CN114275844B - 一种集装箱浸没式膜过滤装置及其冲洗控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种集装箱浸没式膜过滤装置及其冲洗控制方法，包括集装箱箱体，集装箱箱体内部填充固定有膜箱，膜箱内设有若干个膜组件，膜箱下方设有进水单元、下排单元和曝气单元，上方设有产水单元和上排单元，产水单元还连接有反冲洗单元。本发明膜箱上部设置上排单元，底部设置进水单元，能够实现气水顺冲并上排污染物，将膜丝间悬浮物和膜表面冲脱物随气冲上浮并在水流带动下从上部排出，排泥更干净，可减轻膜丝下端根部的淤积和池底淤积；底部仍保留排泥措施，易沉降颗粒仍可下排；可以实现只上排不下排，排水进水所耗时间更短、上排水耗量小。

Description

一种集装箱浸没式膜过滤装置及其冲洗控制方法

技术领域

本发明涉及水处理膜过滤技术领域，具体涉及一种集装箱浸没式膜过滤装置及其冲洗控制方法。

背景技术

浸没式超滤膜具有装填数量多、单池产水量大的优点，是目前被广泛采用的水处理技术。但是厂房式浸没式超滤膜工程涉及专业多、工作量大、建设周期较长、投资大、且在建设过程中存在着现场配套设施不完善、技术力量薄弱、设备设施运输困难等问题。集装箱膜过滤装置是在工厂加工完成，采用标准集装箱运输方式，具有灵活、快速的特点，已被广泛接受。

现有技术的集装箱膜过滤装置都是采用单独气冲和下排水进行冲洗的，空气冲洗时夹带能力强、悬浮的和冲脱的颗粒容易被夹带者上浮，却又没有上排的出路，只能又由上往下排，不仅排泥不干净不彻底、下排泥渣容易膜丝根部产生淤积、且下排水耗时长、耗水多。

因此，开发一种新型的集装箱浸没式膜过滤装置十分有必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种集装箱浸没式膜过滤装置及其冲洗控制方法，以解决现有技术中存在的集装箱膜过滤装置都是采用单独气冲和下排水进行冲洗的，空气冲洗时夹带能力强、悬浮的和冲脱的颗粒容易被夹带者上浮，却又没有上排的出路，只能又由上往下排，不仅排泥不干净不彻底、下排泥渣容易膜丝根部产生淤积、且下排水耗时长、耗水多的技术问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

本发明第一方面提供了一种集装箱浸没式膜过滤装置，包括集装箱箱体，所述集装箱箱体内部填充固定有膜箱，所述膜箱内设有均匀排列的若干个膜组件，所述膜箱下方设有进水单元、曝气单元和下排单元，上方设有产水单元和上排单元，所述进水单元用于为所述集装箱箱体内部进水，所述产水单元用于收集所述膜组件的滤液，所述上排单元和下排单元分别用于上排和下排废液，所述曝气单元用于由下方向所述膜组件内通入压缩空气，所述产水单元还连接有反冲洗单元，所述反冲洗单元用于向所述膜组件顶端通入反冲洗液进行反冲洗。

通过采用上述方案，膜箱下方设置进水单元，上方设置上排单元，可实现下进水、上排泥渣，从而避免上浮泥渣只能由下排排出。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步的，所述进水单元和所述下排单元一体化设置，且进水单元和下排单元包括均匀排列分布在所述膜箱下方的若干个穿孔管，所述穿孔管的一端封口，另一端穿出所述集装箱箱体设置，所述集装箱箱体外设有汇流若干个所述穿孔管的进水下排总管，所述进水下排总管分别连接有下排管和进水管。

