CN113477094A - 用于矿井水专用无机陶瓷膜净化设备上的反洗及出水系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了用于矿井水专用无机陶瓷膜净化设备上的反洗及出水系统，所述无机陶瓷膜组件有2N(N≥1)个，每两个为一组，每组两个无机陶瓷膜组件的净水法兰分别与同一个并联出水与反吹接口装置的左法兰和右法兰连接在一起，所述并联出水与反吹接口装置的上法兰连接反洗电磁气动阀，所述并联出水与反吹接口装置的下法兰连接净水电磁气动阀，所述DCS控制装置与反洗电磁气动阀、净水电磁气动阀电连接在一起，还提供了用于矿井水专用无机陶瓷膜净化设备上的反洗及出水系统反洗运行方式。本发明使矿井水深度处理系统中用膜管在线清洗器一次同时对两个无机陶瓷膜组件进行反洗，反洗的效率提高一倍，且管路更加简单。
Description
技术领域
本发明涉及水处理设备技术领域，具体涉及用于矿井水专用无机陶瓷膜净化设备上的反洗及出水系统。
背景技术
煤矿矿井水是指在采煤过程中，所有渗入井下采掘空间的水，矿井水的排放是煤炭工业具有行业特点的污染源之一，量大面广，我国煤炭开发每年矿井的涌水量为20多亿立方米，其特性取决于成煤的地质环境和煤系地层的矿物化学成分。矿井水流经采煤工作面和巷道时，因受人为活动影响，煤岩粉和一些有机物进入水中，我国矿井水中普遍含有以煤岩粉为主的悬浮物，以及可溶的无机盐类，有机污染物较少，一般不含有毒物质。因此，对矿井水进行净化处理利用，将产生巨大大经济效益和社会效益。
水的深度处理技术，则是直接将矿井水处理至能让人直接饮用的水，采用的工艺通常是膜净化技术，其工艺流程为将矿井水抽到预沉调节池中，然后再将预沉调节池中的水用水泵输送到膜处理器中处理，得到能让人直接使用的饮用水。
水的深度处理系统的核心设备是无机陶瓷膜管过滤设备，无机陶瓷膜是以无机陶瓷材料经特殊工艺制备而成的非对称膜，呈管状或多通道状，管壁密布微孔，在压力作用下，矿井水在膜管内或膜外侧流动，水分子透过膜，大分子物质(或固体颗粒、液体液滴)被膜截留从而达到净化污水的目的。
由于矿井水中含有大量的悬浮物和含油类的物质，很短的时间就可以使无机陶瓷膜管表面的微孔堵塞、膜通量减少，造成无机陶瓷膜管使用寿命降低，导致无机陶瓷膜设备无法正常运行达不到预期的效果，从而浪费大量的人力和财力。
因此需要对无机陶瓷膜管进行反洗，把无机陶瓷膜管矿井水侧的堵塞物冲走，重新打开微孔，让无机陶瓷膜管恢复到最佳的工作状态。我司的专利ZL201921147284.1，用于矿井水深度处理系统的膜管在线清洗器就是专门用于无机陶瓷膜管组件反冲清洗的装置。
无机陶瓷膜组件就是由多个无机陶瓷膜管并排设置在同一个设备内组成的过滤装置，而当前一些需要大量净水的矿井水深度处理系统中，会设置多个无机陶瓷膜组件，以满足对水的需求，但是，水深度处理系统的膜管在线清洗器一次只能对一个无机陶瓷膜组件进行反洗，整个水深度处理系统反洗一遍需要的时间长，效率低，而且需要布置的管道多，管路复杂，甚至有时候会出现无机陶瓷膜组件需要等待反洗的情况，严重影响了矿井水深度处理系统的出水效率。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是针对现有矿井水深度处理系统中的膜管在线清洗器一次只能反冲洗一个无机陶瓷膜组件，导致矿井水深度处理系统出水反冲洗效率低，管路复杂的情况，提供了一种用于矿井水专用无机陶瓷膜净化设备上的反洗及出水系统，使矿井水深度处理系统中用膜管在线清洗器一次同时对两个无机陶瓷膜组件进行反洗，反洗的效率提高一倍，且管路更加简单。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
