CN112321027A - 一种具有多种清洗模式的旁流过滤系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有多种清洗模式的旁流过滤系统及方法，包括旁流纤维过滤器、反洗水单元、反洗气单元、加药单元及分析调控单元；本发明旁流过滤系统具备内源自清洗、强制外源反洗及加强化学清洗功能，多参数在线监控系统运行工况，实时分析过滤器运行状态并自动判选清洗模式，有效保证旁流过滤系统运行稳定性。自清洗模式在无需外界辅助设备下自动实现内源反洗，有效减缓滤床堵塞；强制反洗模式利用外部反洗水泵/风机，在一定水力/气力强度下对滤料外源清洗，通过增强机械作用力强化滤料摩擦，使得表面杂质脱落，提高滤料洗净度；强化化学清洗模式可有效解决滤料碳酸盐垢及生物中毒等问题，实现滤料再生净化。

Description

一种具有多种清洗模式的旁流过滤系统及方法

技术领域

本发明属于水处理技术领域，涉及一种具有多种清洗模式的旁流过滤系统及方法。

背景技术

循环水浊度是一个需要严格控制且可控的指标，浊度过大会增大污垢在换热器表面上的沉积可能性，致使污垢热阻增大，影响传热效果，加剧垢下腐蚀。因此循环冷却水的浊度必须维持在一定限度内，是保证循环水水质稳定的先决条件之一。通常循环冷却水会配置补充水系统，一般补充水水质较好，浊度很低，但是在循环水系统中，由于种种原因使得循环冷却水浊度会增大到不允许的程度，如循环倍率提高、空气中灰尘(凉水塔收尘效率)、排污水排放量等。通常为降低浊度，最为普遍经济的措施就是增设旁流过滤系统，即在循环水系统中分出一部分冷却水进行过滤，滤清水回用至循环水系统。通常旁流过滤系统水量大体上是按照24～48小时将每小时的循环水量过滤一遍来计算，即每小时的旁滤量约为循环水量的2～4％。纤维过滤器作为一种过滤截留效果良好、利于清洗维护、型号规格众多的新兴过滤器，目前得到广泛应用。存在的弊端有：往往循环水悬浮物含量较高，极易极快导致滤料堵塞、出力下降、出水变差，反洗周期大大缩短、反洗频率增大，使得自用水率提高，不利于节能减排；采用传统单元制反洗程序，反洗较为单一，效果不显著；循环水中生物类杂质附着在滤料上滋生，致使滤料除浊能力下降、出水发臭；清洗不及时会致使滤料板结，清洗困难，更甚需要更换滤料。

鉴于以上原因，为了解决传统旁滤过滤系统滤料易堵塞板结、反洗频率过高、出水水质不稳定、出力下降快的问题，亟需开发设计出一套适用于高浊度循环水、出水水质稳定、反洗自动可控、滤料清洗效果良好、可滤料维护再生的具有自清洗-强制反洗-加强化学清洗多种清洗模式的旁流过滤系统。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种具有多种清洗模式的旁流过滤系统及方法，本发明可有效解决传统循环水旁滤过滤器滤料易堵塞板结、滤料寿命低、反洗频率过高、出水水质不稳定、出力下降快的问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种具有多种清洗模式的旁流过滤系统，包括：

