CN102179181A - 超滤膜的实验测试及产水装置 - Google Patents

Abstract

一种超滤膜的实验测试及产水装置，包括原水箱和产水箱，实验测试及产水装置还包括测试装置主体，测试装置主体设有进水口、第一出水口、第二出水口、进气孔和反冲洗排水口，原水箱通过进水管与进水口连通，第一出水口位于测试装置主体内腔的底板上，底板设有用以放置平板膜的测试工位，第二出水口位于测试装置主体的侧边或顶部，第二出水口与用以安装中空纤维膜的膜组件接口连接，进气孔与空气泵连通，反冲洗排水口与排水管连通；第一出水口和第二出水口与汇流管连通，汇流管上安装产水泵，产水泵连接产水管，产水管与产水箱连通。所发明装置可以作为小型饮用水产生装置，同时更是实验中的膜性能和水质对膜滤性能影响的实验评价装置。

Description

超滤膜的实验测试及产水装置

技术领域

本发明涉及水处理领域，尤其是超滤膜。

背景技术

我国水资源总量为2.81万亿立方米，居世界第六位，但人均水资源量仅为世界平均数的四分之一，又是世界二十一个贫水国之一。但另一方面地表水水质的污染情况日益严重。根据统计和预测，我国用水量将呈现越来越大，用水缺口越来越大的趋势。因此，如何将有限的水变成达到国家饮用水标准的健康水是目前急需解决的问题。近年来，超滤技术作为第三代水处理技术的核心得到快速发展，但我国幅员辽阔，各地区水源水质不尽相同，即便是同一水源在不同处理条件下，对膜的过滤性能影响也千差万别，对膜的过滤性能的评价需要快速的测定方法，针对不同的膜组件形式(中空纤维膜和平板膜)，更需要有简便易行的测定方法。与此同时不同水质对膜过滤性能的影响的判定也需要适合的测试仪器和方法进行表征。

目前，对平板超滤膜的测定方法有采用超滤杯的正压过滤方法，但该方法需要较高的压力作为动力，对仪器的耐压性能要求较高，同时由于不具备膜的清洗功能，因此对单张膜的测定无法连续进行；对膜表面的剪切力也只能定性计量。对中空纤维超滤膜的测定方法，尚无定型的仪器或设备。

发明内容

为了克服已有超滤膜的测试技术的使用不方便、成本高、测量可靠性较差、实用性差的不足，本发明提供一种使用方便、成本较低、测量可靠性良好、实用性强的超滤膜的实验测试及产水装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种超滤膜的实验测试及产水装置，包括原水箱和产水箱，所述实验测试及产水装置还包括测试装置主体，所述测试装置主体设有进水口、第一出水口、第二出水口、进气孔和反冲洗排水口，所述原水箱通过进水管与进水口连通，所述第一出水口位于所述测试装置主体内腔的底板上，所述底板设有用以放置平板膜的测试工位，所述第二出水口位于测试装置主体的侧边或顶部，所述第二出水口与用以安装中空纤维膜的膜组件接口连接，所述进气孔与空气泵连通，所述反冲洗排水口与排水管连通；所述第一出水口和第二出水口与汇流管连通，所述汇流管上安装产水泵，所述产水泵连接产水管，所述产水管与所述产水箱连通。

进一步，所述测试工位包括网格支撑层和膜片固定装置，所述底板上安装网格支撑层，所述网格支撑层上布置用以固定平板膜的膜片固定装置。当然，也可以采用其它结构形式。

所述汇流管与产水管之间连接第一支管和第二支管，所述第一支管与汇流管的连接处位于所述第二支管与汇流管的连接处与产水泵之间，所述第二支管与产水管的连接处位于所述第一支管与产水管的连接处与产水泵之间，第一支管、第二支管、所述第一支管与汇流管的连接处与所述第二支管与汇流管的连接处之间、所述第二支管与产水管的连接处与所述第一支管与产水管的连接处之间均安装受控电磁阀。该结构为反冲洗提供了便利条件，通过控制受控电磁阀的开关，在水泵同方向运行的条件下(水泵不需要正反转运行)，实现测试水路和反冲洗水路；对于没有第一支管和第二支管的情况，则要求原水泵为可正反转运行的水泵。