用于矿井水专用无机陶瓷膜净化设备上的反洗及出水系统，为矿井水深度处理系统中最核心的部分，包括无机陶瓷膜组件、并联反洗及出水接口装置、反洗电磁气动阀、净水电磁气动阀、膜管在线清洗器、DCS控制装置和流量传感器，所述无机陶瓷膜组件有2N(N≥1)个，每两个为一组，分为N组，所述无机陶瓷膜组件的中部设置有净水法兰，所述并联反洗及出水接口装置，包括环形管道、左法兰、右法兰、下法兰和上法兰，所述并联反洗及出水接口装置有N个，每组两个无机陶瓷膜组件的净水法兰分别与同一个并联出水与反吹接口装置的左法兰和右法兰连接在一起，所述并联反洗及出水接口装置的上法兰连接反洗电磁气动阀再连接与膜管在线清洗器连接的反洗水管道，所述并联反洗及出水接口装置的下法兰连接净水电磁气动阀后再连接通往清水池的净水管道，所述净水电磁阀后面的净水管道上设置流量传感器，所述DCS控制装置与反洗电磁气动阀、净水电磁气动阀、流量传感器电连接在一起。
进一步的，所述无机陶瓷膜组件底部与矿井水原液分配器连接，顶部与矿井水浓缩液收集器连接，所述矿井水原液分配器里的矿井水是从矿井水预沉调节池中抽取，所述矿井水浓缩液收集器的出水通往矿井水预沉调节池，将无机陶瓷模组件过滤后的矿井水浓缩液重新排放到矿井水预沉调节池中，与矿井水预沉调节池中的水混合。
进一步的，所述并联反洗及出水接口装置的环形管道在下法兰的两侧为扩径管体。
进一步的，所述并联反洗及出水接口装置的左法兰与右法兰的尺寸相等。
进一步的，所述并联反洗及出水接口装置的下法兰尺寸大于左法兰和右法兰。
进一步的，所述并联反洗及出水接口装置的上法兰与左法兰和右法兰之间的距离相等。
进一步的，所述反洗电磁气动阀和净水电磁气动阀与空压机或储气罐连接在一起。
进一步的，所述反洗电磁气动阀为反洗电磁气动球阀或反洗电磁气动蝶阀，所述净水电磁气动阀为清水电磁气动蝶阀或净水电磁气动球阀。
用于矿井水专用无机陶瓷膜净化设备上的反洗及出水系统的DCS控制系统，内置我司自行开发的软件，控制系统的运行；
用于矿井水专用无机陶瓷膜净化设备上的反洗及出水系统,其特征在于反洗运行方式为如下步骤:
步骤1:对于一组同一并联反洗及出水接口装置连接的两个无机陶瓷膜组件按设定的固定时间周期进行反洗，其中固定时间周期为1-120min，其反洗运行方式如下：
a、反洗程序启动，所述净水电磁气动阀关闭，同时反洗电磁气动阀打开。
b、膜管在线清洗器内的净水沿反洗水管道从并联反洗及出水接口装置的上法兰进入环形管道内，然后一分为二，分别从左法兰和右法兰流入所连接无机陶瓷膜组件，对无机陶瓷膜组件进行反洗，进入无机陶瓷膜组件内的净水带有压力反向冲洗，粘附在无机陶瓷膜管内壁上的杂质脱落，进入错流过滤的矿井水浓缩液收集器中，并由矿井水浓缩液收集器进入矿井水水池，
c、反洗时间到达后，所述净水电磁气动阀打开，同时反洗电磁气动阀关闭，从而完成对同一并联反洗及出水接口装置连接的两个无机陶瓷膜组件的一次反洗动作，一次反洗结束。
d、等一段固定时间后，下一次反洗程序启动，重复上述步骤1-3,如此反复，使对同一并联反洗及出水接口装置连接的两个无机陶瓷膜组件进行周期性的反洗，从而让这两个无机陶瓷膜组件长久稳定的运行。
步骤2：所有的N组无机陶瓷膜组件反洗按顺序进行步骤1所述的反洗方式，即先反洗第1组，再反洗第2组，到反洗第N组，然后再次反洗第1组，……，反复循环，这样就提高了矿井水专用无机陶瓷膜净化设备的效率和产水量，使设备能够长期稳定运行。
进一步的，所述步骤1中，反洗时间为固定时间为2-30s。
进一步的，所述步骤1中的c中，反洗时间到达，所述净水电磁气动阀打开，同时反洗电磁气动阀关闭后，所述膜管在线清洗器开始补水，为下一次反洗做准备。
进一步的，所述步骤1中的c结束后，所述膜管在线清洗器补水时间为4-120s。
本发明提出的用于矿井水专用无机陶瓷膜净化设备上的反洗及出水系统，有益效果在于：