至少2套旁流纤维过滤器，所述至少2套旁流纤维过滤器并联连接；每套旁流纤维过滤器的进水支管均与旁流过滤循环水进水母管相连，出水支管均与旁流过滤循环水出水母管相连；

反洗水单元，所述反洗水单元分别与每个旁流纤维过滤器的反洗水入口相连；反洗水单元的反洗水泵的控制端与分析调控单元相连；

反洗气单元，所述反洗气单元分别与每个旁流纤维过滤器的反洗气入口相连；反洗气单元的反洗风机的控制端与分析调控单元相连；

混合单元，所述混合单元设置在旁流过滤循环水反洗进水母管上；

分析调控单元，所述分析调控单元用于根据采集到的参数判断过滤器运行状态，自动调整旁流纤维过滤器的清洗程序。

本发明进一步的改进在于：

所述合混合单元的入口处连接有加药单元，所述加药单元包括杀菌剂/酸计量泵与储药罐，计量泵的控制端与分析调控单元相连。

所述过滤器为纤维过滤器，所需反洗水量较小；每套旁流纤维过滤器均包括本体，本体上连接有进水支管和出水支管；进水支管上设置有进水流量计，出水支管上设置有出水浊度计。

所述进水支管和出水支管之间连接有进出水压差计。

所述旁流过滤循环水出水母管上设置有出水母管自动阀，出水母管自动阀的控制端与分析调控单元相连。

所述每套旁流纤维过滤器均设置有进水阀、出水阀、反洗进水阀、反洗进气阀、反洗排水阀、正排阀和排气阀，所述进水阀、出水阀、反洗进水阀、反洗进气阀、反洗排水阀、正排阀和排气阀的控制端均与分析调控单元相连。

所述分析调控单元的控制面板上设置有若干运行模式及控制参数，用于手动调整旁流纤维过滤器的清洗模式。

所述控制参数包括进水流量、进出水压差值、出水浊度、滤料清洁度以及运行时长。

一种具有多种清洗模式的旁流过滤方法，包括以下步骤：

运行顺控

打开旁流纤维过滤器的自动进水阀、出水阀，启动对应旁流过滤水提升泵；

停运顺控

关闭对应旁流过滤水提升泵、旁流纤维过滤器的自动出水阀、进水阀；

内源自清洗顺控

设置在线判定指标，当在线监测数据达到设定要求时，在不停运条件下启动过滤器自清洗程序；关闭旁流纤维过滤器的自动进水阀，打开旁流纤维过滤器的反洗排水阀，关闭旁流纤维过滤器的出水母管自动阀；

清洗完成后，打开旁流纤维过滤器出水母管自动阀，关闭旁流纤维过滤器的反洗排水阀，打开旁流纤维过滤器的进水阀，自清洗结束后的过滤器继续运行产水；

强制外源反洗顺控

设置在线判定指标，当在线监测数据达到设定要求时，系统在不停运条件下启动强制反洗，具体方法如下：

停运旁流纤维过滤器，依次进行水反洗、气反洗、气水反洗、水反洗以及正冲，各个步序中启停、开关对应所需水泵、风机及阀门；

加强化学清洗顺控

设置在线判定指标，当在线监测数据达到设定要求时，系统启动加强化学清洗程序，利用加药单元进行强化化学清洗，具体方法如下：

启动加药泵，开启反洗进水阀，启动旁流过滤反洗水泵，满罐水时关闭反洗水泵，随后滤料在药液中浸泡2h以上，期间每隔30min启动反洗风机进行一次气洗。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、变降速过滤效果优良：配置纤维过滤器以纤维滤料为载体，有效吸附截留进水悬浮物，保证出水水质。

2、在线判定指标多：通过多种指标判断过滤器运行现状、滤料污染程度及反洗必要性，如过滤器进水流量、进出水压力差、出水浊度、运行时长、滤料清洁度等，并在系统中配置相应的在线仪表或可视监控装置，依据设定参数要求实现一键启动运行、内外源反洗、停运维护等程序。

3、自动滤料内源自清洗：自动根据运行工况判定指标(如运行时间、进出水压力差等)，实现过滤器内源自清洗过程，即在不停止旁流循环水进水的情况下，使用其他过滤器产水对待清洗过滤器进行水力反冲洗，实现滤料松动、表面杂质脱落、滤料维护的目的，有效缓解滤料压力，此程序可频繁操作，不影响旁流取水。

