CN103288177B - 一种连续膜过滤系统及水处理的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连续膜过滤系统及水处理的方法，而提供一种能够减少化学药剂使用量的连续膜过滤系统及水处理的方法。药洗单元包括加药泵和药洗管路，加药泵的出口与膜组件的进水口连接，药洗管路一端与反洗单元的反洗水箱出水口连接，另一端与进水单元的进水泵的进口连接，药洗管路上有引水调节阀和引水阀；产水回流阀一端与膜组件的回流口连接，另一端分别与膜组件的产水口和反洗单元的反洗水箱的补水口连接；调节管路一端与进水单元的进水泵进口连接，另一端与回流单元的排放阀的进口端连接，调节管路上安装有用于选择错流方式过滤或死端过滤方式的过滤方式调节阀。该系统增大了过滤和清洗的灵活性，节省了化学药剂的使用量。

Description

一种连续膜过滤系统及水处理的方法

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，特别是涉及一种连续膜过滤系统及水处理的方法。

背景技术

连续膜过滤系统是一种高效节能的膜处理技术，且与传统的污水处理相比，具有工艺操作简单、出水水质高、处理效果稳定等优点，因此被广泛应用于水处理领域。其分离机理是筛孔分离机理，处理液在一定的压力下进行膜过滤，尺寸小于膜分离孔径的分子或粒子可通过膜表面，而尺寸大于膜分离孔径的分子或粒子则被截留，实现大小粒子的分离。截留、沉积在膜上的粒子积累到一定程度后会堵塞膜孔径，造成膜污染，影响膜的分离效果。

为了防止膜污染，通常的做法分为两种：

一种方式是错流过滤：使处理液部分通过过滤膜，另一部分回流到进水箱，利用剪切力减少膜污染。这种方式能耗较高，且通常需要进水箱，增加占地面积。

另一种方式是对膜进行定期的清洗，以恢复膜的透过通量和分离效果。其方法包括物理清洗和化学清洗，物理清洗一般采用产水反洗或气体擦洗，亦有两者结合，但其只能使膜的分离效果暂时恢复，为使膜的分离效果能过得到长期的保证就需要进行化学清洗。化学清洗是先将高浓度的化学药剂加入到药洗罐中进行一定量的稀释，然后将其打入到膜过滤装置中，带压反洗或静压浸泡，或者使稀释的药剂通过管路在膜组件和清洗箱内循环，使污染物分解，达到防治膜污染和恢复分离效果的目的。但化学药剂的稀释配制，往往采用边使产水打入药洗罐，边用加药泵加入高浓度化学药剂的方式，由于所需药洗罐中的化学药剂一定，就需要加药泵在一定的时间内将高浓度化学药剂打入，对加药泵的量程产生了严格要求，且药洗罐和药洗泵的使用也增加了占地面积和化学药剂的使用量。设备和占地面的增加会增加基建费用。化学药剂的用量加大也会增大费用，而且，在产水回用工程上由于化学药剂的费用而影响水处理成本。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种能够减少化学药剂使用量的连续膜过滤系统。

本发明的另一个目的是提供一种能够减少化学药剂使用量的水处理的方法。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种连续膜过滤系统，包括膜组件、进水单元、曝气单元、产水单元、反洗单元、回流单元、组件上排阀和组件下排阀，所述膜组件的进水口上连接有所述组件下排阀，所述组件下排阀的出口与组件下排放管路连接，所述膜组件的回流口上连接有所述组件上排阀，所述组件上排阀的出口与组件上排放管路连接，还包括产水回流阀、调节单元、药洗单元，所述药洗单元包括加药泵和药洗管路，所述加药泵的出口与所述膜组件的进水口连接，所述药洗管路一端与所述反洗单元的反洗水箱出水口连接，另一端与所述进水单元的进水泵的进口连接，所述药洗管路上安装有引水调节阀和引水阀；所述产水回流阀一端与所述膜组件的回流口连接，另一端分别与所述膜组件的产水口和所述反洗单元的反洗水箱的补水口连接；所述调节单元包括调节管路，所述调节管路一端与所述进水单元的进水泵进口连接，另一端与所述回流单元的排放阀的进口端连接，所述调节管路上安装有用于选择错流方式过滤或死端过滤方式的过滤方式调节阀。