1、本发明的用于矿井水专用无机陶瓷膜净化设备上的反洗及出水系统，用并联反洗及出水接口装置将两个无机陶瓷膜组件连接成一组，进行纯水的收集与反洗，有效的提高了无机陶瓷膜组件的反洗效率。
2、本发明的用于矿井水专用无机陶瓷膜净化设备上的反洗及出水系统，由于矿井水专用无机陶瓷膜净化设备的一个机组上所设置的无机陶瓷膜组件的组数有限，膜管在线清洗器可同时为多个机组的无机陶瓷膜组件提供反洗，简化了反洗的管路和减少了膜管在线清洗器的数量，为用户有效的降低了设备成本，并且提高了设备运行的稳定性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的并联出水与反吹接口装置结构示意图。
图中：1-无机陶瓷膜组件，2-并联反洗及出水接口装置，3-反洗电磁气动阀，4-净水电磁气动阀，5-膜管在线清洗器，6-DCS控制装置，21-环形管道，22-左法兰，23-下法兰，24-右法兰，25-上法兰。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
在对本发明的描述中，需要说明的是，术语“左”、“右”、“上”、“下”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，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。
下面结合附图对本发明进行具体的说明：
实施例：
本实施例以我司在平煤集团某矿安装的两个机组的矿井水专用无机陶瓷膜净化设备为例，每个机组上设置4个公称直径为700mm的无机陶瓷膜组件，每个无机陶瓷膜组件内部设置217根无机陶瓷膜管，每个无机陶瓷膜组件每小时可生产20m3的净水，即每个机组每小时生产80m3的净水。两个机组每小时生产160m3的净水，可满足矿井用水需求，两个机组共用一个膜管在线清洗器，且DCS控制装置作为矿井水专用无机陶瓷膜净化设备控制系统的一部分，专门管理膜管在线清洗器的反洗，内置我司具有软件著作权的煤矿矿井水深度净化系统软件V1.0，软件著作权登记证号2019SR0521210。
如图1和图2所示，用于矿井水专用无机陶瓷膜净化设备上的反洗及出水系统，为矿井水深度处理系统中最核心的部分，包括无机陶瓷膜组件1、并联反洗及出水接口装置2、反洗电磁气动球阀3、净水电磁气动蝶阀4、膜管在线清洗器5、DCS控制装置6和流量传感器，所述无机陶瓷膜组件1每个机组上有4个，每两个为一组，分为2组，有两个机组，共有4组无机陶瓷膜组件1，所述无机陶瓷膜组件1的中部设置有净水法兰，所述并联反洗及出水接口装置2，包括环形管道21、左法兰22、右法兰24、下法兰23和上法兰25，左法兰22和右法兰24均为DN100的法兰，上法兰25为DN80的法兰，下法兰23为DN150的法兰，下法兰23两侧的环形管道21扩径到150mm，其他部位的管体为100mm，上法兰25到左法兰22和到右法兰24的距离相等，所述并联反洗及出水接口装置2有4个，每组两个无机陶瓷膜组件1的净水法兰分别与同一个并联反洗及出水接口装置2的左法兰22和右法兰24连接在一起，所述并联反洗及出水接口装置2的上法兰25连接反洗电磁气动球阀3再连接与膜管在线清洗器5连接的反洗水管道，所述并联反洗及出水接口装置2的下法兰23连接净水电磁气动碟阀4后再连接通往清水池的净水管道，所述净水电磁阀4后面的净水管道上设置流量传感器，所述DCS控制装置6与反洗电磁气动球阀3、净水电磁气动碟阀4、流量传感器电连接在一起，所述反洗电磁气动球阀3和净水电磁气动蝶阀4与储气罐连接在一起。