4、自动强制外源反洗：根据判定指标要求(如进水流量下降、滤料污染严重、出水恶化等)，可利用外界辅助设备(反洗水泵、反洗风机)实现强制外源反洗，自动实现水反洗-气反洗-气水合洗-水反洗-正冲多步序流程，使得滤料摩擦松动膨胀，实现滤料大清洗，有效去除滤料表面杂质，维持滤料过滤性能。

5、加强化学清洗，滤料维护再生：定期对过滤器滤料进行加强化学清洗，采用酸(如盐酸)、杀菌剂(如次氯酸钠)对滤料浸泡一定时间，期间进行多次气洗，增强滤料摩擦程度，从而去除滤料表面生物质，避免滤料“中毒失效”，且酸洗可缓解滤料板结情况，恢复滤料过滤容量，有效延长滤料寿命。

6、实时跟踪分析，及时判断调控：自动跟踪记录每台过滤器进水水量、进水浊度、过滤器进出水压差、出水浊度、滤料清洁度等，并绘制相关变化趋势曲线，根据设定的判定指标限值，后台程序实时分析过滤器运行状态，自动判断清洗程序，选择内源自清洗或强制外源反洗或加强化学反洗，从而多机制多途径协同调控滤料性能，保证旁流过滤系统稳定运行。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为带自清洗-强制反洗-加强反洗的旁流过滤系统的系统图。

其中：1-进水流量计；2-旁流纤维过滤器；3-进出水压差计；4-出水浊度计；5-出水母管自动阀；6-反洗水单元；7-混合单元；8-加药单元；9-反洗气单元；10-分析调控单元。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，本发明可内源自清洗-强制外源反洗-加强反洗的旁流过滤系统的系统图，包括进水流量计1，旁流纤维过滤器2，进出水压差计3，出水浊度计4，出水母管自动阀5，反洗水单元6，混合单元7，加药单元8，反洗气单元9以及分析调控单元10。

本发明旁流过滤系统采用纤维过滤器作为过滤主体，纤维过滤器具有反洗水量较小、反洗强度要求小、反洗效果显著、运行维护简单的优点，适于实现多清洗功能。

旁流过滤系统配备N套旁流纤维过滤器2(N≥2)，每台旁流纤维过滤器2配置进水在线流量计1、配置配套阀门(自动进水阀、自动出水阀、自动反洗进水阀、自动反洗进气阀、自动反洗排水阀、自动正冲排放阀、自动排气阀)、配置进出水压差计3、配置出水在线浊度计4。旁流过滤系统出水母管配置一台出水自动阀门5，反洗系统配置反洗水单元6、反洗气单元9，加强反洗系统配置加药单元8。旁流过滤器配置的进出水压差计3、出水在线浊度计4、进水在线流量计1以及设备本体视镜、监控装置等在线数据收集至分析调控单元10，系统根据运行参数控制要求自动分析过滤器运行状态，进而自动判选过滤器清洗程序。

本发明的工作原理及过程如下：

本发明旁流过滤系统可连续运行，过滤效果优良，自动滤料内源自清洗，自动强制外源反洗，加强化学清洗(酸洗及碱洗)并滤料维护再生，同时实时跟踪分析，根据多种在线判定指标，及时判断调控过滤器运行状态，判选对应清洗维护程序，有效稳定出水水质、延长滤料使用寿命、强化旁流过滤系统运行可靠性。

工作过程如下：

通常旁流过滤循环水经泵提升后进入对应运行旁流过滤器，出水回用至循环水系统。每台纤维过滤器根据在线判定指标设置“运行顺控”、“停运顺控”、“自清洗顺控”、“强制反洗顺控”、“加强化学清洗顺控”等控制程序，均可根据判定指标设定要求实现一键启动、自动启停、自动判选。具体顺控程序内容如下：