更进一步，所述原水箱与进水口之间的管路上设置第一电磁阀，所述第一出水口与汇流管之间的管路上设置第二电磁阀，所述膜组件接口与汇流管之间的管路上设置第三电磁阀，所述空气泵与进气口之间的管路上设置第四电磁阀，所述排水管上设置第五电磁阀。

所述实验测试及产水装置还包括搅拌装置，所述搅拌装置位于所述测试装置主体内，也可以移出至测试装置主体外部。

所述测试装置主体的内腔上端安装液位控制器。

所述实验测试及产水装置还包括可移动反向网格支撑装置，所述可移动反向网格支撑装置可置于测试装置主体内，也可移出测试装置主体外。所述的可移动反向网格支撑装置在平板膜测试反洗过程中移至测试装置主体内并紧压在平板膜上，以配合反洗的完成。

本发明的有益效果主要表现在：本发明装置可以通过相同膜材质测定不同原水的过滤性质，或者是通过相同原水条件测定膜的滤过性能。而且目前广为使用的平板超滤膜和中空纤维膜均可以用于本实验装置。尤为重要是通过机械搅拌装置或空气搅拌提供的速度梯度的变化可有效的减缓物理膜污染的发生过程，并配以可控的反洗措施，可以多次往复测定膜的理化性质，既提高膜的利用效率，更可以完成对同一膜的多次测定，避免偶然性的发生，从而对膜的性质进行客观的评价。作为小型产水装置使用方便、占地面积小、造价较低、维护较方便、相对经济实用型、自动化和手动化两种控制的两用饮用水净化设备。

附图说明

图1是一种超滤膜的实验测试及产水装置。

图2是另一种超滤膜的实验测试及产水装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1和图2，一种超滤膜的实验测试及产水装置，包括原水箱1和产水箱11，所述实验测试及产水装置还包括测试装置主体23，所述测试装置主体23设有进水口、第一出水口、第二出水口、进气孔和反冲洗排水口，所述原水箱1通过进水管与进水口连通，所述第一出水口位于所述测试装置主体内腔的底板15上，所述底板15设有用以放置平板膜的测试工位，所述第二出水口位于测试装置主体的侧边或顶部，所述第二出水口与用以安装中空纤维膜的膜组件接口5连接，所述进气孔与空气泵17连通，所述反冲洗排水口与排水管连通；所述第一出水口和第二出水口与汇流管连通，所述汇流管上安装产水泵6，所述产水泵6连接产水管，所述产水管与所述产水箱11连通。

所述测试工位包括网格支撑层14和膜片固定装置12，所述底板15上安装网格支撑层14，所述网格支撑层14上布置用以固定平板膜13的膜片固定装置12。当然，也可以采用其它结构形式。

所述汇流管与产水管之间连接第一支管和第二支管，所述第一支管与汇流管的连接处位于所述第二支管与汇流管的连接处与产水泵之间，所述第二支管与产水管的连接处位于所述第一支管与产水管的连接处与产水泵之间，第一支管、第二支管、所述第一支管与汇流管的连接处与所述第二支管与汇流管的连接处之间、所述第二支管与产水管的连接处与所述第一支管与产水管的连接处之间均安装受控电磁阀7、10、9、8。该结构为反冲洗提供了便利条件，通过控制受控电磁阀的开关，在水泵同方向运行的条件下(水泵不需要正反转运行)，实现测试水路和反冲洗水路；对于没有第一支管和第二支管的情况，则要求原水泵为可正反转运行的水泵。

