CN111167309A - 一种中空纤维纳滤膜反向清洗装置和清洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种中空纤维纳滤膜反向清洗装置和清洗方法，所述清洗装置包括进水管路、进水保安过滤器、进水加药储槽、反洗管路、反洗保安过滤器、反洗加药储槽、反洗储水槽，各部件依次通过阀门和泵实现流体连通，无需离线拆卸膜组件操作，可以针对不同的污染因素选用不同的清洗配方和工艺，真正意义实现由膜内向膜外的反向清洗，清洗方法简单易操作，适合规模化工业生产的需要。
Description
技术领域
本发明涉及膜技术领域，尤其是一种中空纤维纳滤膜反向清洗装置和清洗方法。
背景技术
纳滤膜系统或反渗透膜系统运行时，进水中含有的悬浮物质、溶解物质以及微生物等因素都会造成膜元件的污染。为了保证系统的稳定运行，通常都配有多套相对独立的膜系统。这样的后果是：一方面进水水质的要求会非常严格，或者增加复杂的预处理操作；另一方面膜元件在遭受不可避免的污染后，膜系统只能停止工作，进行膜元件的清洗或者更换工作。综上这些，显著降低了膜系统整体的运行效率，增加系统运营成本。
一般在纳滤膜系统或反渗透膜系统设计时选用卷式或中空纤维结构的膜元件，目前为止涉及纳滤膜或反渗透膜反向清洗的专利如中国专利申请号201610084618.X公开了一种改进的反向清洗纳滤膜的方法，将传统的膜外侧的顺向化学清洗改为膜外侧的逆向清洗；中国专利申请号201610397004.7提供一种在正常运行的反渗透膜装置或纳滤膜装置设备上完成膜系统污染防治的方法，利用膜外侧加注更高浓度盐溶液提高膜外的渗透压，将透过的水再“反向透回去”；中国专利申请号201710702705.1公开了一种纳滤、反渗透膜的高渗透压在线反向清洗方法和装置，利用反渗透过程中产生的浓盐水在膜外侧造成高渗透压，再使产水“倒流回去”。
但是，目前公开的防止纳滤膜或者反渗透膜污染的清洗方法多数都是针对卷式膜组件结构，涉及中空结构的纳滤膜或者反渗透膜系统也只是利用膜内外的渗透压差实现反洗的目的，针对膜表面的结垢和污染物堆积使用此类方法并不能及时高效的完成膜清洗任务，给膜系统运行和维护带来很多不便，限制了中空结构纳滤膜和反渗透膜组件的推广和应用。
纳滤膜和反渗透膜在使用过程中会随着使用时间的延长，膜的产水量会发生衰减。这主要是由于膜长时间在高温高压下运行，在温度和压力的协同作用下，会出现膜的压密化现象，其结果会造成产水量下降或系统操作压力上升，对于不能承受背压反向清洗的膜组件来说，压密化是膜性能的不可逆衰减，这严重影响到膜组件的系能和推广应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种中空纤维纳滤膜反向清洗装置。
本发明所要解决的另一技术问题在于提供上述中空纤维纳滤膜的清洗方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种中空纤维纳滤膜反向清洗装置，包括进水管路(1)、进水保安过滤器(3)、进水加药储槽(6)、反洗管路(17)、反洗保安过滤器(19)、反洗加药储槽(23)和反洗储水槽(21)，各所述部件依次通过阀门或泵实现流体连通，具体来说：