每个机组4个无机陶瓷膜组件1底部与矿井水原液分配器连接，顶部与矿井水浓缩液收集器连接，所述矿井水原液分配器里的矿井水是从矿井水预沉调节池中抽取，所述矿井水浓缩液收集器的出水通往矿井水预沉调节池，将无机陶瓷模组件1过滤后的矿井水浓缩液重新排放到矿井水预沉调节池中，与矿井水预沉调节池中的水混合。
用于矿井水专用无机陶瓷膜净化设备上的反洗及出水系统,其特征在于反洗运行方式为如下步骤:
步骤1:对于一组同一并联反洗及出水接口装置连接的两个无机陶瓷膜组件1按设定的固定时间周期进行反洗，其中固定时间周期为10min，其反洗运行方式如下：
a、反洗程序启动，所述净水电磁气动阀4关闭，同时反洗电磁气动阀3打开。
b、膜管在线清洗器5内的净水沿反冲洗水管从并联反洗及出水接口装置2的上法兰25进入环形管道21内，然后一分为二，分别从左法兰22和右法兰24流入所连接无机陶瓷膜组件1，对无机陶瓷膜组件1进行反洗，进入无机陶瓷膜组件1内的净水带有压力反向冲洗，粘附在无机陶瓷膜管内壁上的杂质脱落，进入错流过滤的矿井水回水中，并由矿井水回水管带入循环水池，
c、反洗时间为15s，反洗时间到达后，所述净水电磁气动阀4打开，同时反洗电磁气动阀3关闭，从而完成对同一并联反洗及出水接口装置2连接的两个无机陶瓷膜组件1的一次反洗动作，一次反洗结束。
反洗时间到达，所述净水电磁气动阀4打开，同时反洗电磁气动阀3关闭后，所述膜管在线清洗器5开始补水，所述膜管在线清洗器5补水时间为60s，为下一次反洗做准备。
d、等一段固定时间后，下一次反洗程序启动，重复上述步骤1-3,如此反复，使对同一并联反洗及出水接口装置2连接的两个无机陶瓷膜组件1进行周期性的反洗，从而让这两个无机陶瓷膜组件1长久稳定的运行。
步骤2：所有的N组无机陶瓷膜组件反洗按顺序进行步骤1所述的反洗方式，即先反洗第1组，再反洗第2组，到反洗第N组，然后再次反洗第1组，……，反复循环，这样就提高了矿井水专用无机陶瓷膜净化设备的效率和产水量，使设备能够长期稳定运行。
上述实施例仅仅是一种情况，由于各地矿区的矿井水的水质中含杂物不同，以及矿井对矿井水专用无机陶瓷膜净化设备的净水要求不同，每个机组所设置的无机陶瓷膜组件1组数也不同，通常每个机组所设置的无机陶瓷膜组件1在1-4组之间，每个膜管在线清洗器5所能带动的最大组数由公式I确定：
结果取小数点前整数。
当同一位置设置的无机陶瓷膜组件1的组数大于一个膜管在线清洗器5所带动的最大组数时，可增加膜管在线清洗器5，让每个膜管在线清洗器5所带动的最大组数小于等于N。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (13)
1.用于矿井水专用无机陶瓷膜净化设备上的反洗及出水系统，其特征在于：包括无机陶瓷膜组件(1)、并联反洗及出水接口装置(2)、反洗电磁气动阀(3)、净水电磁气动阀(4)、膜管在线清洗器(5)、DCS控制装置(6)和流量传感器，所述无机陶瓷膜组件(1)有2N(N≥1)个，每两个为一组，分为N组，所述无机陶瓷膜组件(1)的中部设置有净水法兰，所述并联反洗及出水接口装置(2)，包括环形管道(21)、左法兰(22)、右法兰(24)、下法兰(23)和上法兰(25)，所述并联反洗及出水接口装置(2)有N个，每组两个无机陶瓷膜组件(1)的净水法兰分别与同一个并联反洗与及出水接口装置(2)的左法兰(22)和右法兰(24)连接在一起，所述并联反洗及出水接口装置(2)的上法兰(25)连接反洗电磁气动阀(3)再连接与膜管在线清洗器(5)连接的反洗水管道，所述并联反洗及出水接口装置(2)的下法兰(23)连接净水电磁气动阀(4)后再连接通往清水池的净水管道，所述净水电磁阀(4)后面的净水管道上设置流量传感器，所述DCS控制装置(6)与反洗电磁气动阀(3)、净水电磁气动阀(4)、流量传感器电连接在一起。
2.根据权利要求1所述的用于矿井水专用无机陶瓷膜净化设备上的反洗及出水系统，其特征在于：所述无机陶瓷膜组件(1)底部与矿井水原液分配器连接，顶部与矿井水浓缩液收集器连接。