所述回流单元包括回流管路、回流调节阀、回流流量计、回流压力表、所述排放阀和排放管路，所述回流管路一端与所述膜组件的回流口连接，另一端与所述排放阀的进口连接，所述排放阀的出口与所述排放管路连接；所述回流管路上安装有所述回流调节阀、回流压力表和回流流量计。

所述进水单元包括进水管路、进水调节阀、进水前阀、所述进水泵、进水后阀和进水压力表，所述进水管路与所述膜组件的进水口连接，所述进水管路上安装有所述进水泵，所述进水泵前的进水管路上安装有所述进水调节阀和进水前阀，所述进水泵后的进水管路上安装有所述进水后阀和进水压力表。

所述反洗单元包括反洗泵、反洗管路、反洗泵前阀、反洗泵后阀、反洗流量计、反洗阀、反洗补水阀、所述反洗水箱、反洗下排阀和反洗下排管路，所述反洗管路一端与所述反洗水箱的出水口连接，另一端与所述膜组件的产水口和所述产水回流阀连接，所述膜组件的产水口与所述反洗水箱的补水口之间安装有所述反洗补水阀，所述反洗管路上安装有所述反洗泵，所述反洗泵前的反洗管路上安装有所述反洗泵前阀，所述反洗泵后的反洗管路上安装有所述反洗泵后阀、反洗流量计和反洗阀，所述反洗水箱的出水口上连接有所述反洗下排阀，所述反洗下排阀的出口与所述反洗下排管路连接。

所述产水单元包括产水管路、产水阀和产水压力表，所述产水管路与所述膜组件的产水口连接，所述产水管路上安装有所述产水压力表和产水阀。

所述曝气单元包括空气压缩机、曝气管路、曝气调节阀、曝气流量计、曝气阀，所述空气压缩机的出气口通过所述曝气管路与所述膜组件的进水口连接，所述曝气管路上安装有所述曝气调节阀、曝气流量计和曝气阀。

一种采用连续膜过滤系统实现水处理的方法，制水及物理清洗一定周期后进行化学清洗，其特征在于，化学清洗过程包括下述步骤：

（1）清空膜组件内的溶液；

（2）将清水从反洗水箱连续不断的引入膜组件内；

（3）在一定压力下，使清水在药洗管路、进水泵后的进水管路、膜组件、产水回流阀及产水口之间的管路、回流管路、调节管路内连续不断的流动，进行排气；清洗时的压力根据清洗需要按照常规确定；

（4）排气结束后，停止清水的引入，排放与加药量相同体积的清水后结束排放、关闭进水泵加药；加药后，使配好的清洗液在进水泵后的进水管路、膜组件、产水回流阀及产水口之间的管路、回流管路、调节管路内不断循环，对膜组件进行药洗；

（5）药洗循环后，静置浸泡或反洗，结束清洗过程。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的连续膜过滤系统将加药泵直接与膜组件的进水口连接，并在反洗水箱与进水泵的进口之间加装了药洗管路及药洗控制阀门，在进水泵进水口与回流管路之间增加了调节管路及过滤方式调节阀，从而形成错流过滤的药洗循环回路。在进行化学清洗时，先通过药洗管路由进水泵直接将清水引入膜组件内，排空膜组件及各处管路内的气体后，通过加药泵打入化学药剂，然后循环、静置，省略了药洗罐和药洗泵，减少了化学药剂的使用量，节约了成本。而且，采用组件内加药的方式，加药过程中的浸泡作用有利于清洗，降低了对加药泵的要求。

2、本发明的连续膜过滤系统将回流管路通过增加的调节管路直接与进水管路相连，并设在进水泵前，省略了进水回流箱，同时，加药泵直接设在进水泵后的进水管路上，省略了药洗罐和循环泵，减少了占地面积，降低了基建费用。

3、本发明的连续膜过滤系统中，将调节管路直接与进水管路相连，设在进水泵前，并通过排放阀进行排气，用于过滤及化学清洗时排空膜组件及管路中的气体，通过开启或关闭过滤方式调节阀选择错流过滤方式或死端过滤方式，产水管路通过产水回流阀与产水端回流管路相连，而加药泵直接设在进水泵后的进水管路上，增加了药洗管路，排气管路通过排放阀与回流管路相连，药洗管路通过引水阀、引水调节阀与进水管路相连，设在进水泵前，从而增大了过滤和清洗的灵活性，节省了占地面积和化学药剂的使用量，提高了清洗效率。

