CN113274881A - 一种柔性管式大孔径膜滤装置及其清洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柔性管式大孔径膜滤装置及其清洗方法，膜滤装置内的管式膜的直径不小于5mm，管式膜的孔径为6‑200μm，管式膜采用均质膜制成，正向和反向清洗过滤效果相同，管式膜具有足以进行物理形变的柔性，气源内的气体能够分别通过开启的产水侧进气阀门和进水侧底部进气阀进入膜滤装置内，再经由产水侧排气阀门排出，无论亲水、疏水或潮湿情况，在有微弱压条件下均不会形成气封。本发明将传统水清洗替换为气洗，依靠空气等气体完成清洗，有效去除隐藏在膜滤装置内壁的难清洗污垢等，清洗更彻底，节约用水量，水流通量的高低不影响过滤效果，产率高，不依靠化学试剂清洗，无试剂残留，使用安全性高，清洗方法简单、高效，节能降耗。
Description
技术领域
本发明属于膜滤装置清洗方法技术领域，具体涉及一种柔性管式大孔径膜滤装置及其清洗方法。
背景技术
膜污染是困扰所有膜滤装置(包括：微滤、超滤、纳滤、反渗透)的共通问题。膜污染通常指在膜过滤的过程中，随着液体中的颗粒、胶体颗粒、大分子有机物、以及溶解性物质析出的晶体与膜产生物理化学作用，在膜表面或膜孔内吸附、沉积使膜孔变小或堵塞，从而导致膜的产率或分离效率下降的现象。
通常在膜过滤装置的使用中，当产水率或产水质量有明显降低时，需要进行膜清洗。这类清洗包括物理和化学清洗。其中物理清洗主要是通过将水流方向逆反，适当提高水流通量(流速)的方法将附着在膜表面或者膜孔内的污染物冲洗去除，这个方法在膜行业中被称为反洗。目前市场上大规模使用的膜组件多为非对称结构，即靠近原水侧的为实际过滤层；靠近产水侧的为支撑层。当过滤发生时，压力直接作用在过滤层上，支撑层起保护支撑作用。
在进行反洗的时候，由于膜的非对称结构，反洗使用的水流通量不宜过大，不然容易造成膜破裂或者破坏中空纤维或毛细管与粘结剂的粘结面而形成泄漏。通常膜过滤的通量，以UF为例，在50～80LMH，反洗的通量一般在100～120LMH左右，但是低流量的反洗不能有效的将膜表面或者孔径内截留的物质有效清除，造成清洗不彻底。且通常一定次数的反洗后，就要使用化学清洗等更激烈的方法来解决膜污染问题，频繁的物理、化学清洗会减少膜的使用寿命。传统用液体清洗的方法，受制于提供液体流量设备(泵)的局限，很难再短时间内达到很高的极限通量，还需要使用大量产水或净水，降低产率。
发明内容
为解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种柔性管式大孔径膜滤装置及其清洗方法。
为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明采用的技术方案为：
一种柔性管式大孔径膜滤装置，包括膜滤装置，膜滤装置内的管式膜的直径不小于5mm，管式膜的孔径为6-200μm，管式膜采用均质膜制成，不存在过滤层和支撑层，正向和反向清洗过滤效果相同，管式膜具有足以进行物理形变的柔性，膜滤装置上设置与其内部相连通的顶部排空阀、产水侧进气阀门、进水侧清洗进水阀、产水侧排气阀门和进水侧底部进气阀，膜滤装置产水侧与气源之间的管路上设置产水侧进气阀门，膜滤装置底部与气源之间的管路上设置进水侧底部进气阀，气源内的气体能够分别通过开启的产水侧进气阀门和进水侧底部进气阀进入膜滤装置内，再经由产水侧排气阀门排出。
进一步的，所述顶部排空阀和进水侧清洗进水阀分别位于膜滤装置顶部和底部，产水侧进气阀门与产水侧排气阀门不同侧，产水侧进气阀门与气源之间及进水侧底部进气阀与气源之间分别设置气体流量计。
