CN117263429A - 一种基于超滤膜的膜法水处理装置和水处理方法及超滤膜组件的高效清洗方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于超滤膜的膜法水处理装置和水处理方法及超滤膜组件的高效清洗方法，涉及超滤膜水处理技术领域。本发明的目的是为了解决目前采用超滤膜法水处理工艺存在絮凝效果差，以及针对超滤膜的清洗方式单一、效果差的问题。本发明中采用网格絮凝方式对原水进行预处理，使原水中颗粒与絮凝剂相互碰撞，形成大而密实絮体，预混凝效果优异；同时本发明中采用有机膜进行过滤，在重力或泵抽吸的作用进行产水，无其他能源消耗。本发明可获得一种基于超滤膜的膜法水处理装置和水处理方法及超滤膜组件的高效清洗方法。
Description
技术领域
本发明涉及超滤膜水处理技术领域，具体涉及一种基于超滤膜的膜法水处理装置和水处理方法及超滤膜组件的高效清洗方法。
背景技术
20世纪末新出现的城市饮用水重大微生物安全问题，第一代和第二代工艺均已无法有效地解决。而会造成二次污染的净水技术已不符合环境保护的要求，将会逐步受到限制，因此新型绿色净水技术是当前净水工艺的发展方向。超滤工艺被称为第三代城市饮用水净化工艺，目前已大幅在市政给水处理工程中推广应用。
超滤膜的快速推广，在大幅提升净水厂水质的同时，也带来了膜污染及清洗的难题。膜在过滤过程中，原水中的微粒、胶体粒子或溶质分子等被膜截留，在膜表面沉淀、积累或在膜孔内吸附，造成膜孔径变小或堵塞，导致水通过膜的阻力增加，从而使膜透过流量与分离特性大幅度降低，如清洗方式不佳，则会造成膜的不可逆污染，导致膜运行过程无法进行较长时间的稳定操作，而膜长期处于不洁净的状态会直接影响膜处理效率的充分发挥，缩短使用寿命。目前采用超滤膜法水处理工艺存在絮凝效果差，以及针对超滤膜的清洗方式单一、效果差的情况。若添加絮凝药剂剂后还会引入一些阴离子，会对水体环境和膜体造成污染，同时这些阴离子杂质还会影响絮凝效果，并产生大量的污泥量，系统运行一段时间还需对污泥进行额外处理，增加运行成本。
因而，有效的超滤膜清洗方式对膜系统的稳定运行至关重要。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前采用超滤膜法水处理工艺存在絮凝效果差，以及针对超滤膜的清洗方式单一、效果差的问题，而提供一种基于超滤膜的膜法水处理装置和水处理方法及超滤膜组件的高效清洗方法。
一种基于超滤膜的膜法水处理装置，包括电解池2、絮凝池7、若干个挡板、膜过滤池13、膜组件22、悬浮架24和若干个推流器25；
所述的电解池2的一侧设置有原水进水口1，电解池2内设置有阴极3和阳极4，所述的阴极3通过导线与电源5的负极电连接，所述的阳极4通过导线与电源5的正极电连接，所述的阳极4为金属电极；
所述的电解池2的出水口通过管路与絮凝池7底部的絮凝池进水口6连通，絮凝池7内设置有若干个挡板，相邻的挡板的进、出水口交错设置，絮凝池7的进水口与出水口之间形成“S”形通道，且出水口设置在絮凝池7的上部，絮凝池7的出水口通过管路与膜过滤池13的过滤池进水口12连通；
所述的膜过滤池13内设置有若干组膜组件22，膜组件22的上端设置在悬浮架24上，所述的悬浮架24悬浮在膜过滤池13内，悬浮架24的中心处设置有转轴23，悬浮架24的四个角处均设置有推流器25；所述的膜过滤池13的一侧分别设置有膜内气洗管14和产水管17，所述的膜组件22的下方设置有分组管，所述的膜内气洗管14的出气口分别与产水管17的进水口和分组管连通，水洗管18的进水口通过管路与分组管连通；所述的膜组件22的下方设置有膜外气洗管16，所述的膜外气洗管16上均布有曝气孔16-1，所述的膜过滤池13的底部设置有排泥管15。
利用基于超滤膜的膜法水处理装置的水处理方法，按以下步骤进行：