1、运行顺控：打开旁流过滤器进水自动门→打开旁流过滤器出水自动门→启动对应旁流过滤水提升泵。此顺控可在旁流过滤系统需要运行时启动即可。

2、停运顺控：停止对应旁流过滤水提升泵→关闭旁流过滤器出水自动门→关闭旁流过滤器进水自动门。此顺控可在旁流过滤系统需要停运时启动即可。

3、内源自清洗顺控：通过设置在线判定指标要求(如运行时间达到3h或浊度持续高于3NTU达5min或进出水压差达到0.05MPa或监控显示滤料轻微污染等)，当在线监测数据达到设定要求时，系统在不停运条件下启动过滤器自清洗程序。即，关闭旁流过滤器进水自动门→打开旁流过滤器反洗排水门→关闭旁流过滤器出水母管自动门，自清洗时间可自行设定。清洗完成后，打开旁流过滤器出水母管自动门→关闭旁流过滤器反洗排水门→打开旁流过滤器进水自动门，自清洗结束后的过滤器继续运行产水。此自清洗功能可在无需外界辅助设备的情况自动实现内源反洗，可以有效大大减缓滤床堵塞速率、滤料污染程度，维持出力及出水水质，稳定旁流过滤系统运行状态。

4、强制外源反洗顺控：通过设置在线判定指标要求(如运行时间达到24h或浊度持续高于5NTU达5min或进出水压差达到0.1MPa或监控显示滤料一般污染变色等)，当在线监测数据达到设定要求时，系统在不停运条件下启动强制反洗，利用反洗水泵、反洗风机进行强化外源清洗，利用从下到上的逆流式气水反洗，实现滤料的良好净化再生。即过滤器停运→水反洗(松动滤床)→气反洗(滤料碰撞摩擦)→气水反洗(滤料表面杂质颗粒脱落排出)→水反洗(水流作用引起滤料旋转，污垢脱落排出)→正冲(过滤器初步过滤不合格水排出)，各个步序中启停、开关对应所需水泵、风机及阀门。此强制反洗功能利用外部反洗水泵、反洗风机，在一定的水力强度、气力强度下对滤料进行外源清洗，通过增强机械作用力强化滤料摩擦，使得表面杂质脱落，提高滤料洗净度，再生滤料的截污能力，维持过滤器的纳污容量。

5、加强化学清洗顺控：通过设置在线判定指标要求(如总运行时间达到240h或滤料强制反洗后效果不佳或出水恶化或出力大大下降或等监控显示滤料严重污染)，当在线监测数据达到设定要求时，系统启动加强化学清洗程序，利用加药单元进行强化化学清洗，根据实际滤料污染原因选择酸洗或杀菌剂碱洗。具体步骤为：启动盐酸/次氯酸钠加药泵→开启反洗进水阀→小流量启动旁流过滤反洗水泵→满罐水时停止反洗水泵，随后滤料在药液中浸泡2h以上，其间每隔30min启动反洗风机进行一次气洗，加强滤料挠动情况。通过强化化学清洗程序，盐酸酸洗可以有效解决滤料碳酸盐结垢问题，次氯酸钠碱洗可以有效解决滤料微生物污染中毒问题，从而根本上实现滤料再生净化，恢复滤料过滤性能，进一步延长滤料使用寿命。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种具有多种清洗模式的旁流过滤系统，其特征在于，包括：

至少2套旁流纤维过滤器(2)，所述至少2套旁流纤维过滤器(2)并联连接；每套旁流纤维过滤器(2)的进水支管均与旁流过滤循环水进水母管相连，出水支管均与旁流过滤循环水出水母管相连；

