CN104492265A - 具有在线药剂反冲洗排污功能的超滤膜装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有在线药剂反冲洗排污功能的超滤膜装置，过滤水箱内设置有超滤膜组件和液位计，超滤膜组件浸泡在过滤水箱之中；过滤之后的纯净水在抽吸泵的作用下进入储水箱。通过反冲洗泵抽取储水箱内的部分纯净水及反冲洗药剂箱内的药剂溶液，对超滤膜组件进行在线反冲洗；自动控制器通过压力传感器和液位计对超滤膜装置实现自动控制。本发明能有效去除悬浮固体颗粒，特别是部分致病微生物，提高了超滤膜通量，降低了劳动强度，有效去除膜污染，可去除97％以上的浊度和色度及60％以上的有机物，并节约了能源，延长了超滤膜的使用寿命。

Description

具有在线药剂反冲洗排污功能的超滤膜装置

技术领域

本发明是关于水净化处理系统的，特别涉及一种减缓膜污染的在线药剂反冲洗排污的超滤膜装置。

背景技术

随着社会经济的发展以及人口的急剧增加，中国的水资源问题变得日益严重，提高水环境质量，已成为我们的当务之急。我国水处理大多一直沿用着常规处理手段，但水环境越来越复杂，水处理的难度越来越大，传统的饮用水处理技术开始达不到我们对饮用水的水质要求。膜分离技术因其可实现自动控制、占地小、易于维护管理、出水水质稳定等优点而被认为是21世纪最具有前景的水处理技术之一，其中超滤膜能够有效去除水中的悬浮固体颗粒，特别是部分致病微生物，因而在饮用水处理中被广泛应用。但超滤膜直接过滤也具有一些缺点，对于水中小分子有机污染物等的去除率不高，因而会导致严重的膜污染，膜通量和截留率等性能会发生变化，使用寿命缩短。现在越来越多的是将超滤膜结合预处理措施使用，进行膜前处理，以达到相应的处理目的。本项目采用混凝预处理-浸没式超滤膜过滤组合工艺。

但是，任何工艺或技术都不能将膜污染问题彻底解决，所以需要通过膜清洗技术对膜过滤性能进行改善和恢复。膜清洗一般包括物理和化学清洗，物理清洗着重于对膜表面滤饼层的清洗，例如超声波清洗或机械刮除等。化学清洗则是与污染物质发生化学反应，可有效去除有机物及微生物的污染。本项目采用的是在线化学强化反冲洗，在水力反洗中添加化学药剂，相当于对物理清洗的强化。

经对现有技术的文献检索发现，已有的超滤组合工艺微污染水处理方法，如专利号CN102633394A是一体化的混凝超滤-浸没膜组联合水净化系统，所述系统采用双级氧化+双级过滤+精细过滤+高级活性炭吸附+管网消毒+废水净化，能高效去除氨氮，转化溶解性有机物成微生物细胞固体，有效的清除原水中的各种污染物质及微生物，通过膜技术去除水中的悬浮物、胶体和细菌，具有结构紧凑、灵活、便于运输和管理、能显著提升饮用水安全等优点，但是该系统是在运行一定时间后进行离线清洗，不能实现自动清洗。

如专利号CN103877857A是一种超滤膜过滤装置，涉及一种污水处理装置，采用超滤膜进行过滤，过滤后的液体不含固体颗粒和大分子的微生物，提高了过滤效果，蠕动泵正转取样，反转能实现对超滤膜组的反冲洗，并且结合空气泵通过空气吹扫管向超滤膜组吹气，清洗超滤膜表面的垃圾，实现超滤膜取样组的自动清洗，减少了人工劳动强度，但该装置前没有预处理措施，而所处理的水体中悬浮颗粒较多，容易造成膜堵塞，导致膜污染，膜的使用寿命会缩短，成本增加。

如专利号CN201694917U是一种全自动反冲洗排污及超滤膜净水器，在现有技术的基础上增加了双级反冲洗排污系统、一级多层净化过滤装置、营养矿化石矿化以及微电脑程序控制系统等，双级反冲洗排污系统能有效排出悬浮在滤筒水体中的各种有害物质，排放率高达97％以上，有效防止出水变质，一级多层净过滤可去除水中的一切颗粒杂质、绝大部分有害金属，阻挡细菌，去除水中的有机物，出水更清澈可靠，且经济适用，占地面积小。但该发明属于小型装置，仅适合家庭和企事业单位使用，产水量小。