进一步的，所述进水侧清洗进水阀与清水泵之间设置液体流量计。
本发明公开了一种柔性管式大孔径膜滤装置的清洗方法，对一种柔性管式大孔径膜滤装置进行气吹清洗，包括以下步骤：
S1、将气源内压力<0.3MPa的气体导入膜滤装置内，利用压力推动膜滤装置内产水侧的液体反向穿过管式膜；
重复步骤S1 2-5次，产水侧的液体沿反产水过滤方向实现反洗；
S2、将膜滤装置放空，再次将气源内的气体导入膜滤装置内，使气体顺着过滤方向正向穿过管式膜，再通过产水侧排出，使膜滤装置内残留的截留物质干燥；
以脉冲形式反复进行步骤S2 2-5次，每次持续时间为2-120s；
S3、以错流的方式从膜滤装置进水侧引入气源内的气体，同时保证过管式膜时压力为正、部分气体能够穿过管式膜、部分气体能够扫过管式膜表面，用于干燥管式膜表面；
S4、将净水或产水注入膜滤装置内，排出所有的气体，然后重复步骤S1-S3，直至完成清洗。
进一步的，步骤S1中，具体包括以下步骤：
S11、打开气源顶部的气路开关，气源内的气体的压力限定在0.1～0.3MPa范围内；
S12、打开与膜滤装置连通且位于其顶部的顶部排空阀；
S13、打开与膜滤装置连通的产水侧进气阀门，气源内的气体通过气源顶部的气路开关后从产水侧进气阀门导入膜滤装置的膜壳内，利用压力推动膜壳内产水侧的液体使之反向穿过管式膜；
产水侧的液体沿与过滤方向相反的方向穿过管式膜时，管式膜同时向内塌陷，发生形变；气体持续通过管式膜管壁，持续时间以将产水侧水排空为准，气体流量以管式膜的表面积来计算，保证过膜速度在2～20cm/s；气体的温度为0～90℃，采用室温或加热空气进行。
进一步的，步骤S2中，具体包括以下步骤：
S21：关闭气源顶部的气路开关；
S22：关闭产水侧进气阀门；
S23：关闭膜滤装置顶部的顶部排空阀；
S24：打开气源底部的气路开关，打开与膜滤装置连通的进水侧底部进气阀，开启与膜滤装置连通的产水侧排气阀门，气源内的气体从进水侧注入膜滤装置内，使气体沿过滤方向正向穿过管式膜管壁，然后经由产水侧排气阀门排出。
进一步的，步骤S3中，具体包括以下步骤：
S31：将膜滤装置顶部、底部的所有排空阀打开；
S32：气源内的气体由进水侧底部进气阀进入管式膜；
S33：调节产水侧排气阀门处的流量调节器，从而控制气体分配比例，控制产水侧排气阀门与顶部排空阀排出的气体流量比为5：1～2：1，保证过管式膜压力为正、部分气体穿过管式膜、部分气体扫过管式膜表面；
S34：通过控制气源顶部和底部两侧的气路开关的启闭反复执行步骤S31-步骤S332-5次。
进一步的，步骤S4中，具体包括以下步骤：
S41：所有阀门复位；
S42：打开膜滤装置顶部的顶部排空阀；
S43：打开膜滤装置产水侧的产水侧排气阀门；
S44：打开膜滤装置上的进水测清洗进水阀；
S45：打开清水泵，将出水池内的净水或产水注入膜滤装置内，排出所有的气体；
S46：空气排出后关闭膜滤装置顶部及产水侧顶部的顶部排空阀、进水测清洗进水阀和产水侧排气阀门。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明公开了一种柔性管式大孔径膜滤装置及其清洗方法，适用于对柔性管式大孔径膜滤装置进行气吹清洗，柔性管式大孔径膜滤装置包括膜滤装置，膜滤装置内的管式膜的直径不小于5mm，管式膜的孔径为6-200μm，管式膜采用均质膜制成，不存在过滤层和支撑层，正向和反向清洗过滤效果相同，膜滤装置上设置与其内部相连通的顶部排空阀、产水侧进气阀门、进水侧清洗进水阀、产水侧排气阀门和进水侧底部进气阀，膜滤装置产水侧与气源之间的管路上设置产水侧进气阀门，膜滤装置底部与气源之间的管路上设置进水侧底部进气阀，气源内的空气等气体能够分别通过开启的产水侧进气阀门和进水侧底部进气阀进入膜滤装置内，再经由产水侧排气阀门排出，无论亲水、疏水或潮湿情况，在有微弱压条件下均不会形成气封，管式膜具有在大通量条件下足以进行物理形变的柔性，避免管式膜开裂、破损。