反洗水单元(6)，所述反洗水单元(6)分别与每个旁流纤维过滤器(2)的反洗水入口相连；反洗水单元(6)的反洗水泵的控制端与分析调控单元(10)相连；

反洗气单元(9)，所述反洗气单元(9)分别与每个旁流纤维过滤器(3)的反洗气入口相连；反洗气单元(9)的反洗风机的控制端与分析调控单元(10)相连；

混合单元(7)，所述混合单元(7)设置在旁流过滤循环水反洗进水母管上；

分析调控单元(10)，所述分析调控单元(10)用于根据采集到的参数判断过滤器运行状态，自动调整旁流纤维过滤器(2)的清洗程序。

2.根据权利要求1所述的具有多种清洗模式的旁流过滤系统，其特征在于，所述合混合单元(7)的入口处连接有加药单元(8)，所述加药单元(8)包括杀菌剂/酸计量泵与储药罐，计量泵的控制端与分析调控单元(10)相连。

3.根据权利要求1所述的具有多种清洗模式的旁流过滤系统，其特征在于，所述过滤器为纤维过滤器，所需反洗水量较小；每套旁流纤维过滤器(2)均包括本体，本体上连接有进水支管和出水支管；进水支管上设置有进水流量计(1)，出水支管上设置有出水浊度计(4)。

4.根据权利要求3所述的具有多种清洗模式的旁流过滤系统，其特征在于，所述进水支管和出水支管之间连接有进出水压差计(3)。

5.根据权利要求1所述的具有多种清洗模式的旁流过滤系统，其特征在于，所述旁流过滤循环水出水母管上设置有出水母管自动阀(5)，出水母管自动阀(5)的控制端与分析调控单元(10)相连。

6.根据权利要求1所述的具有多种清洗模式的旁流过滤系统，其特征在于，所述每套旁流纤维过滤器(2)均设置有进水阀、出水阀、反洗进水阀、反洗进气阀、反洗排水阀、正排阀和排气阀，所述进水阀、出水阀、反洗进水阀、反洗进气阀、反洗排水阀、正排阀和排气阀的控制端均与分析调控单元(10)相连。

7.根据权利要求1所述的具有多种清洗模式的旁流过滤系统，其特征在于，所述分析调控单元(10)的控制面板上设置有若干运行模式及控制参数，用于手动调整旁流纤维过滤器(3)的清洗模式。

8.根据权利要求7所述的具有多种清洗模式的旁流过滤系统，其特征在于，所述控制参数包括进水流量、进出水压差值、出水浊度、滤料清洁度以及运行时长。

9.一种采用权利要求1-8任一项所述系统的具有多种清洗模式的旁流过滤方法，其特征在于，包括以下步骤：

运行顺控

打开旁流纤维过滤器(2)的自动进水阀、出水阀，启动对应旁流过滤水提升泵；

停运顺控

关闭对应旁流过滤水提升泵、旁流纤维过滤器(2)的自动出水阀、进水阀；

内源自清洗顺控

设置在线判定指标，当在线监测数据达到设定要求时，在不停运条件下启动过滤器自清洗程序；关闭旁流纤维过滤器(2)的自动进水阀，打开旁流纤维过滤器(2)的反洗排水阀，关闭旁流纤维过滤器(2)的出水母管自动阀；

清洗完成后，打开旁流纤维过滤器(2)出水母管自动阀，关闭旁流纤维过滤器(2)的反洗排水阀，打开旁流纤维过滤器(2)的进水阀，自清洗结束后的过滤器继续运行产水；

强制外源反洗顺控

设置在线判定指标，当在线监测数据达到设定要求时，系统在不停运条件下启动强制反洗，具体方法如下：

停运旁流纤维过滤器(2)，依次进行水反洗、气反洗、气水反洗、水反洗以及正冲，各个步序中启停、开关对应所需水泵、风机及阀门；

加强化学清洗顺控

设置在线判定指标，当在线监测数据达到设定要求时，系统启动加强化学清洗程序，利用加药单元进行强化化学清洗，具体方法如下：

启动加药泵，开启反洗进水阀，启动旁流过滤反洗水泵，满罐水时关闭反洗水泵，随后滤料在药液中浸泡2h以上，期间每隔30min启动反洗风机进行一次气洗。

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