括外压式中空纤维膜组件，其特征是：所述外压式中空纤维膜组件中的原水管进口通过增压泵与原水箱出口连通；所述外压式中空纤维膜组件中的浓液管一路通过管道与原水箱进口连通、一路与6#排放阀门连通；所述外压式中空纤维膜组件中的进气管与储罐出口连通，储罐进口与空压机出气口连通；所述外压式中空纤维膜组件中产水管通管管路与反洗泵出口连通、与产水箱进口连通。
5.根据权利要求4所述的由外压式中空纤维膜组件构成的清洗系统，其特征是：所述增压泵口出与原水箱外压式中空纤维膜组件中的浓液管进口间设有1#阀门。
6.根据权利要求4所述的由外压式中空纤维膜组件构成的清洗系统，其特征是：所述反洗泵出口产水管之间设有2#阀门。
7.根据权利要求4所述的由外压式中空纤维膜组件构成的清洗系统，其特征是：所述产水管通管管路与产水箱进口间设有3#阀门。
8.根据权利要求4所述的由外压式中空纤维膜组件构成的清洗系统，其特征是：所述进气管与储罐之间设有4#阀门。
9.根据权利要求4所述的由外压式中空纤维膜组件构成的清洗系统，其特征是：所述浓液管与原水箱之间设有5#回流阀门和6#排放阀门。
10.一种由外压式中空纤维膜组件构成的清洗系统的清洗方法，它包括外压式中空纤维膜组件及由外压式中空纤维膜组件构成的清洗系统，其特征是：(1)正常运行时打开1#、3#、5#、6#阀门，关闭2#、4#阀门，开启增压泵，原水从原水管进入膜组件、浓缩液从浓液管部分回流至原水箱且部分排放、淡液经过产水管收集后进入产水箱；(2)清洗流程有气冲—反洗—正冲组成，气冲时打开4#、6#，关闭5#、1#、2#、3#阀，开启空压机且通过储罐调节压力，使其气量进入膜组件，使U型膜丝充分振动，污染物从浓液管排放；(3)气冲结束后进行反洗，反洗时打开2#、6#阀，关闭5#、1#、4#、3#阀，开启反洗泵使膜表面松散的污染物脱落经过浓水管排放，最后再进行膜面正冲，正冲时打开1#、6#阀门，关闭2#、3#、4#、5#阀门，开启增压泵，冲洗液从浓液管排放。
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Date of cancellation: 20230629 Granted publication date: 20130710 Pledgee: Hangzhou Qingchun sub branch of Guangfa Bank Co.,Ltd. Pledgor: HANGZHOU TIAN CHUANG ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY Co.,Ltd.|Zhejiang Yimo New Material Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2022330001189 |
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