本发明提供的柔性管式大孔径膜滤装置及其清洗方法，将传统水清洗替换为气洗，依靠气源内的气体完成清洗，能够有效去除隐藏在膜滤装置内壁的难清洗污垢等，清洗更彻底，节约用水量，水流通量的高低不影响过滤效果，产率高；同时也不依靠化学试剂清洗，没有试剂残留，提高使用安全性，清洗方法简单、高效，节能降耗，适合工业化推广使用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
如图1所示，一种柔性管式大孔径膜滤装置，包括膜滤装置1，膜滤装置1内的管式膜的直径不小于5mm，管式膜的孔径为6-200μm，管式膜采用均质膜制成，不存在传统膜滤装置的过滤层和支撑层，正向和反向清洗过滤效果相同，管式膜1具有足以进行物理形变的柔性；膜滤装置1上设置与其内部相连通的顶部排空阀4、产水侧进气阀门5、进水侧清洗进水阀6、产水侧排气阀门7和进水侧底部进气阀8，顶部排空阀4和进水侧清洗进水阀6分别位于膜滤装置1顶部和底部，膜滤装置1产水侧与气源2之间的管路上设置产水侧进气阀门5，膜滤装置1底部与气源2之间的管路上设置进水侧底部进气阀8，产水侧排气阀门7与产水侧进气阀门5不同侧，气源2内的空气等气体能够分别通过开启的产水侧进气阀门5和进水侧底部进气阀8进入膜滤装置1内，再经由产水侧排气阀门7排出。
产水侧进气阀门5与气源2之间以及进水侧底部进气阀8与气源2之间分别设置气体流量计13，便于实时测定流量；进水侧清洗进水阀6与清水泵10之间设置液体流量计11，便于实时测定液体流量；膜滤装置1与淤泥池12之间的管路上设置阀门15。
一种适用于柔性管式大孔径膜滤装置的清洗方法，包括以下步骤：
S1、将气源2内的压力<0.3MPa的空气等气体导入膜滤装置1的膜壳内，利用压力推动膜壳内产水侧的液体使之反向穿过管式膜；步骤S1的持续时间为2-120s；
重复步骤S1 2-5次，膜壳内产水侧的液体沿反产水过滤方向实现反洗；
S2、将膜滤装置1放空，沿与步骤S1相反的方向将气源2内的气体导入膜壳内，使该气体顺着过滤方向正向穿过管式膜，再通过产水侧排出，使膜滤装置1内残留的截留物质干燥；
以脉冲形式反复进行步骤S2 2-5次，每次持续时间2-120s；
S3、以错流的方式从膜壳内进水侧引入气源2内的气体，同时保证过管式膜压力为正、部分气体穿过管式膜、部分气体扫过管式膜过滤表面，用于干燥管式膜表面；
S4、将净水或产水注入膜滤装置1内，排出所有的气体，然后重复步骤S1-步骤S3。
步骤S1中，具体包括以下步骤：
S11、打开气源2顶部的气路开关3，气源2内的气体的压力限定在0.1～0.3MPa范围内；
S12、打开与膜滤装置1连通且位于其顶部的顶部排空阀4；
S13、打开与膜滤装置1连通的产水侧进气阀门5，气源2内的气体通过气源2上方的气路开关3后从产水侧进气阀门5导入膜滤装置1的膜壳内，利用压力推动膜壳内产水侧的液体使之反向穿过管式膜；
产水侧的液体沿与过滤方向相反的方向穿过管式膜时，管式膜同时向内塌陷，发生形变；气体持续通过管式膜管壁，持续时间以将产水侧水排空为准，气体流量以管式膜的表面积来计算，保证过膜速度在2～20cm/s；
气体的温度为0～90℃，采用室温或加热空气进行。
步骤S2中，具体包括以下步骤：
S21：关闭气源2顶部的气路开关3；
S22：关闭产水侧进气阀门5；
S23：关闭膜滤装置1顶部的顶部排空阀4；