通过采用上述方案，一体化设计进水时能够起到辅助冲洗作用，避免管路积泥、减少池底积泥。

进一步的，所述进水下排总管端部通过排泥阀连接有所述下排管，所述进水管竖向设置，且进水管底端与所述进水下排总管连通，顶端连接有进水箱，所述进水箱内设有竖向设置的进水堰板，所述进水堰板将所述进水箱内部分隔呈进出水区和过渡区，且进水堰板与进水箱顶面之间设有过水间隙，所述进出水区底面设有进水口和出水口，所述进水口连接水源，所述出水口与所述进水管顶端连接，所述进出水区内还设有呈L型分布的横隔板和竖隔板，所述横隔板位于所述进水口上方，且横隔板和所述竖隔板配合将所述进出水区分割成进水区和出水区，所述进水区与所述过渡区连通设置。

通过采用上述方案，进水箱的通过进水堰板、横隔板和竖隔板分割成进水区、蓄水区和出水区，由进水区进水后水位逐渐上升，直至水位到达进水堰板顶端高度，通过过水间隙进入出水口，实现整个膜过滤装置的进水，有效保证进水均匀。

进一步的，所述产水单元包括若干个依次排列的产水支管，所述产水支架底端连接至对应的所述膜组件顶端，另一端朝上延伸穿出所述集装箱箱体设置，所述集装箱箱体外设有用于汇流若干个所述产水支管的产水总管，所述产水总管高度高于所述集装箱箱体顶面，且产水总管连接有真空引水装置。

通过采用上述方案，产水总管通过真空引水装置控制产水量，可调节真空引水装置功率来实现产水量控制，达到控制集装箱箱体内水位目的，以实现上排功能。

进一步的，所述上排单元包括与若干个所述膜组件一一对应设置的若干个依次排列的上排水槽，所述上排水槽横向固定在所述膜箱上方，一端封口，另一端开口设置，所述集装箱箱体与所述上排水槽的开口端对应位置设有与所述上排水槽具有相同断面的开孔，所述开孔内侧可拆卸安装有连接件，所述上排水槽通过所述连接件与所述开孔连通，所述集装箱箱体外设有与所述开孔连接的排水槽穿墙管。

通过采用上述方案，上排废液由上排水槽经过开孔和排水槽穿墙管排出，排水槽穿墙管可不设阀门，兼做集装箱箱体的溢流管。

进一步的，所述排水槽穿墙管底面高度低于所述上排水槽槽底。

通过采用上述方案，避免反流。

进一步的，所述反冲洗单元包括与所述产水总管连通的反冲洗泵。

进一步的，所述曝气单元包括与若干个所述膜组件一一对应的曝气机。

本发明第二方面提供上述集装箱浸没式膜过滤装置的冲洗控制方法，包括产水阶段间歇冲洗和停机阶段冲洗，所述产水阶段间歇冲洗包括如下步骤：

S11关闭所述下排单元，打开所述进水单元从膜箱下方进水，当水位上升到接近膜箱顶时，开启所述产水单元，且控制所述进水单元工作保持水位低于所述上排单元，在箱内水位与过膜后水位的压力差作用下水透过膜组件并由产水单元收集排出，水中污染物被膜组件截留；

S12开启所述曝气单元，开始曝气冲洗；

S13关闭或调小所述产水单元，所述进水单元继续进水，箱体内水位上升至没过所述上排单元，开始上排废液，，在曝气单元和进水单元作用下形成气水同向顺冲，夹带所述膜组件内残留污染物由膜组件顶端排出，并由上排单元排出，实现膜组件冲洗；

S14开启所述产水单元，通过控制所述进水单元进水量或所述产水单元出水量使所述箱体内水位回到所述膜箱顶端位置；

S15重复步骤S11-14；

所述停机阶段冲洗包括如下步骤：

S21单气冲洗：关闭所述进水单元、产水单元、下排单元，开启所述上排单元，将所述装置体内水位下降至所述上排单元顶部高度，开启曝气单元，压缩空气通过曝气单元进入所述膜组件下部，随气泡上升使膜丝摆动相互碰擦，膜丝壁上附着的污染物剥离脱落；