所述进水保安过滤器(3)前端的进水管路(1)上设有进水低压泵(2)，所述进水保安过滤器(3)后端管路上依次设有进水高压泵(4)和进水控制阀(5)，并通过该进水高压泵(4)和进水控制阀(5)依次与一段纳滤膜组件、二段纳滤膜组件连通，待处理液依次经由进水低压泵(2)、进水保安过滤器(3)、进水高压泵(4)和进水控制阀(5)进入一段纳滤膜组件、二段纳滤膜组件；
所述反洗管路(17)一端分别与一段纳滤膜组件、二段纳滤膜组件管路相连，另一端依次连接反洗保安过滤器(19)、反洗储水槽(21)，所述一段纳滤膜组件、二段纳滤膜组件之间设有段间控制阀(12)，所述一段纳滤膜组件、二段纳滤膜组件的反洗过程既可以同时进行，也可以在一段纳滤膜组件进行产水过程中关闭段间控制阀(12)，单独将二段纳滤膜组件进行反洗，所述反洗储水槽(21)所用水源是一段纳滤膜组件的产水、反渗透产水或渗透压低于一段纳滤产水的水源；
所述进水加药储槽(6)设置于所述进水低压泵(2)和进水保安过滤器(3)之间的分支管路上，所述反洗加药储槽(23)设置于反洗保安过滤器(19)和反洗储水槽(21)之间的分支管路上。
优选的，上述中空纤维纳滤膜反向清洗装置，所述一段纳滤膜组件、二段纳滤膜组件中滤膜为中空纤维纳滤膜或能够承受背压反向清洗的中空纤维反渗透膜。
优选的，上述中空纤维纳滤膜反向清洗装置，所述进水加药泵(7)设置于与所述进水加药储槽(6)连通的分支管路上。
优选的，上述中空纤维纳滤膜反向清洗装置，所述一段浓排控制阀(10)设置于与一段纳滤膜组件连通的分支管路上，所述一段产水控制阀(16)设置于与一段纳滤膜组件连通的另一分支管路上；所述二段浓排控制阀(11)设置于与二段纳滤膜组件连通的分支管路上，所述二段产水控制阀(13)设置于与二段纳滤膜组件连通的另一分支管路上。
优选的，上述中空纤维纳滤膜反向清洗装置，所述一段反洗控制阀(15)、二段反洗控制阀(14)设置于所述一段纳滤膜组件、二段纳滤膜组件之间的连通管路上，并分别设置于所述反洗管路(17)两侧，所述反洗管路(17)上反洗保安过滤器(19)两侧分别设有反洗高压泵(18)和反洗低压泵(20)，所述反洗低压泵(20)靠近反洗储水槽(21)一侧设置。
优选的，上述中空纤维纳滤膜反向清洗装置，所述反洗加药泵(22)设置于与所述反洗加药储槽(23)连通的管路上。
上述中空纤维纳滤膜的清洗方法，具体步骤如下：
1)系统正常运行时，纳滤反洗储水槽(21)收集一段纳滤膜组件产水；
2)根据纳滤膜系统污堵情况选择配置相应高浓度清洗药剂于纳滤反洗加药储槽(23)；
3)关闭进水低压泵(2)、进水高压泵(4)、进水控制阀(5)、二段纳滤膜组件上连接的二段产水控制阀(13)、一段纳滤膜组件上连接的一段产水控制阀(16)和进水加药泵(7)；
4)开启一段纳滤膜组件上连接的一段浓排控制阀(10)、二段纳滤膜组件上连接的二段浓排控制阀(11)、一段反洗控制阀(15)、二段反洗控制阀(14)、反洗低压泵(20)和反洗高压泵(18)；
5)开启反洗加药泵(22)，将所述清洗液沿产水管路进入纳滤膜系统，控制反洗压力范围在0.05-1.0MPa，反洗时间1-60min，具体依据膜系统污堵情况做以调整；
6)开启进水控制阀(5)和进水低压泵(2)，进行反洗过程；所用水源可以为反洗储水槽(21)内液体、膜系统待处理液或其他洁净水源，此步骤的目的是冲洗膜组件反洗掉的污堵物质；
7)反洗结束时先关闭反洗加药泵(22)和反洗高压泵(18)，待反洗低压泵(20)使用反洗储水槽(21)内液体冲洗干净产水管路内清洗液后关闭反洗低压泵，进行正产的产水步骤。
