CN105214505B - 超滤/微滤膜的在线化学清洗方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超滤/微滤膜的在线化学清洗方法和系统。本发明中，接收由产水检测器检测设置在膜池中的N个膜单元的每一膜单元的携带有膜单元标识的产水量，将各膜单元的产水量按照从大到小进行排序，并根据产水量携带的膜单元标识将产水量和排序标识存储到预先设置的膜单元标识与产水量的对应关系表中，确定膜池的总产水量；当膜池的产水总量低于产水总量阈值时，确定在线化学清洗期间需继续产水的膜单元；根据原水水质确定清洗膜单元的预定时长；查找所述对应关系表，将其余的N-k个膜单元作为待清洗膜单元，向与各待清洗膜单元对应的各个清洗阀门发送开启信号，以使化学清洗药剂经各清洗阀门注入相应的膜单元进行预定时长的清洗。

Description

超滤/微滤膜的在线化学清洗方法和系统

技术领域

本发明涉及水处理与净化技术，特别涉及一种超滤/微滤膜的在线化学清洗方法和系统。

背景技术

随着超滤/微滤膜制造成本和应用成本的降低，超滤/微滤膜在水处理与净化领域得到了越来越广泛的应用。超滤/微滤膜对水中颗粒物、胶体和微生物具有很好的去除效果，出水水质稳定，且优于其他过滤工艺出水水质。在饮用水行业，超滤/微滤膜过滤可以直接替代传统的沉淀和砂滤工序，能够大大节约占地面积和运行能耗、提高出水水质；在污水处理用于，超滤/微滤膜过滤可以和生物处理工艺相结合，替代沉淀池，同样可以减少占地面积、提高出水水质、减少污泥产量。超滤/微滤膜过滤工艺不仅可以用于新建项目，在改造项目中同样具有广阔的应用前景。

然而，超滤/微滤膜在使用过程中，与膜孔径相当的颗粒物可能会堵塞膜孔，比孔径大的颗粒物可能会在膜表面富集，形成滤饼层，从而降低超滤/微滤膜通量，增大跨膜压差，造成产水能力降低，此时应进行物理清洗和维护性清洗。随着处理时间地推移，还会引起膜的深层污染，而一般的物理清洗和维护性清洗已经不能恢复膜的初始运行通量，甚至出现超滤/微滤膜由于深层污染不能使用的情况，所以需要进行恢复性化学清洗。目前，常用的恢复性化学清洗有两种方法：一种是在线清洗，在膜池内用高浓度化学清洗药剂对超滤/微滤膜进行浸泡循环反洗，反洗后的废液排放掉；另一种是采用离线清洗，将超滤/微滤膜移至专用的化学清洗池，在化学清洗池内用高浓度化学清洗药剂对超滤/微滤膜进行浸泡循环反洗，从而达到节约化学药剂的目的。无论维护性化学清洗还是恢复性化学清洗都需要将膜池内的废液外排，既造成对环境的污染，又造成水资源的浪费。

因此，现有技术中存在对可以将化学清洗对环境产生的影响降到最低，并且不产生化学清洗液的排放的新技术的需要。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种用于水处理领域的超滤/微滤膜在线化学清洗方法和系统。本发明的方法和系统具有操作简便、运行管理方便、化学清洗时几乎不产生对环境的污染等优点。本发明可用于中空纤维膜、管式膜以及板式膜等多种超滤/微滤膜。

根据本发明的一个方面，提供了一种超滤/微滤膜的在线化学清洗方法，包括步骤：

接收由产水检测器检测设置在膜池中的多个膜单元的每一个膜单元的携带有膜单元标识的产水量，将各膜单元的产水量按照从大到小以排序标识排序为q₁，q₂，q₃,......，q_N，并根据产水量携带的膜单元标识将产水量和排序标识q₁，q₂，q₃,……，q_N存储到预先设置的膜单元标识与产水量的对应关系表中，确定膜池的总产水量