S22气水顺冲：开启所述进水单元以小流量进水，小流量进水和气冲配合夹带污染物向上从所述上排单元排出；

S23气水反冲：关闭所述进水单元，开启所述反冲洗单元，进行气水反向冲洗，保持从所述上排单元排出；

S23单水反向冲洗：开启所述下排单元，关闭所述曝气单元，关闭所述上排单元，反冲洗水夹带污染物由所述下排单元排出；

S24放空：关闭所述反冲洗单元，保持所述下排单元开启直至所述装置体内水位排空，关闭下排单元，开启所述进水单元和产水单元，恢复产水。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明膜箱上部设置上排单元，底部设置进水单元，能够实现气水顺冲并上排污染物，将膜丝间悬浮物和膜表面冲脱物随气冲上浮并在水流带动下从上部排出，排泥更干净，可减轻膜丝下端根部的淤积和池底淤积；底部仍保留排泥措施，易沉降颗粒仍可下排；可以实现只上排不下排，排水进水所耗时间更短、上排水耗量小；

2、本发明下进水上排水可以实现产水运行同时间歇式气水顺冲，实现不停水冲洗上排水，以减少运行中的悬浮物浓度，减少冲洗频次；

3、本发明停机阶段先采用单气冲洗膜组件，用更长时间强化气冲后再进水、气水同时顺冲，使得膜丝摆动相互碰擦，膜丝壁上附着的污染物剥离脱落更彻底上派生干净，又减少耗水量，水反冲洗后开启下排单元可以将系统内积聚的沉淀物，冲出并由下排单元排出。简化程序与完整程序交替运行，既保证冲洗干净，又可以减少水耗能耗，增加膜有效运行时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是本发明的实施例的结构示意图。

图2是图1的左视结构示意图。

图3是本发明的实施例的进水箱的俯视结构示意图。

图中所示：

1、集装箱箱体；

2、膜箱；201、膜组件；

3、穿孔管；

4、进水下排总管；

5、下排管；501、排泥阀；

6、进水管；

7、进水箱；701、进水堰板；702、横隔板；703、竖隔板；704、进水口；705、出水口；

8、上排水槽；801、连接件；

9、排水槽穿墙管；

10、曝气机；

11、产水支管；

12、产水总管。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

如图1-3所示，本实施例提供的一种集装箱浸没式膜过滤装置，包括集装箱箱体1，集装箱箱体1内部填充固定有膜箱2，膜箱2内设有均匀排列的六个膜组件201。

膜箱2下方设有进水单元、下排单元和曝气单元，上方设有产水单元和上排单元，进水单元用于为集装箱箱体1内部进水，产水单元用于收集膜组件201的滤液，上排单元和下排单元分别用于上排和下排废液，曝气单元用于由下方向膜组件201内通入压缩空气，产水单元还连接有反冲洗单元，反冲洗单元用于向膜组件201顶端通入反冲洗液进行反冲洗。

具体地，进水单元和下排单元一体化设置，且进水单元和下排单元包括均匀排列分布在膜箱2下方的七个穿孔管3。

穿孔管3的一端封口，另一端穿出集装箱箱体1设置，集装箱箱体1外设有汇流若干个穿孔管3的进水下排总管4，进水下排总管4分别连接有下排管5和进水管6。

一体化设计进水时能够起到辅助冲洗作用，避免管路积泥、减少池底积泥。

进水下排总管4端部通过排泥阀501连接有下排管5，进水管6竖向设置，且进水管6底端与进水下排总管4连通，顶端连接有进水箱7。

进水箱7内设有竖向设置的进水堰板701，进水堰板701将进水箱7内部分隔呈进出水区和过渡区，且进水堰板701与进水箱7顶面之间设有过水间隙，进出水区底面设有进水口704和出水口705，进水口704连接水源，出水口705与进水管6顶端连接，进出水区内还设有呈L型分布的横隔板702和竖隔板703，横隔板702位于进水口704上方，且横隔板702和竖隔板703配合将进出水区分割成进水区和出水区，进水区与过渡区连通设置。