所述原水箱与进水口之间的管路上设置第一电磁阀2，所述第一出水口与汇流管之间的管路上设置第二电磁阀21，所述膜组件接口与汇流管之间的管路上设置第三电磁阀22，所述空气泵与进气口之间的管路上设置第四电磁阀16，所述排水管上设置第五电磁阀18。

所述实验测试及产水装置还包括搅拌装置3，所述搅拌装置3位于所述测试装置主体23内，并可适时移出测试装置主体23外。

所述测试装置主体23的内腔上端安装液位控制器19。

所述实验测试及产水装置还包括可移动反向网格支撑装置4，所述可移动反向网格支撑装置4可置于测试装置主体23内，也可移出产水装置主体23外。所述的可移动反向网格支撑装置在平板膜测试反洗过程中移至测试装置主体内并紧压在平板膜上，以配合反洗的完成。

所述汇流管上安装压力表或真空表20。

当采用中空纤维膜时，工作状态为：过滤时，第一电磁阀2开启，原水箱中的水进入测试装置主体23。第五电磁阀18和第二电磁阀21关闭，第三电磁阀22开启。原水在产水泵6的作用下经过中空纤维膜膜滤后，进入产水箱。当产水管路采用图1时，滤后水可直接进入产水箱11；当产水管路采用图2时，受控电磁阀7、10关闭，受控电磁阀8、9开启，滤后水进入产水箱11。过滤的同时通过空气泵向装置内充气以形成一定的搅拌强度，从而减缓超滤膜表面膜物理污染的进程(搅拌桨和可移动网格反向支撑装置通过移动装置移至测试装置主体23外部)。反冲洗时，当产水管路采用图1时，第二电磁阀21、第四电磁阀16和第一电磁阀2关闭，第三电磁阀22、第五电磁阀18开启，滤后水从产水箱经过膜从第五电磁阀18所在管路排除；当产水管路采用管路图2时，第二电磁阀21、第四电磁阀16、第一电磁阀2、受控电磁阀8、9关闭，第三电磁阀22、受控电磁阀阀7、10开启，滤后水由产水箱通过水泵对膜进行反向清洗，反冲洗水经过膜从第五电磁阀18所在管路排除。

当采用平板膜时，工作状态为：过滤时，平板膜安装在装置底部的组合膜组件内。原水箱中的水经过第一电磁阀2，进入测试装置主体23。第五电磁阀阀18和第三电磁阀22关闭，第一电磁阀2和第二电磁阀21开启，原水在产水泵的作用下经过平板膜膜滤后，进入产水箱(11)。当产水管路采用图1时，滤后水可直接进入产水箱；当产水管路采用图2时，受控电磁阀7、10关闭，受控电磁阀8、9开启，滤后水进入产水箱。过滤的同时通过空气泵向装置内充气以形成一定的搅拌强度，从而减缓超滤膜表面膜物理污染的进程(搅拌桨和可移动网格反向支撑装置通过移动装置移至测试装置主体23外部)。过滤时也可以关闭空气系统，通过调整搅拌桨转速以提供过滤器内的搅拌强度(可移动网格反向支撑装置通过移动装置移至测试装置主体23外部)。反冲洗时，可移动网格反向支撑装置通过移动装置移至测试装置主体23内部，并紧压在平板膜13之上。当产水管路采用图1时，第三电磁阀22、第四电磁阀16和第一电磁阀2关闭，第二电磁阀21、第五电磁阀18开启，滤后水从产水箱经过平板膜和网格反向支撑装置后从第五电磁阀18所在管路排除；当产水管路采用图2时，第三电磁阀22、第四电磁阀16、第一电磁阀2、受控电磁阀8、9关闭，第二电磁阀21、受控电磁阀7、10开启，滤后水由产水箱通过水泵对膜进行反向清洗，反冲洗水经过平板膜和网格反向支撑装置后从第五电磁阀18所在管路排除。