本发明的有益效果是：
上述中空纤维纳滤膜反向清洗装置，无需离线拆卸膜组件操作，可以针对不同的污染因素选用不同的清洗配方和工艺，真正意义实现由膜内向膜外的反向清洗，清洗方法简单易操作，适合规模化工业生产的需要。
附图说明
图1是本发明所述中空纤维纳滤膜反向清洗装置的结构示意图。
图中：1-进水管路 2-进水低压泵 3-进水保安过滤器
4-进水高压泵 5-进水控制阀 6-进水加药储槽
7-进水加药泵 8-第二分支管路 9-第一分支管路
10-一段浓排控制阀 11-二段浓排控制阀 12-段间控制阀
13-二段产水控制阀 14-二段反洗控制阀
15-一段反洗控制阀 16-一段产水控制阀
17-反洗管路 18-反洗高压泵 19-反洗保安过滤器
20-反洗低压泵 21-反洗储水槽 22-反洗加药泵
23-反洗加药储槽
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，通过以下实施例，并结合附图，对本发明进行进一步的详细说明。应当注意，此处的具体实施例仅用以理解本发明，并不限定于本发明。
实施例1
如图1所示，一种中空纤维纳滤膜反向清洗装置，包括进水管路1、进水保安过滤器3、进水加药储槽6、反洗管路17、反洗保安过滤器19、反洗加药储槽23和反洗储水槽21，各所述部件依次通过阀门或泵实现流体连通，具体来说：
所述进水保安过滤器3前端的进水管路1上设有进水低压泵2，所述进水保安过滤器3后端管路上依次设有进水高压泵4和进水控制阀5，并通过该进水高压泵4和进水控制阀5依次与一段纳滤膜组件、二段纳滤膜组件连通，待处理液依次经由进水低压泵2、进水保安过滤器3、进水高压泵4和进水控制阀5进入一段纳滤膜组件、二段纳滤膜组件，所述一段纳滤膜组件、二段纳滤膜组件中滤膜为中空纤维纳滤膜，也可以根据生产需要替换为能够承受背压反向清洗的中空纤维反渗透膜；
所述反洗管路17一端分别与一段纳滤膜组件、二段纳滤膜组件管路相连，另一端依次连接反洗保安过滤器19、反洗储水槽21，所述一段纳滤膜组件、二段纳滤膜组件之间设有段间控制阀12，所述一段纳滤膜组件、二段纳滤膜组件的反洗过程既可以同时进行，也可以在一段纳滤膜组件进行产水过程中关闭段间控制阀12，单独将二段纳滤膜组件进行反洗，所述反洗储水槽21所用水源是一段纳滤膜组件的产水；
所述进水加药储槽6设置于所述进水低压泵2和进水保安过滤器3之间的分支管路上，所述反洗加药储槽23设置于反洗保安过滤器19和反洗储水槽21之间的分支管路上。
各所述阀门或泵的连通关系如下：
所述进水加药泵7设置于与所述进水加药储槽6连通的分支管路上。
所述一段浓排控制阀10设置于与一段纳滤膜组件连通的第一分支管路9上，所述一段产水控制阀16设置于与一段纳滤膜组件连通的另一分支管路上；所述二段浓排控制阀11设置于与二段纳滤膜组件连通的第二分支管路8上，所述二段产水控制阀13设置于与二段纳滤膜组件连通的另一分支管路上。
所述一段反洗控制阀15、二段反洗控制阀14设置于所述一段纳滤膜组件、二段纳滤膜组件之间的连通管路上，并分别设置于所述反洗管路17两侧，所述反洗管路17上反洗保安过滤器19两侧分别设有反洗高压泵18和反洗低压泵20，所述反洗低压泵20靠近反洗储水槽21一侧设置。
所述反洗加药泵22设置于与所述反洗加药储槽23连通的管路上。