进水箱7的通过进水堰板701、横隔板702和竖隔板703分割成进水区、蓄水区和出水区，由进水区进水后水位逐渐上升，直至水位到达进水堰板701顶端高度，通过过水间隙进入出水口705，实现整个膜过滤装置的进水，有效保证进水均匀。

在具体实施时，进水箱7采用可拆卸固定的方式，便于集装箱的运输。

产水单元包括六个依次排列的产水支管11，产水支架11底端连接至对应的膜组件201顶端，另一端朝上延伸穿出集装箱箱体1设置，集装箱箱体1外设有用于汇流六个产水支管11的产水总管12，产水总管12高度高于集装箱箱体1顶面，且产水总管12连接有真空引水装置（图中未画出），真空引水装置可采用常用的抽水泵等均可实现本实施例的有益效果。

产水总管12通过真空引水装置控制产水量，可调节真空引水装置功率来实现产水量控制，达到控制集装箱箱体1内水位目的，以实现上排功能。

上排单元包括六个依次排列的上排水槽8，上排水槽8横向固定在对应的膜组件201上方，一端封口，另一端开口设置，集装箱箱体1与上排水槽8的开口端对应位置设有与上排水槽8具有相同断面的开孔，开孔内侧可拆卸安装有连接件801，上排水槽8通过连接件801与开孔连通，集装箱箱体1外设有与开孔连接的排水槽穿墙管9。

上排废液由上排水槽8经过开孔和排水槽穿墙管9排出，排水槽穿墙管9不设阀门，兼做集装箱箱体1的溢流管。

排水槽穿墙管9底面高度低于上排水槽8槽底，避免反流。

反冲洗单元包括与产水总管12连通的反冲洗泵（图中未画出）。

曝气单元包括与六个膜组件201一一对应的曝气机10。

本实施例的集装箱浸没式膜过滤装置的冲洗控制方法，包括产水阶段间歇冲洗和停机阶段冲洗，产水阶段间歇冲洗包括如下步骤：

S11关闭下排单元，打开进水单元从膜箱2下方进水，当水位上升到接近膜箱顶时，开启产水单元，且控制进水单元工作保持水位低于上排单元，在箱内水位与过膜后水位的在压力差作用下水透过膜组件201并由产水单元收集排出，水中污染物被膜组件201截留；

S12开启曝气单元，开始曝气冲洗；

S13关闭或调小所述产水单元，所述进水单元继续进水，箱体内水位上升至没过所述上排单元，开始上排废液，在曝气单元和进水单元作用下形成气水同向顺冲，夹带膜组件201内残留污染物由膜组件201顶端排出，并由上排单元排出，实现膜组件201冲洗；

S14开启产水单元，通过控制进水单元进水量或产水单元出水量使箱体内水位回到膜箱2顶端位置；

S15重复步骤S11-15；

停机阶段冲洗包括如下步骤：

S21单气冲洗：关闭进水单元、产水单元、下排单元，开启上排单元，将装置体内水位下降至上排单元顶部高度，开启曝气单元，压缩空气通过曝气单元进入膜组件下部，随气泡上升使膜丝摆动相互碰擦，膜丝壁上附着的污染物剥离脱落；

S22气水顺冲：开启进水单元以小流量进水，小流量进水和气冲配合夹带污染物向上从上排单元排出；

S23气水反冲：关闭进水单元，开启反冲洗单元，进行气水反向冲洗，保持从上排单元排出；

S23单水反向冲洗：开启下排单元，关闭曝气单元，关闭上排单元，反冲洗水夹带污染物由下排单元排出；

S24放空：关闭反冲洗单元，保持下排单元开启直至装置体内水位排空，关闭下排单元，开启进水单元和产水单元，恢复产水。

本实施例膜箱2上部设置上排单元，底部设置进水单元，能够实现气水顺冲并上排污染物，将膜丝间悬浮物和膜表面冲脱物随气冲上浮并在水流带动下从上部排出，排泥更干净，可减轻膜丝下端根部的淤积和池底淤积；底部仍保留排泥措施，易沉降颗粒仍可下排；可以实现只上排不下排，排水进水所耗时间更短、上排水耗量小。