本实施例的装置对目前通用的平板膜和中空纤维膜均适用，极大地提高了的装置的实用性和利用率。

本实施例中，当低压过滤时，可以通过压力表或真空表20的数值观察过膜压差的变化，确定超滤膜的工况，同时作为自动控制的控制参数。压力表或真空表的数值以及流量计的数值可以传至中央控制单元，从而控制各阀门的启闭或开启度以及水泵的启闭。

过滤时既可以采用充气保证过滤器内的搅拌强度，也可以通过调整搅拌桨转速以提供过滤器内的搅拌强度，从而减缓膜物理污染的发生，配合以有效的反冲洗系统，将会延长提高膜的使用寿命。

平板膜13安置在过滤装置底部特制膜组件中，平板膜上下分别采用可移动和固定的网状支撑材料保护，既可承受过滤时泵的抽吸，也可以承受泵的压力反洗水。

同时本实施例还可通过设置集中控制箱来对整个水处理装置进行集中控制，集中控制箱中设置了手动控制和自动控制两种操作方式，更加方便了操作者对装置的操作，使装置操作起来更加灵活。

本实施例的定期和根据过膜压差变化控制的反冲装置可延长超滤膜的使用寿命，既降低了膜的使用成本，更有助于实验中对膜的评价和不同水质对膜滤性能影响分析。

本实施例装置可以作为小型饮用水产生装置，同时更是实验中的膜性能和水质对膜滤性能影响的实验评价装置。

Claims (7)

1.一种超滤膜的实验测试及产水装置，包括原水箱和产水箱，其特征在于：所述实验测试及产水装置还包括测试装置主体，所述测试装置主体设有进水口、第一出水口、第二出水口、进气孔和反冲洗排水口，所述原水箱通过进水管与进水口连通，所述第一出水口位于所述测试装置主体内腔的底板上，所述底板设有用以放置平板膜的测试工位，所述第二出水口位于测试装置主体的侧边或顶部，所述第二出水口与用以安装中空纤维膜的膜组件接口连接，所述进气孔与空气泵连通，所述反冲洗排水口与排水管连通；所述第一出水口和第二出水口与汇流管连通，所述汇流管上安装产水泵，所述产水泵连接产水管，所述产水管与所述产水箱连通。

2.如权利要求1所述的超滤膜的实验测试及产水装置，其特征在于：所述测试工位包括网格支撑层和膜片固定装置，所述底板上安装网格支撑层，所述网格支撑层上布置用以固定平板膜的膜片固定装置。

3.如权利要求1或2所述的超滤膜的实验测试及产水装置，其特征在于：所述汇流管与产水管之间连接第一支管和第二支管，所述第一支管与汇流管的连接处位于所述第二支管与汇流管的连接处与产水泵之间，所述第二支管与产水管的连接处位于所述第一支管与产水管的连接处与产水泵之间，第一支管、第二支管、所述第一支管与汇流管的连接处与所述第二支管与汇流管的连接处之间、所述第二支管与产水管的连接处与所述第一支管与产水管的连接处之间均安装受控电磁阀。

4.如权利要求1或2所述的超滤膜的实验测试及产水装置，其特征在于：所述原水箱与进水口之间的管路上设置第一电磁阀，所述第一出水口与汇流管之间的管路上设置第二电磁阀，所述膜组件接口与汇流管之间的管路上设置第四电磁阀，所述空气泵与进气口之间的管路上设置第五电磁阀，所述排水管上设置第六电磁阀。

5.如权利要求1或2所述的超滤膜的实验测试及产水装置，其特征在于：所述实验测试及产水装置还包括搅拌装置，所述搅拌装置位于所述测试装置主体内部或外侧。

6.如权利要求5所述的超滤膜的实验测试及产水装置，其特征在于：所述测试装置主体的内腔上端安装液位控制器。

7.如权利要求1所述的超滤膜的实验测试及产水装置，其特征在于：所述实验测试及产水装置还包括可移动反向网格支撑装置，所述可移动反向网格支撑装置放置在所述测试装置主体内部或外侧。

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