4、本发明的水处理方法中，采用组件内加药的方式进行膜清洗，清洗效果好，节省了化学药剂的使用量，降低了产水成本。

附图说明

图1所示为本发明连续膜过滤系统的示意图。

图中：1.进水调节阀，2.进水前阀，3.进水泵，4.进水后阀，5.进水压力表，6.进水管路，7.组件下排阀，8.曝气阀，9.组件下排放管路，10.曝气流量计，11.曝气管路，12.加药泵，13.曝气调节阀，14.空气压缩机，15.药洗管路，16.引水阀，17.引水调节阀，18.反洗下排管路，19.反洗下排阀，20.反洗水箱，21.反洗泵前阀，22.反洗泵，23.反洗补水阀，24.反洗管路，25.反洗泵后阀，26.反洗流量计，27.反洗阀，28.组件上排放管路，29.组件上排阀，30.产水回流阀，31.回流管路，32.膜组件，33.产水管路，34.产水压力表，35.回流压力表，36.回流调节阀，37.回流流量计，38.产水阀，39.过滤方式调节阀，40.调节管路，41.排放阀，42.排放管路。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明连续膜过滤系统的示意图如图1所示，包括膜组件32、进水单元、曝气单元、产水单元、反洗单元、回流单元、组件上排阀29和组件下排阀7，所述膜组件32的进水口上连接有所述组件下排阀7，所述组件下排阀7的出口与组件下排放管路9连接，所述膜组件32的回流口上连接有所述组件上排阀29，所述组件上排阀29的出口与组件上排放管路28连接。还包括产水回流阀30、调节单元、药洗单元，所述药洗单元包括加药泵12和药洗管路15，所述加药泵12的出口与所述膜组件32的进水口连接，所述药洗管路15一端与所述反洗单元的反洗水箱20出水口连接，另一端与所述进水单元的进水泵3的进口连接，所述药洗管路15上安装有引水调节阀17和引水阀16。所述产水回流阀30一端与所述膜组件32的回流口连接，另一端分别与所述膜组件32的产水口和所述反洗单元的反洗水箱20的补水口连接。所述调节单元包括调节管路40，所述调节管路40一端与所述进水单元的进水泵3进口连接，另一端与所述回流单元的排放阀41的进口端连接，所述调节管路40上安装有用于选择错流方式过滤或死端过滤方式的过滤方式调节阀39。调节管路的作用，一是错流过滤时排空调节管路里的气，方便部分进水回流到进水泵前，然后重新和进水一起进入膜组件内；二是药洗时以错流过滤的方式排气，之后让药剂通过进水管路、膜组件、产水管路和产水回流阀、回流管路、调节管路，然后又是进水管路这样不断循环。

所述回流单元包括回流管路31、回流调节阀36、回流流量计37、回流压力表35、排放阀41和排放管路42，所述回流管路31一端与所述膜组件32的回流口连接，另一端与所述排放阀41的进口连接，所述排放阀41的出口与所述排放管路42连接。所述回流管路31上安装有所述回流调节阀36、回流压力表35和回流流量计37。

所述进水单元包括进水管路6、进水调节阀1、进水前阀2、所述进水泵3、进水后阀4和进水压力表5，所述进水管路6与所述膜组件32的进水口连接，所述进水管路6上安装有所述进水泵3，所述进水泵3前的进水管路上安装有所述进水调节阀1和进水前阀2，所述进水泵3后的进水管路上安装有所述进水后阀4和进水压力表5。