本实施例下进水上排水可以实现产水运行同时间歇式气水顺冲，实现不停水冲洗上排水，以减少运行中的悬浮物浓度，减少冲洗频次；

本实施例停机阶段先采用单气冲洗膜组件，用更长时间强化气冲后再进水、气水同时顺冲，使得膜丝摆动相互碰擦，膜丝壁上附着的污染物剥离脱落更彻底上派生干净，又减少耗水量，水反冲洗后开启下排单元可以将系统内积聚的沉淀物，冲出并由下排单元排出。简化程序与完整程序交替运行，既保证冲洗干净，又可以减少水耗能耗，增加膜有效运行时间。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (1)

1.一种集装箱浸没式膜过滤装置的冲洗控制方法，其特征在于，所述集装箱浸没式膜过滤装置，包括集装箱箱体，所述集装箱箱体内部填充固定有膜箱，所述膜箱内设有均匀排列的若干个膜组件，所述膜箱下方设有进水单元、下排单元和曝气单元，上方设有产水单元和上排单元，所述进水单元用于为所述集装箱箱体内部进水，所述产水单元用于收集所述膜组件的滤液，所述上排单元和下排单元分别用于上排和下排废液，所述曝气单元用于由下方向所述膜组件内通入压缩空气，所述产水单元还连接有反冲洗单元，所述反冲洗单元用于向所述膜组件顶端通入反冲洗液进行反冲洗；

所述进水单元和所述下排单元一体化设置，且进水单元和下排单元包括均匀排列分布在所述膜箱下方的若干个穿孔管，所述穿孔管的一端封口，另一端穿出所述集装箱箱体设置，所述集装箱箱体外设有汇流若干个所述穿孔管的进水下排总管，所述进水下排总管分别连接有下排管和进水管；

所述进水下排总管端部通过排泥阀连接有所述下排管，所述进水管竖向设置，且进水管底端与所述进水下排总管连通，顶端连接有进水箱；

所述冲洗控制方法包括产水阶段间歇冲洗和停机阶段冲洗，所述产水阶段间歇冲洗包括如下步骤：

S11关闭所述下排单元，打开所述进水单元从膜箱下方进水，当水位上升到接近膜箱顶时，开启所述产水单元，且控制所述进水单元工作保持水位低于所述上排单元，在箱内水位与过膜后水位的压力差作用下水透过膜组件并由产水单元收集排出，水中污染物被膜组件截留；

S12开启所述曝气单元，开始曝气冲洗；

S13调小所述产水单元，所述进水单元继续进水，箱体内水位上升至没过所述上排单元，开始上排废液，在曝气单元和进水单元作用下形成气水同向顺冲，夹带所述膜组件内残留污染物由膜组件顶端排出，并由上排单元排出，实现膜组件冲洗；

S14开启所述产水单元，通过控制所述进水单元进水量或所述产水单元出水量使所述箱体内水位回到所述膜箱顶端位置；

S15重复步骤S11-14；

所述停机阶段冲洗包括如下步骤：

S21单气冲洗：关闭所述进水单元、产水单元、下排单元，开启所述上排单元，将所述装置体内水位下降至所述上排单元顶部高度，开启曝气单元，压缩空气通过曝气单元进入所述膜组件下部，随气泡上升使膜丝摆动相互碰擦，膜丝壁上附着的污染物剥离脱落；

S22气水顺冲：开启所述进水单元以小流量进水，小流量进水和气冲配合夹带污染物向上从所述上排单元排出；

S23气水反冲：关闭所述进水单元，开启所述反冲洗单元，进行气水反向冲洗，保持从所述上排单元排出；

S23单水反向冲洗：开启所述下排单元，关闭所述曝气单元，关闭所述上排单元，反冲洗水夹带污染物由所述下排单元排出；

S24放空：关闭所述反冲洗单元，保持所述下排单元开启直至所述装置体内水位排空，关闭下排单元，开启所述进水单元和产水单元，恢复产水。