S24：打开气源2底部的气路开关3，打开与膜滤装置1连通的进水侧底部进气阀8，开启与膜滤装置1连通的产水侧排气阀门7，气源2内的气体从进水侧注入膜滤装置1内，使空气等气体沿过滤方向正向穿过管式膜管壁，然后经由产水侧排气阀门7排出；气体的温度、湿度、压力等性质同步骤S1。
步骤S3中，具体包括以下步骤：
S31：将膜滤装置1顶部、底部及产水侧顶部的所有排空阀打开；
S32：气源2内的气体由进水侧底部进气阀8进入管式膜；
S33：调节产水侧排气阀门7处的流量调节器9，从而控制气体分配比例，控制产水侧排气阀门7与顶部排空阀4排出的气体流量比为5：1～2：1，保证过管式膜压力为正、部分空气穿过管式膜、部分气体扫过管式膜表面；气体流量以管式膜的数量来计算，为0.5～5立方米每小时每通道；气体的温度、湿度、压力等性质同步骤S2；
S34：通过控制气源2顶部和底部两侧的气路开关3的启闭反复执行步骤S31-步骤S332-5次。
步骤S4中，具体包括以下步骤：
S41：所有阀门复位；
S42：打开膜滤装置1顶部的顶部排空阀4；
S43：打开膜滤装置1产水侧的产水侧排气阀门7；
S44：打开膜滤装置1上的进水测清洗进水阀6；
S45：打开清水泵10，将出水池14内的净水或产水注入膜滤装置1内，排出所有的气体；
S46：空气排出后关闭膜滤装置1顶部及产水侧顶部的顶部排空阀4、进水测清洗进水阀6和产水侧排气阀门7。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种柔性管式大孔径膜滤装置，其特征在于，包括膜滤装置，膜滤装置内的管式膜的直径不小于5mm，管式膜的孔径为6-200μm，管式膜采用均质膜制成，不存在过滤层和支撑层，正向和反向清洗过滤效果相同，管式膜具有足以进行物理形变的柔性，膜滤装置上设置与其内部相连通的顶部排空阀、产水侧进气阀门、进水侧清洗进水阀、产水侧排气阀门和进水侧底部进气阀，膜滤装置产水侧与气源之间的管路上设置产水侧进气阀门，膜滤装置底部与气源之间的管路上设置进水侧底部进气阀，气源内的气体能够分别通过开启的产水侧进气阀门和进水侧底部进气阀进入膜滤装置内，再经由产水侧排气阀门排出。
2.根据权利要求1所述的一种柔性管式大孔径膜滤装置，其特征在于，所述顶部排空阀和进水侧清洗进水阀分别位于膜滤装置顶部和底部，产水侧进气阀门与产水侧排气阀门不同侧，产水侧进气阀门与气源之间及进水侧底部进气阀与气源之间分别设置气体流量计。
3.根据权利要求1所述的一种柔性管式大孔径膜滤装置，其特征在于，所述进水侧清洗进水阀与清水泵之间设置液体流量计。
4.一种柔性管式大孔径膜滤装置的清洗方法，其特征在于，对权利要求1-3任一所述的一种柔性管式大孔径膜滤装置进行气吹清洗，包括以下步骤：
S1、将气源内压力<0.3MPa的气体导入膜滤装置内，利用压力推动膜滤装置内产水侧的液体反向穿过管式膜；
重复步骤S1 2-5次，产水侧的液体沿反产水过滤方向实现反洗；
S2、将膜滤装置放空，再次将气源内的气体导入膜滤装置内，使气体顺着过滤方向正向穿过管式膜，再通过产水侧排出，使膜滤装置内残留的截留物质干燥；
以脉冲形式反复进行步骤S2 2-5次，每次持续时间为2-120s；
S3、以错流的方式从膜滤装置进水侧引入气源内的气体，同时保证过管式膜时压力为正、部分气体能够穿过管式膜、部分气体能够扫过管式膜表面，用于干燥管式膜表面；
S4、将净水或产水注入膜滤装置内，排出所有的气体，然后重复步骤S1-S3，直至完成清洗。
5.根据权利要求4所述的一种柔性管式大孔径膜滤装置的清洗方法，其特征在于，步骤S1中，具体包括以下步骤：
S11、打开气源顶部的气路开关，气源内的气体的压力限定在0.1～0.3MPa范围内；