3.根据权利要求1所述的用于矿井水专用无机陶瓷膜净化设备上的反洗及出水系统，其特征在于：所述并联反洗及出水接口装置(2)的环形管道(21)在下法兰(23)的两侧为扩径管体。
4.根据权利要求1所述的用于矿井水专用无机陶瓷膜净化设备上的反洗及出水系统，其特征在于：所述并联反洗及出水接口装置(2)的左法兰(22)与右法兰(24)的尺寸相等。
5.根据权利要求1所述的用于矿井水专用无机陶瓷膜净化设备上的反洗及出水系统，其特征在于：所述并联反洗及出水接口装置(2)的下法兰(23)尺寸大于左法兰(22)和右法兰(24)。
6.根据权利要求1所述的用于矿井水专用无机陶瓷膜净化设备上的反洗及出水系统，其特征在于：所述并联反洗及出水接口装置(2)的上法兰(25)与左法兰(22)和右法兰(24)之间的距离相等。
7.根据权利要求1所述的用于矿井水专用无机陶瓷膜净化设备上的反洗及出水系统，其特征在于：所述反洗电磁气动阀(3)和净水电磁气动阀(4)与空压机或储气罐连接在一起。
8.根据权利要求1或7所述的用于矿井水专用无机陶瓷膜净化设备上的反洗及出水系统，其特征在于：所述反洗电磁气动阀(3)为反洗电磁气动球阀或反洗电磁气动蝶阀，所述净水电磁气动阀(4)为净水电磁气动蝶阀或净水电磁气动球阀。
9.权利要求1-8任一所述的用于矿井水专用无机陶瓷膜净化设备上的反洗及出水系统的反洗运行方式,其特征在于如下步骤:
步骤1:对于一组同一并联反洗及出水接口装置(2)连接的两个无机陶瓷膜组件(1)按设定的固定时间周期进行反洗，其反洗运行方式如下：
a、反洗程序启动，所述净水电磁气动阀(4)关闭，同时反洗电磁气动阀(3)打开。
b、膜管在线清洗器(5)内的净水沿反洗水管道从并联反洗及出水接口装置(2)的上法兰(25)进入环形管道(21)内，然后一分为二，分别从左法兰(22)和右法兰(24)流入所连接无机陶瓷膜组件(1)，对无机陶瓷膜组件(1)进行反洗，进入无机陶瓷膜组件(1)内的净水带有压力反向冲洗，粘附在无机陶瓷膜管内壁上的杂质脱落，进入错流过滤的矿井水回水中，并由矿井水回水管带入循环水池，
c、反洗时间到达后，所述净水电磁气动阀(4)打开，同时反洗电磁气动阀(3)关闭，从而完成对同一并联反洗及出水接口装置(2)连接的两个无机陶瓷膜组件(1)的一次反洗动作，一次反洗结束。
d、等一段固定时间后，下一次反洗程序启动，重复上述步骤1-3,如此反复，使对同一并联反洗及出水接口装置(2)连接的两个无机陶瓷膜组件(1)进行周期性的反洗，从而让这两个无机陶瓷膜组件(1)长久稳定的运行。
步骤2：所有的N组无机陶瓷膜组件(1)反洗按顺序进行步骤1所述的反洗方式，即先反洗第1组，再反洗第2组，到反洗第N组，然后再次反洗第1组，……，反复循环。
10.根据权利要求9所述的用于矿井水专用无机陶瓷膜净化设备上的反洗及出水系统的反洗运行方式,其特征在于：所述步骤1中，固定时间周期为1-120min。
11.根据权利要求9所述的用于矿井水专用无机陶瓷膜净化设备上的反洗及出水系统的反洗运行方式,其特征在于：所述步骤1中的c中，反洗时间为固定时间为2-30s。
12.根据权利要求9所述的用于矿井水专用无机陶瓷膜净化设备上的反洗及出水系统的反洗运行方式,其特征在于：所述步骤1的c结束后，反洗时间到达，所述净水电磁气动阀(4)打开，同时反洗电磁气动阀(3)关闭后，所述膜管在线清洗器(6)开始补水，为下一次反洗做准备。
13.根据权利要求12所述的用于矿井水专用无机陶瓷膜净化设备上的反洗及出水系统的反洗运行方式,其特征在于：所述膜管在线清洗器(6)补水时间为4-120s。
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