所述反洗单元包括反洗泵22、反洗管路24、反洗泵前阀21、反洗泵后阀25、反洗流量计26、反洗阀27、反洗补水阀23、所述反洗水箱20、反洗下排阀19和反洗下排管路18，所述反洗管路24一端与所述反洗水箱20的出水口连接，另一端与所述膜组件32的产水口和所述产水回流阀30连接，所述膜组件32的产水口与所述反洗水箱20的补水口之间安装有所述反洗补水阀23，所述反洗管路24上安装有所述反洗泵22，所述反洗泵22前的反洗管路上安装有所述反洗泵前阀21，所述反洗泵22后的反洗管路上安装有所述反洗泵后阀25、反洗流量计26和反洗阀27，所述反洗水箱20的出水口上连接有所述反洗下排阀19，所述反洗下排阀19的出口与所述反洗下排管路18连接。

所述产水单元包括产水管路33、产水阀38和产水压力表34，所述产水管路33与所述膜组件32的产水口连接，所述产水管路33上安装有所述产水压力表34和产水阀38。

所述曝气单元包括空气压缩机14、曝气管路11、曝气调节阀13、曝气流量计10、曝气阀8，所述空气压缩机14的出气口通过所述曝气管路11与所述膜组件32的进水口连接，所述曝气管路11上安装有所述曝气调节阀13、曝气流量计10和曝气阀8。

本发明的水处理的方法中，制水过程、物理清洗过程等与现有技术相同，不同点在于化学清洗过程。制水及物理清洗一定周期后进行化学清洗。本发明的化学清洗过程包括下述步骤：

（1）清空膜组件内的溶液。

（2）将清水从反洗水箱连续不断的引入膜组件内。

（3）在一定压力下，使清水在药洗管路、进水泵后的进水管路、膜组件、产水回流阀及产水口之间的管路、回流管路、调节管路内连续不断的流动，进行排气；清洗时的压力根据清洗需要按照常规确定。

（4）排气结束后，停止清水的引入，排放与加药量相同体积的清水后结束排放、关闭进水泵加药。加药后，使配好的清洗液在进水泵后的进水管路、膜组件、产水回流阀及产水口之间的管路、回流管路、调节管路内不断循环，对膜组件进行药洗；

（5）药洗循环后，静置浸泡或反洗，结束清洗过程。

使用图1所示的本发明的连续膜过滤系统进行水处理的方法具体过程如下：

过滤前，通过过滤方式调节阀39对过滤方式进行调节。当以低能耗为主要指标时采用死端过滤，采用死端过滤方式时关闭过滤方式调节阀39；当以减轻膜污染为主要指标时采用错流过滤，采用错流过滤方式时开启过滤方式调节阀39。

1、排气：为了防止膜组件及各处管道内的气体的影响，先进行排气。

只打开进水调节阀1、进水前阀2、进水后阀4、反洗补水阀23或产水阀38、回流调节阀36、排放阀41。开启进水泵3，当采用死端过滤方式排气时，原水从进水调节阀1、进水前阀2、进水泵3、进水后阀4、进水压力表5、膜组件32进水口进入膜组件32内，之后从膜组件32的回流口流出，经过回流压力表35、回流调节阀36、回流流量计37、排放阀41从排放管路42流出，从而排空膜组件及进水管路、回流管路内的气体；当选择错流过滤方式排气时，过滤方式调节阀39打开，原水从进水调节阀1、进水前阀2、进水泵3、进水后阀4、进水压力表5、膜组件32进水口进入膜组件32内，之后从膜组件32的回流口流出，经过回流压力表35、回流调节阀36、回流流量计37，之后分为两路，一路带有气体的原水经过排放阀41从排放管路42流出，排空气体，另一路带有气体的原水经过过滤方式调节阀39及调节管路40重新随进水被进水泵抽到膜组件内。不断重复上述循环过程，排空膜组件、进水管路、回流管路及调节管路内的气体。

因此，错流过滤的方式排气时间要长于死端过滤的排气时间。

2、制水：气体排空后，关闭排放阀41，再打开反洗补水阀23进行正常制水。

当采用死端过滤方式时，进入膜组件32内的原水经过中空纤维膜丝的过滤进入产水管路33，再通过反洗补水阀23进入反洗水箱20。当反洗水箱20储存足够水量后，关闭反洗补水阀23，开启产水阀38，继续进行死端过滤制水。