当膜池的产水总量Q_N低于产水总量阈值时，将符合下述公式的限定条件的产水量对应的k个膜单元作为在线化学清洗开始时需要维持运行继续产水的膜单元：

$Q_k=\underset{i=1}{\overset{k}{\Σ}}{q}_i\≥Q_e$

$Q_{k-1}=\underset{j=1}{\overset{k-1}{\&Sigma;}}{q}_j<Q_e$

式中，Q_e为进行在线化学清洗时要求的最低产水量阈值，Q_k为产水量从大到小依序排列的、满足最低产水量要求的k个膜单元的产水量之和，k大于等于2小于N，N为膜池的膜单元数量并且N大于等于3；

根据原水水质确定清洗膜单元的预定时长；

查找所述对应关系表，将产水量q_k+1,q_k+2,…,q_N分别对应的N-k个膜单元作为待清洗膜单元，向与各待清洗膜单元对应的各个清洗阀门发送开启信号，以使得化学清洗药剂经各清洗阀门注入相应的膜单元进行预定时长t的清洗。

较佳地，所述化学清洗药剂为食品级化学清洗药剂。

较佳地，向与各待清洗膜单元对应的各个清洗阀门发送开启信号，以使得化学清洗药剂经各清洗阀门注入相应的膜单元进行预定时长t的清洗包括：

先经各清洗阀门向相应的膜单元注入碱液进行预定时长t的清洗；

在进行碱液清洗之后，将碱液从各被清洗的膜单元中排出，并经各清洗阀门向相应的膜单元注入酸液进行预定时长t的清洗。

其中，根据原水水质确定清洗膜单元的预定时长为：

t＝t₀(1+(-1)×f(β)×e^-β)

$\mathrm{\&beta;}=\frac{NTU-{\mathrm{NTU}}_e}{{\mathrm{NTU}}_e}$

式中，NTU为代表由浊度计检测的原水水质的浊度，NTU_e为预设的代表标准原水水质的浊度，t₀为对应与标准原水水质的预定时长，β为检测的原水水质浊度相对于标准原水水质浊度的偏差。

较佳地，在确定所述预定时长之后，进一步包括：

按照下述公式调整每一个待清洗膜单元的清洗时间：

$t_s=t(1+\frac{q_e-q_s}{q_e}),s=k+1,k+2,...,N$

式中，q_e为预设的膜单元最低产水量，q_s为待清洗膜单元的产水量；

化学清洗药剂经各清洗阀门注入相应的膜单元进行预定时长t的清洗具体为：产水量q_s对应的膜单元按照进行预定时长t_s的清洗。

根据本发明的另一个方面，提供了一种超滤膜/微滤膜的在线化学清洗系统，包括膜池，设置在膜池中的N个膜单元，连接到每一个膜单元出水端的产水检测器，设置在每一个膜单元出水端的产水阀门，与每一个膜单元连接的清洗阀门，和控制装置；

所述膜池经与膜池连接的进水管接收原水；

所述产水检测器检测与该产水检测器连接膜单元的产水量，并将检测的产水量及膜单元标识发送到控制装置；

所述产水阀门在膜单元正常产水期间处于开启状态使得膜单元的产水流入产水管道，清洗阀门在膜单元正常产水期间关闭；

控制装置，用于控制各个清洗阀门和产水阀门的开关，将接收的各膜单元的产水量按照从大到小以排序标识排序为q₁，q₂，q₃,……，q_N，根据产水量携带的膜单元标识将产水量和q₁，q₂，q₃,......，q_N存储到控制装置内的预先设置的膜单元标识与产水量的对应关系表中，并确定膜池的总产水量将产水总量Q_N与产水总量阈值比较，当产水总量Q_N低于产水总量阈值时将符合下述公式的限定条件的产水量对应的k个膜单元作为在线化学清洗开始时需要维持运行继续产水的膜单元：

$Q_k=\underset{i=1}{\overset{k}{\&Sigma;}}{q}_i\&GreaterEqual;Q_e$

$Q_{k-1}=\underset{j=1}{\overset{k-1}{\&Sigma;}}{q}_j<Q_e$

式中，Q_e为进行在线化学清洗时要求的最低产水量阈值，Q_k为产水量从大到小依序排列的、满足最低产水量要求的k个膜单元的产水量之和，k大于等于2小于N，N为膜池的膜单元数量并且N大于等于3；

所述控制装置还根据原水水质确定清洗膜单元的预定时长；通过查找预先存储在控制装置内的膜单元标识与产水量的对应关系表，将产水量q_k+1,q_k+2,…,q_N分别对应的N-k个膜单元作为待清洗膜单元，向与各待清洗膜单元对应的各个清洗阀门发送开启信号，以使得化学清洗药剂经各清洗阀门注入相应的膜单元进行预定时长t的清洗。