S12、打开与膜滤装置连通且位于其顶部的顶部排空阀；
S13、打开与膜滤装置连通的产水侧进气阀门，气源内的气体通过气源顶部的气路开关后从产水侧进气阀门导入膜滤装置的膜壳内，利用压力推动膜壳内产水侧的液体使之反向穿过管式膜；
产水侧的液体沿与过滤方向相反的方向穿过管式膜时，管式膜同时向内塌陷，发生形变；气体持续通过管式膜管壁，持续时间以将产水侧水排空为准，气体流量以管式膜的表面积来计算，保证过膜速度在2～20cm/s；气体的温度为0～90℃，采用室温或加热空气进行。
6.根据权利要求4所述的一种柔性管式大孔径膜滤装置的清洗方法，其特征在于，步骤S2中，具体包括以下步骤：
S21：关闭气源顶部的气路开关；
S22：关闭产水侧进气阀门；
S23：关闭膜滤装置顶部的顶部排空阀；
S24：打开气源底部的气路开关，打开与膜滤装置连通的进水侧底部进气阀，开启与膜滤装置连通的产水侧排气阀门，气源内的气体从进水侧注入膜滤装置内，使气体沿过滤方向正向穿过管式膜管壁，然后经由产水侧排气阀门排出。
7.根据权利要求4所述的一种柔性管式大孔径膜滤装置的清洗方法，其特征在于，步骤S3中，具体包括以下步骤：
S31：将膜滤装置顶部、底部的所有排空阀打开；
S32：气源内的气体由进水侧底部进气阀进入管式膜；
S33：调节产水侧排气阀门处的流量调节器，从而控制气体分配比例，控制产水侧排气阀门与顶部排空阀排出的气体流量比为5：1～2：1，保证过管式膜压力为正、部分气体穿过管式膜、部分气体扫过管式膜表面；
S34：通过控制气源顶部和底部两侧的气路开关的启闭反复执行步骤S31-步骤S33 2-5次。
8.根据权利要求4所述的一种柔性管式大孔径膜滤装置的清洗方法，其特征在于，步骤S4中，具体包括以下步骤：
S41：所有阀门复位；
S42：打开膜滤装置顶部的顶部排空阀；
S43：打开膜滤装置产水侧的产水侧排气阀门；
S44：打开膜滤装置上的进水测清洗进水阀；
S45：打开清水泵，将出水池内的净水或产水注入膜滤装置内，排出所有的气体；
S46：空气排出后关闭膜滤装置顶部及产水侧顶部的顶部排空阀、进水测清洗进水阀和产水侧排气阀门。
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| CN202110730503.4A Pending CN113274881A (zh) | 2021-06-29 | 2021-06-29 | 一种柔性管式大孔径膜滤装置及其清洗方法 |
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|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113731177A (zh) * | 2021-10-08 | 2021-12-03 | 上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 | 一种罐式膜过滤设备及水处理设备 |
| CN113926245A (zh) * | 2021-11-02 | 2022-01-14 | 上海熊猫机械(集团)有限公司 | 一种直饮水设备滤芯寿命判定和管理方法 |
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-
2021
- 2021-06-29 CN CN202110730503.4A patent/CN113274881A/zh active Pending
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