当选择错流过滤方式时，进入膜组件32内的部分原水经过中空纤维膜丝的过滤，从中空纤维膜丝的外部进入中空纤维膜丝的内部，之后进入产水管路33，产水通过反洗补水阀23进入反洗水箱20，膜组件内的另一部分原水从膜组件的回流口直接流入回流管路31，经过回流压力表35、回流调节阀36、回流流量计37、过滤方式调节阀39、调节管路40，随进水一起被进水泵抽到膜组件内。当反洗水箱20储存足够水量后，关闭反洗补水阀23，开启产水阀38，继续进行错流过滤制水。

3、物理清洗：当制水一定时间后，关闭进水调节阀1、进水前阀2、进水泵3、进水后阀4、产水回流阀30和过滤方式调节阀39、反洗补水阀23或产水阀38，打开组件上排阀29和组件下排阀7排放降液位，使膜组件内水位不断降低，降到一定液位，一般为膜组件的一半以下，优选的降到四分之一的位置后，关闭组件下排阀7，打开曝气单元中的曝气阀8、曝气调节阀13、空气压缩机14，及反洗单元的反洗泵前阀21、反洗泵22、反洗泵后阀25、反洗阀27，反洗水箱20内的反洗水经过反洗泵前阀21、反洗泵22、反洗泵后阀25、反洗流量计26、反洗阀27、产水管路33进入中空纤维膜丝内，同时空气压缩机14产生的气体经过曝气调节阀13、曝气流量计10、曝气阀8进入膜组件内中空纤维膜丝外部，通过反洗与曝气配合进行物理清洗，清洗的污水进入组件上排阀29，通过组件上排管路28排出。

物理清洗一定时间后，关闭曝气单元的曝气阀8、曝气调节阀13、空气压缩机14，及反洗单元的反洗泵前阀21、反洗泵22、反洗泵后阀25、反洗阀27，开启组件下排阀7，膜组件内的液体通过组件下排管路9排空后重复制水步骤。

4、化学清洗：制水及物理清洗一定周期后进行化学清洗。首先打开组件上排阀29和组件下排阀7，排空膜组件内的液体。之后，关闭组件上排阀29和组件下排阀7，打开引水调节阀17、引水阀16、产水回流阀30、进水后阀4、回流调节阀36、排放阀41，开启进水泵3，将清水引入膜组件内，通过打开过滤方式调节阀39用错流过滤的方式进行排气。水从反洗水箱20经过引水调节阀17、引水阀16、进水泵3、进水后阀4、进水压力表5、膜组件32进水口进入膜组件32内，之后从膜组件32的产水口流出的水经过产水回流阀30进入回流管路31，流经回流压力表35、回流调节阀36、回流流量计37，一路经排放阀41从排放管路42流出，另一路经过过滤方式调节阀39、调节管路40，随进水一起进入膜组件内，经过不断循环，从而排空膜组件及产水管路、回流管路和调节管路内的气体。

气体排空后，关闭引水调节阀17、引水电动阀16，预留一定时间排放与加药量体积相当的清水后，关闭排放电磁阀40、进水泵3，开启上排阀29、加药泵12，药液直接通过膜组件的进口进入膜组件内，打入足够量的化学药剂后，关闭上排阀29和加药泵12，开启进水泵3，使带有化学药剂的清洗溶液不断在膜组件与管路内循环，即膜组件内的部分清洗溶液从膜丝外侧经过膜丝内侧由产水口流出，经过产水回流阀30回流到回流管路31，另一部分清洗溶液直接由膜丝外侧从膜组件回流口流入回流管路31，与产水回流阀流出的清洗溶液汇合，经过回流压力表35、回流调节阀36、回流流量计37、过滤方式调节阀39、调节管路40、进水泵3、进水后阀4、进水压力表5，重新进入膜组件内，进行循环。循环一定时间后，关闭所有阀门进行浸泡，或直接关闭所有阀门后打开组件上排阀29和组件下排阀7，排放膜组件内的清洗溶液，排放一定时间后根据厂家需要对膜组件进行清水反洗或气水混合清洗。如果不能达到要求清洗要求，重复上述化学清洗步骤进行二次化学清洗，如果达到清洗要求，则进行正常制水过程。

Claims (7)