上述中空纤维纳滤膜的清洗方法，具体步骤如下：
1)系统正常运行时，纳滤反洗储水槽21收集一段纳滤膜组件产水；
2)根据纳滤膜系统污堵情况选择配置相应高浓度清洗药剂于纳滤反洗加药储槽23；
3)关闭进水低压泵2、进水高压泵4、进水控制阀5、二段纳滤膜组件上连接的二段产水控制阀13、一段纳滤膜组件上连接的一段产水控制阀16和进水加药泵7；
4)开启一段纳滤膜组件上连接的一段浓排控制阀10、二段纳滤膜组件上连接的二段浓排控制阀11、一段反洗控制阀15、二段反洗控制阀14、反洗低压泵20和反洗高压泵18；
5)开启反洗加药泵22，将所述清洗液沿产水管路进入纳滤膜系统，控制反洗压力范围在0.05-1.0MPa，反洗时间1-60min，具体依据膜系统污堵情况做以调整；
6)开启进水控制阀5和进水低压泵2，进行反洗过程；所用水源可以为反洗储水槽21内液体、膜系统待处理液或其他洁净水源，此步骤的目的是冲洗膜组件反洗掉的污堵物质；
7)反洗结束时先关闭反洗加药泵22和反洗高压泵18，待反洗低压泵20使用反洗储水槽21内液体冲洗干净产水管路内清洗液后关闭反洗低压泵，进行正产的产水步骤。
使用反渗透产水配置反洗管路进入膜系统的清洗液，氢氧化钠质量浓度为0.1％，十二烷基苯磺酸钠的质量浓度为0.03％，反洗时长30分钟，反洗压力为0.3MPa，反洗结束后按照70％系统回收率继续产水，测试水源选用某污水处理厂MBR产水，30分钟后取样测试电导率和产水通量，并记录系统运行压力。
对照组1为顺向在线清洗，使用反渗透产水配置在线化学清洗的药剂，氢氧化钠的质量浓度0.1％，十二烷基苯磺酸钠的质量浓度0.03％，正冲洗前先用清洗液浸泡60min，然后正冲洗60min，正冲压力为0.3MPa，清洗结束后按照70％系统回收率继续产水，测试水源同实施例1一致，30分钟后取样测试电导率和产水通量，并记录系统运行压力。
对照组2试验条件为离线反洗模式：使用反渗透产水配置在线化学清洗的药剂，氢氧化钠的质量浓度0.1％，十二烷基苯磺酸钠的质量浓度0.03％，单只膜组件反洗时长30分钟，反洗压力为0.3MPa；反洗结束后按照70％系统回收率继续产水，测试水源同实施例1一致，30分钟后取养样测试电导率和产水通量，并记录系统运行压力。
以上所述仅是本发明的实施方式之一，应当至出对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和优化，这些改进和优化也应视为本发明的保护范围之内。
本发明能够实现真正意义上的在线自动反洗，除了配置反洗药剂外，不需要额外人工参与，既大幅度提升膜系统运行效率，又显著节约了人力成本。
具体数据如下表所示：
由上表可见，在进水条件一致的前提下，相比传统顺向清洗和人工手动反洗，本发明大大提高了纳滤膜系统的脱盐率和产水通量，并且极大的节省了人力成本和时间成本。
上述参照实施例对该一种中空纤维纳滤膜反向清洗装置和清洗方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种中空纤维纳滤膜反向清洗装置，包括进水管路(1)、进水保安过滤器(3)、进水加药储槽(6)、反洗管路(17)、反洗保安过滤器(19)、反洗加药储槽(23)和反洗储水槽(21)，各所述部件依次通过阀门或泵实现流体连通，具体来说：