较佳地，所述系统还包括设置在进水管上用于检测原水浊度的浊度计，其中，根据原水水质确定清洗膜单元的预定时长为：

t＝t₀(1+(-1)×f(β)×e^-β)

$\mathrm{\&beta;}=\frac{NTU-{\mathrm{NTU}}_e}{{\mathrm{NTU}}_e}$

式中，NTU为代表由浊度计检测的原水水质的浊度，NTU_e为预设的代表标准原水水质的浊度，t₀为对应与标准原水水质的预定时长，β为检测的原水水质浊度相对于标准原水水质浊度的偏差。

可选地，所述控制装置在确定所述预定时长之后，还按照下述公式调整每一个待清洗膜单元的清洗时间：

$t_s=t(1+\frac{q_e-q_s}{q_e}),s=k+1,k+2,...,N$

式中，q_e为预设的膜单元最低产水量，q_s为待清洗膜单元的产水量；

化学清洗药剂经各清洗阀门注入相应的膜单元进行预定时长t的清洗具体为：产水量q_s对应的膜单元按照进行预定时长t_s的清洗。

可选地，所述化学清洗系统还包括分别对应于并且连接到每一个膜单元连接的N个曝气阀门和与N个曝气阀门连接的曝气风机；

在对待清洗膜单元进行清洗期间，所述控制装置对于该待清洗膜单元的连接的曝气阀门进行控制，以对该待清洗膜单元进行曝气。

本发明根据膜池的各个膜单元产水量的情况，确定在线清洗期间需要保持运行的膜单元和需要清洗的膜单元，即采用了“在线、实时分单元清洗的策略”，尽可能降低在线化学清洗对超滤/微滤膜系统生产能力的影响。进一步，由于每一个膜单元的清洗时间可以根据原水水质的情况进行确定，能够以经济的方式进行清洗，同时保证清洗效果。此外，由于本发明的化学清洗药剂为食品级，因此不会产生有害的清洗污水，同时在清洗完成之后膜单元即可以立即进入产水模式。

附图说明

图1图1示出了根据本发明实施例的超滤/微滤膜的在线化学清洗方法的流程图；

图2为本发明实施例的超滤/微滤膜的在线化学清洗系统的部分示意图。

图3为本发明实施例的超滤/微滤膜的在线化学清洗系统的控制部分的示意图。

附图中，1表示膜池进水管；2表示膜池；3表示产水管；4表示排泥管；5表示曝气管；6表示清洗管；7表示超滤/微滤膜；8表示清洗泵；9为排泥阀；10为曝气风机；11(a)、11(b)、11(c)、11(d)、11(e)为产水阀门；12(a)、12(b)、12(c)、12(d)、12(e)是清洗阀门；13(a)、13(b)、13(c)、13(d)、13(e)为曝气阀门；14(a)、14(b)、14(c)、14(d)、14(e)是膜单元。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

在本发明中，当膜池中的超滤/微滤膜单元运行到一定时间需要化学清洗时，将食品级化学清洗药剂注入超滤/微滤膜单元内腔，然后关闭与超滤/微滤膜单元连接的各阀门，让化学清洗药剂保留在超滤/微滤膜单元内腔中并慢慢向外渗透，与超滤/微滤膜深层的污染物反应，已达到去除超滤/微滤膜深层污染物的目的。根据本发明的实施例，所注入的化学清洗药剂的量略大于超滤/微滤膜内腔容积和相应管道容积之和。由于所用化学清洗药剂为食品级药剂，超滤/微滤膜按照上述在线化学清洗方法清洗一段时间之后，微滤/超滤膜可以进行正常工作。

根据本发明的实施例，为了保证超滤/微滤膜的在线化学清洗效果，可以先用一定浓度的食品级碱液进行在线化学清洗，然后再按照同样方法用一定浓度的食品级酸液进行在线化学清洗。最后，可选地，按常规进行物理清洗，膜单元恢复正常运行。