1.一种连续膜过滤系统，包括膜组件、进水单元、曝气单元、产水单元、反洗单元、回流单元、组件上排阀和组件下排阀，所述膜组件的进水口上连接有所述组件下排阀，所述组件下排阀的出口与组件下排放管路连接，所述膜组件的回流口上连接有所述组件上排阀，所述组件上排阀的出口与组件上排放管路连接，其特征在于，还包括产水回流阀、调节单元、药洗单元，所述药洗单元包括加药泵和药洗管路，所述加药泵的出口与所述膜组件的进水口连接，所述药洗管路一端与所述反洗单元的反洗水箱出水口连接，另一端与所述进水单元的进水泵的进口连接，所述药洗管路上安装有引水调节阀和引水阀；所述产水回流阀一端与所述膜组件的回流口连接，另一端分别与所述膜组件的产水口和所述反洗单元的反洗水箱的补水口连接；所述调节单元包括调节管路，所述调节管路一端与所述进水单元的进水泵进口连接，另一端与所述回流单元的排放阀的进口端连接，所述调节管路上安装有用于选择错流方式过滤或死端过滤方式的过滤方式调节阀。

2.根据权利要求1所述的连续膜过滤系统，其特征在于，所述回流单元包括回流管路、回流调节阀、回流流量计、回流压力表、所述排放阀和排放管路，所述回流管路一端与所述膜组件的回流口连接，另一端与所述排放阀的进口连接，所述排放阀的出口与所述排放管路连接；所述回流管路上安装有所述回流调节阀、回流压力表和回流流量计。

3.根据权利要求1或2所述的连续膜过滤系统，其特征在于，所述进水单元包括进水管路、进水调节阀、进水前阀、所述进水泵、进水后阀和进水压力表，所述进水管路与所述膜组件的进水口连接，所述进水管路上安装有所述进水泵，所述进水泵前的进水管路上安装有所述进水调节阀和进水前阀，所述进水泵后的进水管路上安装有所述进水后阀和进水压力表。

4.根据权利要求1或2所述的连续膜过滤系统，其特征在于，所述反洗单元包括反洗泵、反洗管路、反洗泵前阀、反洗泵后阀、反洗流量计、反洗阀、反洗补水阀、所述反洗水箱、反洗下排阀和反洗下排管路，所述反洗管路一端与所述反洗水箱的出水口连接，另一端与所述膜组件的产水口和所述产水回流阀连接，所述膜组件的产水口与所述反洗水箱的补水口之间安装有所述反洗补水阀，所述反洗管路上安装有所述反洗泵，所述反洗泵前的反洗管路上安装有所述反洗泵前阀，所述反洗泵后的反洗管路上安装有所述反洗泵后阀、反洗流量计和反洗阀，所述反洗水箱的出水口上连接有所述反洗下排阀，所述反洗下排阀的出口与所述反洗下排管路连接。

5.根据权利要求1或2所述的连续膜过滤系统，其特征在于，所述产水单元包括产水管路、产水阀和产水压力表，所述产水管路与所述膜组件的产水口连接，所述产水管路上安装有所述产水压力表和产水阀。

6.根据权利要求1或2所述的连续膜过滤系统，其特征在于，所述曝气单元包括空气压缩机、曝气管路、曝气调节阀、曝气流量计、曝气阀，所述空气压缩机的出气口通过所述曝气管路与所述膜组件的进水口连接，所述曝气管路上安装有所述曝气调节阀、曝气流量计和曝气阀。

7.一种采用权利要求1-6中任一项所述的连续膜过滤系统实现水处理的方法，制水及物理清洗一定周期后进行化学清洗，其特征在于，化学清洗过程包括下述步骤：

（1）清空膜组件内的溶液；

（2）将清水从反洗水箱连续不断的引入膜组件内；

（3）在一定压力下，使清水在药洗管路、进水泵后的进水管路、膜组件、产水回流阀及产水口之间的管路、回流管路、调节管路内连续不断的流动，进行排气；清洗时的压力根据清洗需要按照常规确定；

（4）排气结束后，停止清水的引入，排放与加药量相同体积的清水后结束排放、关闭进水泵加药；加药后，使配好的清洗液在进水泵后的进水管路、膜组件、产水回流阀及产水口之间的管路、回流管路、调节管路内不断循环，对膜组件进行药洗；

（5）药洗循环后，静置浸泡或反洗，结束清洗过程。