所述进水保安过滤器(3)前端的进水管路(1)上设有进水低压泵(2)，所述进水保安过滤器(3)后端管路上依次设有进水高压泵(4)和进水控制阀(5)，并通过该进水高压泵(4)和进水控制阀(5)依次与一段纳滤膜组件、二段纳滤膜组件连通；
所述反洗管路(17)一端分别与一段纳滤膜组件、二段纳滤膜组件管路相连，另一端依次连接反洗保安过滤器(19)、反洗储水槽(21)，所述一段纳滤膜组件、二段纳滤膜组件之间设有段间控制阀(12)；
所述进水加药储槽(6)设置于所述进水低压泵(2)和进水保安过滤器(3)之间的分支管路上，所述反洗加药储槽(23)设置于反洗保安过滤器(19)和反洗储水槽(21)之间的分支管路上。
2.根据权利要求1所述中空纤维纳滤膜反向清洗装置，其特征在于：所述一段纳滤膜组件、二段纳滤膜组件中滤膜为中空纤维纳滤膜或能够承受背压反向清洗的中空纤维反渗透膜。
3.根据权利要求1所述中空纤维纳滤膜反向清洗装置，其特征在于：所述进水加药泵(7)设置于与所述进水加药储槽(6)连通的分支管路上。
4.根据权利要求1所述中空纤维纳滤膜反向清洗装置，其特征在于：所述一段浓排控制阀(10)设置于与一段纳滤膜组件连通的分支管路上，所述一段产水控制阀(16)设置于与一段纳滤膜组件连通的另一分支管路上；所述二段浓排控制阀(11)设置于与二段纳滤膜组件连通的分支管路上，所述二段产水控制阀(13)设置于与二段纳滤膜组件连通的另一分支管路上。
5.根据权利要求1所述中空纤维纳滤膜反向清洗装置，其特征在于：所述一段反洗控制阀(15)、二段反洗控制阀(14)设置于所述一段纳滤膜组件、二段纳滤膜组件之间的连通管路上，并分别设置于所述反洗管路(17)两侧，所述反洗管路(17)上反洗保安过滤器(19)两侧分别设有反洗高压泵(18)和反洗低压泵(20)，所述反洗低压泵(20)靠近反洗储水槽(21)一侧设置。
6.根据权利要求1所述中空纤维纳滤膜反向清洗装置，其特征在于：所述反洗加药泵(22)设置于与所述反洗加药储槽(23)连通的管路上。
7.权利要求1所述中空纤维纳滤膜的清洗方法，其特征在于：具体步骤如下：
1)系统正常运行时，纳滤反洗储水槽(21)收集一段纳滤膜组件产水；
2)根据纳滤膜系统污堵情况选择配置相应高浓度清洗药剂于纳滤反洗加药储槽(23)；
3)关闭进水低压泵(2)、进水高压泵(4)、进水控制阀(5)、二段纳滤膜组件上连接的二段产水控制阀(13)、一段纳滤膜组件上连接的一段产水控制阀(16)和进水加药泵(7)；
4)开启一段纳滤膜组件上连接的一段浓排控制阀(10)、二段纳滤膜组件上连接的二段浓排控制阀(11)、一段反洗控制阀(15)、二段反洗控制阀(14)、反洗低压泵(20)和反洗高压泵(18)；
5)开启反洗加药泵(22)，将所述清洗液沿产水管路进入纳滤膜系统，控制反洗压力范围在0.05-1.0MPa，反洗时间1-60min，具体依据膜系统污堵情况做以调整；
6)开启进水控制阀(5)和进水低压泵(2)，进行反洗过程；所用水源可以为反洗储水槽(21)内液体、膜系统待处理液或其他洁净水源，此步骤的目的是冲洗膜组件反洗掉的污堵物质；
7)反洗结束时先关闭反洗加药泵(22)和反洗高压泵(18)，待反洗低压泵(20)使用反洗储水槽(21)内液体冲洗干净产水管路内清洗液后关闭反洗低压泵，进行正产的产水步骤。
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