根据本发明的实施例，为了降低在线化学清洗对超滤/微滤膜系统生产能力的影响，对膜池中的膜单元采用分单元在线化学清洗的方式进行，即将超滤/微滤膜系统分为若干个单元，其中一些单元进行在线化学清洗时，其它单元正常运行。由于同一膜池分单元的运行，进水为絮凝水。絮凝水是通过在水中加入絮凝剂得到。下文中，加入了絮凝剂的水称为原水。所以絮凝与化学清洗的药液内的颗粒物结合二次凝絮，通过沉淀得以排除。

下面详细描述本发明的超滤/微滤膜的在线化学清洗方法和系统。

图1示出了根据本发明实施例的超滤/微滤膜的在线化学清洗方法的流程图。如图1所示，在步骤100，接收由产水检测器检测并发送的设置在膜池中的多个膜单元的每一个膜单元的携带有膜单元标识的产水量，将各膜单元的产水量按照从大到小以排序标识排序为q₁，q₂，q₃,......，q_N，并根据产水量携带的膜单元标识将产水量和排序标识q₁，q₂，q₃,......，q_N存储到预先设置的膜单元膜单元产水量与膜单元标识的对应关系表。接收到产水检测器发送来的携带有膜单元标识的产水量之后，将接收的产水量值存储到所述对应关系表中。例如，以N为5个膜单元为例子，相应的，存在5个清洗阀门，所述对应关系表如下表1所示。

表1(产水量单位：m³/h)

膜单元标识	Cell1	Cell2	Cell3	Cell4	Cell5
						产水量	100	150	180	190	130
排序标识	q5	q3	q2	q1	q4

在步骤102，当膜池的产水总量Q_N低于产水总量阈值时，确定进行在线清洗期间继续维持产水的膜单元。具体地，将符合下述公式的限定条件的产水量对应的k个膜单元作为在线化学清洗开始时需要维持运行继续产水的膜单元：

$Q_k=\underset{i=1}{\overset{k}{\&Sigma;}}{q}_i\&GreaterEqual;Q_e$ 公式1

$Q_{k-1}=\underset{j=1}{\overset{k-1}{\&Sigma;}}{q}_j<Q_e$ 公式2

式中，Q_e为进行在线化学清洗时要求的最低产水量阈值，Q_k为产水量从大到小依序排列的、满足最低产水量要求的k个膜单元的产水量之和，k大于等于2小于N，N为膜池的膜单元数量并且N大于等于3。例如，在N＝5的例子中，假设总产水总量阈值为800m³/h，Q_e＝500m³/h，则根据公式1和2可知k＝3，并且根据表1可知膜单元Cell2，Cell3和Cell4作为在线化学清洗开始时需要维持运行继续产水的膜单元。

接下来，在步骤104，根据原水水质确定清洗膜单元的预定时长。通常，原水水质以浊度进行表示，其单位为NTU。原水的浊度可以通过浊度计来检测，浊度计可以设置在进水管上。原水的浊度可以实时检测，也可以预先检测然后发送给确定清洗膜单元的预定时长的装置，例如本发明的一个实施例中的控制装置。较佳地，本发明的实施例中，根据原水水质确定清洗膜单元的预定时长为：

t＝t₀(1+(-1)×f(β)×e^-β)公式3

$\mathrm{\&beta;}=\frac{NTU-{\mathrm{NTU}}_e}{{\mathrm{NTU}}_e}$ 公式4

公式5

式中，NTU为代表由浊度计检测的原水水质的浊度，NTU_e为预设的代表标准原水水质的浊度，t₀为对应与标准原水水质的预定时长，β为检测的原水水质浊度相对于标准原水水质浊度的偏差。NTU_e为事先设定值，可以根据应用场合来设定。显然，对于标准原水水质，预定时长为t₀。较佳地，t₀的单位为秒，取值范围为60-300秒。如果检测的原水水质的浊度小于标准原水水质的浊度，则减少清洗时间t；如果检测的原水水质的浊度大于标准原水水质的浊度，则增加清洗时间t。本发明中，由于可以根据原水水质的浊度来调整对膜单元的清洗时间，达到了清洗时间的最优确定，能够以经济的方式清洗膜单元，同时保证膜单元的清洗达到预期的清洗效果。

可选地，为了更好地针对每一个膜单元的具体情况进行清洗，可以为每一个膜单元调整它的清洗时间。因此，在确定所述预定时长之后，还可以按照下述公式调整每一个待清洗膜单元的清洗时间：