发明内容

本发明的目的，是针对上述现有技术的缺点与不足，提供一种具有在线药剂反冲洗排污功能的超滤膜装置。

本发明将超滤膜装置与反冲洗药剂系统二者结合起来，使用在线反冲洗对超滤膜组件进行自动清洗。在线反冲洗是在水力反冲洗中添加化学药剂，是对物理清洗的强化，是解决膜污染的有效手段，具有自动化程度高、所需药剂浓度较低、接触时间短、常温下即可运行的优点。本发明能有效去除悬浮固体颗粒，特别是部分致病微生物，提高超滤膜通量，保证出水水质

本发明通过如下技术方案予以实现。

一种具有在线药剂反冲洗排污功能的超滤膜装置，包括过滤装置及反冲洗装置，其特征在于，所述过滤装置设置有过滤水箱2，过滤水箱2内设置有超滤膜组件1、密闭管19和液位计3，超滤膜组件1浸泡在过滤水箱2之中且与密闭管19相连通；过滤水箱2通过连接管路与储水箱12相连通，在过滤水箱2与储水箱12之间的管路上还设置有抽吸泵13、压力传感器B5、阀门b7和流量计B11；在抽吸泵13的作用下，过滤之后的纯净水通过管路进入储水箱12；

所述反冲洗装置包括反冲洗泵9、反冲洗药剂箱10和压力传感器A4；在反冲洗泵9的作用下，抽取储水箱12内的部分纯净水及反冲洗药剂箱10内的药剂溶液，通过管路对超滤膜组件1进行在线反冲洗；在反冲洗泵9的泵前管路中设置有压力传感器A4、阀门a6和流量计A8；

过滤水箱2的底部设置有阀门c16，阀门c16通过管路与回流调节池17相连接，为离线反冲洗及清洗过滤水箱2时排除脏水和底泥之用；

超滤膜装置还设置有自动控制器18，自动控制器18通过压力传感器A4、压力传感器B5和液位计3对超滤膜装置实现自动控制。

所述过滤水箱2的底部设置有反冲洗曝气泵14，并通过流量计C15控制其曝气量，以提高反冲洗的排污效果。

所述超滤膜组件1为外压式中空纤维膜，为聚偏氟乙烯即PVDF超滤膜。

所述反冲洗药剂箱10的药剂是10mg/L～50mg/L次氯酸钠溶液。

本发明与现有技术相比较，具有如下优点：

1、出水水质好，能去除水中几乎所有颗粒物和致病微生物，去除97％以上的浊度和色度，去除60％以上的有机物。

2、占地面积非常小。

3、可实现自动控制，在线化学反洗可对膜进行自动清洗，有效防止膜污染，同时起消毒作用。

4、节约膜污染治理成本。

5、在线反冲洗效率高，能保证超滤膜在较低压力下运行，节约能源且能延长膜的使用寿命。

附图说明

图1为本发明具有在线药剂反冲洗排污功能的超滤膜装置的结构示意图。

本发明附图标记如下：

1——超滤膜组件            2——过滤水箱

3——液位计                4——压力传感器A

5——压力传感器B           6——阀门a

7——阀门b                 8——流量计A

9——反洗泵                10——反洗药剂箱

11——流量计B              12——储水箱

13——抽吸泵               14——反洗曝气泵

15——流量计C              16——阀门c

17——回流调节池           18——自动控制器

19——密闭管

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不限于下述具体实施例。

参见图1，本发明的具有在线药剂反冲洗排污功能的超滤膜装置，超滤膜组件1浸泡在过滤水箱2中，所述超滤膜组件1为外压式中空纤维膜，为聚偏氟乙烯即PVDF超滤膜；过滤水箱2中还设置有密闭管19和液位计3，密闭管19与超滤膜组件1相连接，密闭管19连接于外部的真空泵，使超滤膜组件1产生负压；过滤水箱2通过连接管路与储水箱12相连通，在过滤水箱2与储水箱12之间的管路上还设置有抽吸泵13、压力传感器B5、阀门b7和流量计B11；在抽吸泵13的作用下，过滤之后的纯净水通过管路进入储水箱12，抽吸泵13与过滤水箱2之间的管路中设置有压力传感器B5、阀门b7和流量计B11；储水箱12的部分纯净水用于装置的在线反冲洗，在反洗泵9的作用下，反冲洗药剂箱10中配好药剂溶液连同储水箱12的部分纯净水对超滤膜组件1进行在线反洗，反冲洗药剂箱10中的药剂是次氯酸钠溶液；在反冲洗泵9的泵前管路中设置有压力传感器A4、阀门a6和流量计A8。