$t_s=t(1+\frac{q_e-q_s}{q_e}),s=k+1,k+2,...,N$ 公式6

式中，q_e为预设的膜单元最低产水量，q_s为待清洗膜单元的产水量。例如，在上述的实例中，待清洗膜单元Cell1和Cell5，如果它们各自的产水量q_s不同，则它们各自的t_s也不相同。

在步骤106，查找预先设置的膜单元标识与产水量的对应关系，将排序标识q_k+1,q_k+2,…,q_N分别对应的N-k个膜单元作为待清洗膜单元，向与各待清洗膜单元对应的各个清洗阀门发送开启信号，以使得化学清洗药剂经各清洗阀门注入相应的膜单元进行预定时长t的清洗。例如，在上述的实例中，通过查找表1，可以确定膜单元Cell1和Cell5需要清洗。那么，通过向连接膜单元Cell1和Cell5的两个清洗阀门发送开启信号，可以使化学清洗药剂注入到膜单元Cell1和Cell5中进行清洗。较佳地，可以在与清洗阀门连接的管路上设置的在线化学清洗泵，将清洗剂通过清洗阀门泵入膜单元。

如果确定了每一个膜单元的清洗时间t_s，那么，化学清洗药剂经各清洗阀门注入相应的膜单元进行预定时长t的清洗具体为：产水量q_s对应的膜单元按照进行预定时长t_s的清洗。

根据本发明的实施例，化学清洗药剂为食品级化学清洗药剂。

较佳地，为了保证超滤/微滤膜的在线化学清洗效果，向与产水量Q_k+1,Q_k+2,…,Q_N分别对应的膜单元的各个清洗阀门发送开启信号，以经各清洗阀门将化学清洗药剂注入相应的膜单元进行清洗分两个步骤来进行。首先，先经各清洗阀门向相应的膜单元注入碱液进行预定时长t的清洗。然后，在进行碱液清洗之后，将碱液从各被清洗的膜单元中排出，并经各清洗阀门向相应的膜单元注入酸液进行预定时长t的清洗。

本发明中，所注入一个膜单元的化学清洗药剂的量略大于膜单元内腔容积和相应管道6容积之和；膜单元内腔中的化学清洗药剂充盈后，保持小流量药液通过膜孔向外慢慢渗透，渗透一定时间后，深层污染物被在线化学清洗药剂去除，此时，关闭在线化学清洗阀门，并打开该膜单元的产水阀即可进行正常生产。渗透的时间长度可以视膜污染状况而定。

图2示出了实施图1所示方法的超滤/微滤膜的在线化学清洗系统示意图。图3示出了用于在线化学清洗系统的控制部分的结构示意图。如图2和3所示，在线化学清洗系统包括膜池，设置在膜池中的N个膜单元，连接到每一个膜单元出水端的产水检测器(未示出)，设置在每一个膜单元出水端的产水阀门，与每一个膜单元连接的清洗阀门，和控制装置。在图2所示的实例中，膜单元共有5个即14(a)、14(b)、14(c)、14(d)、14(e)，相应的产水阀门和清洗阀门也为5个即产水阀门11(a)、11(b)、11(c)、11(d)、11(e)和清洗阀门12(a)、12(b)、12(c)、12(d)、12(e)，产水检测器也为5个。

膜池2经与膜池连接的进水管1接收原水。产水检测器检测与该产水检测器连接膜单元的产水量，并将检测的产水量连同膜单元标识发送到控制装置。由于产水量信息是与膜单元标识一起发送的，因此控制装置能够了解产水量对应哪一个膜单元，因而也能够将产水量存储到预先设置的产水量与膜单元标识的对应关系表中。对应关系表可以预先设置在控制装置内部。

控制装置接收产水检测器发来的信号，并控制产水阀门和清洗阀门的开关，也控制与清洗阀门经清洗管6连接的清洗泵8。在控制装置的控制下，产水阀门在膜单元正常产水期间处于开启状态使得膜单元的产水流入产水管道，清洗阀门在膜单元正常产水期间关闭；在一个膜单元的清洗期间，该膜单元的产水阀门处于关闭，清洗阀门处于开启使得清洗药剂可以流入膜单元。

在在线化学清洗系统运行中，控制装置将接收的各膜单元的产水量按照从大到小进行排序为q₁，q₂，q₃,......，q_N，并确定膜池的总产水量将产水总量Q_N与产水总量阈值比较，当产水总量Q_N低于产水总量阈值时将符合下述公式的限定条件的产水量对应的k个膜单元作为在线化学清洗开始时需要维持运行继续产水的膜单元：

$Q_k=\underset{i=1}{\overset{k}{\&Sigma;}}{q}_i\&GreaterEqual;Q_e$

$Q_{k-1}=\underset{j=1}{\overset{k-1}{\&Sigma;}}{q}_j<Q_e$

式中，Q_e为进行在线化学清洗时要求的最低产水量阈值，Q_k为产水量从大到小依序排列的、满足最低产水量要求的k个膜单元的产水量之和，k大于等于2小于N，N为膜池的膜单元数量并且N大于等于3。

控制装置还根据原水水质确定清洗膜单元的预定时长；通过查找预先存储在控制装置内的膜单元标识与产水量的对应关系，将产水量q_k+1,q_k+2,…,q_N分别对应的N-k个膜单元作为待清洗膜单元，向与各待清洗膜单元对应的各个清洗阀门发送开启信号，以使得化学清洗药剂经各清洗阀门注入相应的膜单元进行预定时长t的清洗。

如前所述，根据原水水质确定清洗膜单元的预定时长为：

t＝t₀(1+(-1)×f(β)×e^-β)公式3

$\mathrm{\&beta;}=\frac{NTU-{\mathrm{NTU}}_e}{{\mathrm{NTU}}_e}$ 公式4

公式5

式中，NTU为代表由浊度计检测的原水水质的浊度，NTU_e为预设的代表标准原水水质的浊度，t₀为对应与标准原水水质的预定时长，β为检测的原水水质浊度相对于标准原水水质浊度的偏差。t₀的单位为秒，取值范围为60-300秒。NTU_e为事先设定值，可以根据应用场合来设定。浊度计(未示出)可以设置在进水管上。

可选地，为了更好地针对每一个膜单元的具体情况进行清洗，可以为每一个膜单元调整它的清洗时间。因此，在确定所述预定时长之后，还可以按照下述公式调整每一个待清洗膜单元的清洗时间：

$t_s=t(1+\frac{q_e-q_s}{q_e}),s=k+1,k+2,...,N$ 公式6

式中，q_e为预设的膜单元最低产水量，q_s为待清洗膜单元的产水量。例如，在上述的实例中，待清洗膜单元Cell1和Cell5，如果它们各自的产水量q_s不同，则它们个则的t_s也不相同。

如果确定了每一个膜单元的清洗时间t_s，那么，化学清洗药剂经各清洗阀门注入相应的膜单元进行预定时长t的清洗具体为：产水量q_s对应的膜单元按照进行预定时长t_s的清洗。

其中，向与产水量Q_k+1,Q_k+2,…,Q_N分别对应的膜单元的各个清洗阀门发送开启信号，以使化学清洗药剂经各清洗阀门注入相应的膜单元进行清洗可以包括：先经各清洗阀门向相应的膜单元注入碱液进行预定时长t的清洗；在进行碱液清洗之后，将碱液从各被清洗的膜单元中排出，并经各清洗阀门向相应的膜单元注入酸液进行预定时长t的清洗。

较佳地，为了使得化学清洗药剂快速地进入膜单元，可以设置一个清洗泵8，与各个清洗阀门连接。清洗泵8的工作受控制装置的控制。

较佳地，本发明的在线化学清洗系统还包括分别对应于并且连接到每一个膜单元连接的N个曝气阀门和与N个曝气阀门连接的曝气风机。在图2所示的实例中，曝气阀门为5个即13(a)、13(b)、13(c)、13(d)、13(e)为曝气阀门，曝气风机为10，经曝气管与曝气阀门连接。曝气风机也可以由控制装置的控制，或者由其它辅助控制装置或人工控制。在对待清洗膜单元进行清洗期间，控制装置对于该待清洗膜单元的连接的曝气阀门进行控制，以对该待清洗膜单元进行曝气，强化在线化学清洗效果。