滤水箱2的底部设置有反冲洗曝气泵14，相当于增加辅助反洗措施，以提高反冲洗的排污效果，并通过流量计C15控制曝气量。

过滤水箱2的底部设置有阀门c16，阀门c16通过管路与回流调节池17相连接，为离线反冲洗及清洗过滤水箱2时排除脏水和底泥之用；

超滤膜装置还设置有自动控制器18，自动控制器18通过压力传感器A4、压力传感器B5和液位计3对超滤膜装置实现自动控制，并对压力传感器A4和压力传感器B5的输出的信号进行记录。

具体实施例以天津地区的饮用水源—滦河水为处理对象，实施本发明，步骤如下：

1、滦河原水直接进入过滤水箱2，超滤膜组件1对原水进行超滤膜过滤，在抽吸泵13的作用下，过滤后的纯净水进入储水箱12，流量计3控制出水流量；

2、反冲洗药剂箱10中的反洗药剂溶液与储水箱12的部分纯净水在反冲洗泵9的作用进入超滤膜组件1，反冲洗曝气泵14同时对膜进行曝气，实现膜在线化学反洗，最佳在线反冲洗参数为：反冲洗时间4min、反冲洗周期120min、反冲洗浓度25mg/L、反冲洗流量20L/(m²·h)，在此条件下，能保证较好的膜清洗效果；

3、当压力传感器B5监测到超滤膜组件1运行时跨膜压差大于30kPa时，超滤膜装置停止运行，对超滤膜组件1进行一次离线反洗，同时对过滤水箱2进行彻底清洗，清洗脏水和底泥通过阀门c16排入回流调节池17中。

该实施例的处理水量为48L/d，滦河原水水质情况详见表1。通过实际运行，经该系统处理后的水体中COD、TOC、UV₂₅₄的平均出水浓度分别为：1.3mg/L、1.7mg/L、0.025cm^-1，浊度为：1NTU，出水中检测不到致病微生物，优于《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)对饮用水的各项指标的规定。

表1

同时监测了化学反冲洗后过滤出水中副产物的浓度，三卤甲烷THMs和5种卤乙酸HAA5是最主要的致癌物质，各物质出水平均浓度c以及《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)对各指标的规定见表2。单位均为μg/L。

表2

注：-表示在GB5749-2006尚未对此物质进行限定。

从表2可以看出，虽然在线化学反洗会产生副产物，但过滤出水中副产物的浓度远远低于标准限值，符合《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)规定，说明了利用该系统进行饮用水处理是可行的。

Claims (4)

1.一种具有在线药剂反冲洗排污功能的超滤膜装置，包括过滤装置及反冲洗装置，其特征在于，所述过滤装置设置有过滤水箱(2)，过滤水箱(2)内设置有超滤膜组件(1)、密闭管(19)和液位计(3)，超滤膜组件(1)浸泡在过滤水箱(2)之中且与密闭管(19)相连通；过滤水箱(2)通过连接管路与储水箱(12)相连通，在过滤水箱(2)与储水箱(12)之间的管路上还设置有抽吸泵(13)、压力传感器B(5)、阀门b(7)和流量计B(11)，在抽吸泵(13)的作用下，过滤之后的纯净水通过管路进入储水箱(12)；

所述反冲洗装置包括反冲洗泵(9)、反冲洗药剂箱(10)和压力传感器A(4)；在反冲洗泵(9)的作用下，抽取储水箱(12)内的部分纯净水及反冲洗药剂箱(10)内的药剂溶液，通过管路对超滤膜组件(1)进行在线反冲洗；在反冲洗泵(9)的泵前管路中设置有压力传感器A(4)、阀门a(6)和流量计A(8)；

过滤水箱(2)的底部设置有阀门c(16)，阀门c(16)通过管路与回流调节池(17)相连接，为离线反冲洗及清洗过滤水箱(2)时排除脏水和底泥之用；

超滤膜装置还设置有自动控制器(18)，自动控制器(18)通过压力传感器A(4)、压力传感器B(5)和液位计(3)对超滤膜装置实现自动控制。

2.根据权利要求1所述的具有在线药剂反冲洗排污功能的超滤膜装置，其特征在于，所述过滤水箱(2)的底部设置有反冲洗曝气泵(14)，并通过流量计C(15)控制其曝气量，以提高反冲洗的排污效果。

3.根据权利要求1所述的具有在线药剂反冲洗排污功能的超滤膜装置，其特征在于，所述超滤膜组件(1)为外压式中空纤维膜，为聚偏氟乙烯即PVDF超滤膜。

4.根据权利要求1所述的具有在线药剂反冲洗排污功能的超滤膜装置，其特征在于，所述反冲洗药剂箱(10)的药剂是10mg/L～50mg/L次氯酸钠溶液。