此外，在膜池2底部设置一个排泥阀。在所述系统运行一段时间之后，膜单元被清洗下来的污染物会在膜池2底部聚集、沉淀，此时，可以打开排泥阀9，污泥通过排泥管4排出。排泥阀9可以人工控制，也可以由控制装置控制。

本发明提出的超滤/微滤膜在线化学清洗方法和系统，根据膜池的各个膜单元产水量的情况，确定在线清洗期间需要保持运行的膜单元和需要清洗的膜单元，即采用了“在线、实时分单元清洗的策略”，尽可能降低在线化学清洗对超滤/微滤膜系统生产能力的影响。进一步，由于每一个膜单元的清洗时间可以根据原水水质的情况进行确定，能够以经济的方式进行清洗，同时保证清洗效果。此外，由于本发明的化学清洗药剂为食品级，因此不会产生有害的清洗污水，同时在清洗完成之后膜单元即可以立即进入产水模式。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种超滤/微滤膜的在线化学清洗方法，包括步骤：

接收由产水检测器检测设置在膜池中的多个膜单元的每一个膜单元的携带有膜单元标识的产水量，将各膜单元的产水量按照从大到小以排序标识排序为q₁，q₂，q₃,……，q_N，并根据产水量携带的膜单元标识将产水量和排序标识q₁，q₂，q₃,……，q_N存储到预先设置的膜单元标识与产水量的对应关系表中，确定膜池的总产水量

当膜池的产水总量Q_N低于产水总量阈值时，将符合下述公式的限定条件的产水量对应的k个膜单元作为在线化学清洗开始时需要维持运行继续产水的膜单元：

$Q_k=\underset{i=1}{\overset{k}{\&Sigma;}}{q}_i\&GreaterEqual;Q_e$

$Q_{k-1}=\underset{j=1}{\overset{k-1}{\&Sigma;}}{q}_j<Q_e$

式中，Q_e为进行在线化学清洗时要求的最低产水量阈值，Q_k为产水量从大到小依序排列的、满足最低产水量要求的k个膜单元的产水量之和，k大于等于2小于N，N为膜池的膜单元数量并且N大于等于3；

根据原水水质确定清洗膜单元的预定时长；

查找所述对应关系表，将排序标识q_k+1,q_k+2,…,q_N分别对应的N-k个膜单元作为待清洗膜单元，向与各待清洗膜单元对应的各个清洗阀门发送开启信号，以使得化学清洗药剂经各清洗阀门注入相应的膜单元进行预定时长t的清洗。

2.根据权利要求1所述的在线化学清洗方法，其中，所述化学清洗药剂为食品级化学清洗药剂。

3.根据权利要求1所述的在线化学清洗方法，其中，向与各待清洗膜单元对应的各个清洗阀门发送开启信号，以使得化学清洗药剂经各清洗阀门注入相应的膜单元进行预定时长t的清洗包括：

先经各清洗阀门向相应的膜单元注入碱液进行预定时长t的清洗；

在进行碱液清洗之后，将碱液从各被清洗的膜单元中排出，并经各清洗阀门向相应的膜单元注入酸液进行预定时长t的清洗。

4.根据权利要求1或3所述的在线化学清洗方法，其中，根据原水水质确定清洗膜单元的预定时长为：

t＝t₀(1+(-1)×f(β)×e^-β)

$\mathrm{\&beta;}=\frac{NTU-{\mathrm{NTU}}_e}{{\mathrm{NTU}}_e}$

式中，NTU为代表由浊度计检测的原水水质的浊度，NTU_e为预设的代表标准原水水质的浊度，t₀为对应与标准原水水质的预定时长，β为检测的原水水质浊度相对于标准原水水质浊度的偏差。

5.根据权利要求4所述的在线化学清洗方法，在确定所述预定时长之后，进一步包括：

按照下述公式调整每一个待清洗膜单元的清洗时间：

$t_s=t(1+\frac{q_e-q_s}{q_e}),s=k+1,k+2,...,N$

式中，q_e为预设的膜单元最低产水量，q_s为待清洗膜单元的产水量；

化学清洗药剂经各清洗阀门注入相应的膜单元进行预定时长t的清洗具体为：产水量q_s对应的膜单元按照进行预定时长t_s的清洗。

6.一种超滤/微滤膜的在线化学清洗系统，包括膜池，设置在膜池中的N个膜单元，连接到每一个膜单元出水端的产水检测器，设置在每一个膜单元出水端的产水阀门，与每一个膜单元连接的清洗阀门，和控制装置；

所述膜池经与膜池连接的进水管接收原水；

所述产水检测器检测与该产水检测器连接膜单元的产水量，并将检测的产水量及膜单元标识发送到控制装置；

所述产水阀门在膜单元正常产水期间处于开启状态使得膜单元的产水流入产水管道，清洗阀门在膜单元正常产水期间关闭；

控制装置，用于控制各个清洗阀门和产水阀门的开关，将接收的各膜单元的产水量按照从大到小以排序标识排序为q₁，q₂，q₃,……，q_N，根据产水量携带的膜单元标识将产水量和排序标识q₁，q₂，q₃,……，q_N存储到控制装置内的预先设置的膜单元标识与产水量的对应关系表中，并确定膜池的总产水量将产水总量Q_N与产水总量阈值比较，当产水总量Q_N低于产水总量阈值时将符合下述公式的限定条件的产水量对应的k个膜单元作为在线化学清洗开始时需要维持运行继续产水的膜单元：

$Q_k=\underset{i=1}{\overset{k}{\&Sigma;}}{q}_i\&GreaterEqual;Q_e$

$Q_{k-1}=\underset{j=1}{\overset{k-1}{\&Sigma;}}{q}_j<Q_e$

式中，Q_e为进行在线化学清洗时要求的最低产水量阈值，Q_k为产水量从大到小依序排列的、满足最低产水量要求的k个膜单元的产水量之和，k大于等于2小于N，N为膜池的膜单元数量并且N大于等于3；

所述控制装置还根据原水水质确定清洗膜单元的预定时长；通过查找预先存储在控制装置内的膜单元标识与产水量的对应关系表，将排序标识q_k+1,q_k+2,…,q_N分别对应的N-k个膜单元作为待清洗膜单元，向与各待清洗膜单元对应的各个清洗阀门发送开启信号，以使得化学清洗药剂经各清洗阀门注入相应的膜单元进行预定时长t的清洗。

7.根据权利要求6所述的在线化学清洗系统，其中，向与各待清洗膜单元对应的各个清洗阀门发送开启信号，以使得化学清洗药剂经各清洗阀门注入相应的膜单元进行预定时长t的清洗包括：

先经各清洗阀门向相应的膜单元注入碱液进行预定时长t的清洗；

在进行碱液清洗之后，将碱液从各被清洗的膜单元中排出，并经各清洗阀门向相应的膜单元注入酸液进行预定时长t的清洗。

8.根据权利要求6或7所述的在线化学清洗系统，所述系统还包括设置在进水管上用于检测原水浊度的浊度计，其中，根据原水水质确定清洗膜单元的预定时长为：

t＝t₀(1+(-1)×f(β)×e^-β)

$\mathrm{\&beta;}=\frac{NTU-{\mathrm{NTU}}_e}{{\mathrm{NTU}}_e}$

式中，NTU为代表由浊度计检测的原水水质的浊度，NTU_e为预设的代表标准原水水质的浊度，t₀为对应与标准原水水质的预定时长，β为检测的原水水质浊度相对于标准原水水质浊度的偏差。

9.根据权利要求8所述的在线化学清洗系统，所述控制装置在确定所述预定时长之后，还按照下述公式调整每一个待清洗膜单元的清洗时间：

$t_s=t(1+\frac{q_e-q_s}{q_e}),s=k+1,k+2,...,N$

式中，q_e为预设的膜单元最低产水量，q_s为待清洗膜单元的产水量；

化学清洗药剂经各清洗阀门注入相应的膜单元进行预定时长t的清洗具体为：产水量q_s对应的膜单元按照进行预定时长t_s的清洗。

10.根据权利要求6所述的在线化学清洗系统，其中，所述化学清洗药剂为食品级化学清洗药剂；

所述化学清洗系统还包括分别对应于并且连接到每一个膜单元连接的N个曝气阀门和与N个曝气阀门连接的曝气风机；

在对待清洗膜单元进行清洗期间，所述控制装置对于该待清洗膜单元的连接的曝气阀门进行控制，以对该待清洗膜单元进行曝气。