步骤一：先打开原水进水口1上的阀门，原水进入到电解池2内，在电场的作用下，阳极4铁电极或铝电极形成微絮凝剂铁或铝的氢氧化物，对原水进行初步絮凝；然后，原水进入到絮凝池7内，在经过“S”形通道的过程中，原水在“S”形通道形成的涡漩作用下，原水和微絮凝剂进一步絮凝；原水在絮凝池7内“S”形通道的水力停留时间为10～30min；
步骤二：步骤一中絮凝后的出水进入到膜过滤池13内，出水透过膜组件22进行膜过滤，最后打开1号分组管19、2号分组管20、3号分组管21和产水管17上的出水阀门，过滤后出水在重力或通过外力抽吸方式的方式经产水管17排出。
超滤膜组件的高效清洗方法，按以下步骤进行：
反洗过程中，关闭原水进水口1和产水管17上的阀门，打开排泥管15上的阀门，采用膜内气洗-膜外气洗、膜内气洗-膜内水洗、膜外气洗-膜内水洗或膜内气洗-膜外气洗-膜内水洗的方式，对膜组件22进行清洗；
采用膜内气洗-膜外气洗时，打开膜内气洗管14以及1号分组管19、2号分组管20和3号分组管21上的阀门，气体进入到膜组件22的内部，对膜内进行气洗；同时打开膜外气洗管16上的阀门，气体通过曝气孔16-1进入到膜过滤池13内，通过气体扰动水体，对膜组件22表面附着的污染物进行气洗；
采用膜内气洗-膜内水洗时，打开膜内气洗管14以及1号分组管19、2号分组管20和3号分组管21上的阀门，气体进入到膜组件22的内部，对膜内进行气洗；同时打开水洗管18上的阀门，清洗水进入到膜组件22的内部，对膜内同步进行水洗；
采用膜外气洗-膜内水洗时，打开膜外气洗管16上的阀门，气体通过曝气孔16-1进入到膜过滤池13内，通过气体扰动水体，对膜组件22表面附着的污染物进行气洗；同时打开水洗管18上的阀门，清洗水进入到膜组件22的内部，对膜内进行水洗；
采用膜内气洗-膜外气洗-膜内水洗时，打开膜内气洗管14以及1号分组管19、2号分组管20和3号分组管21上的阀门，气体进入到膜组件22的内部，对膜内进行气洗；同时打开膜外气洗管16上的阀门，气体通过曝气孔16-1进入到膜过滤池13内，通过气体扰动水体，对膜组件22表面附着的污染物进行气洗；同时打开水洗管18上的阀门，清洗水进入到膜组件22的内部，对膜内同步进行水洗；
在对膜组件22进行气洗或水洗时，可对1号分组管19、2号分组管20和3号分组管21进行同步清洗或单独清洗；
在对膜组件22进行气洗或水洗时，开启1号推流器25-1和2号推流器25-2或3号推流器25-3和4号推流器25-4，通过悬浮架24带动膜组件22顺时针或逆时针旋转，对附着在膜组件22表面的污染物进行协同脱除；
对于浊度低及藻类含量低的水质，膜组件22的反洗周期为1～3d，气洗和/或水洗的时间为1～2h；对于藻类含量高的水质，膜组件22的反洗周期为1.5～2h，气洗和/或水洗的时间为10～15s。
本发明的有益效果：
(1)本发明中采用网格絮凝方式(具体隔板数量可根据实际水质及絮凝时间确定)对原水进行预处理，使原水中颗粒与絮凝剂相互碰撞，形成大而密实絮体，预混凝效果优异；同时本发明中采用有机膜进行过滤，在重力或泵抽吸的作用进行产水，无其他能源消耗，降低设备运行功率，减少净化成本。
本发明可实现多种反洗模式，例如膜内气洗-膜外气洗、膜内气洗-膜内水洗、膜外气洗-膜内水洗或膜内气洗-膜外气洗-膜内水洗等方式，还可对膜组件进行同步清洗或单独清洗，有效减小功率。此外，本发明采用悬浮架，在浮力的作用下，使有机膜可在设备运行过程中随水体上下浮动，实现膜表面脱泥。同时，本发明还通过设置推流器来实现膜组件的旋转式清洗，更加有利于脱除附着在膜表面的泥层，高效清洗，有效缓解膜污染，延长设备运行时间。
(2)本发明采用网格絮凝单元和膜过滤单元对原水进行处理，可实现对水体中的悬浮物、有机物、细菌、农药及病毒等污染物的高效去除，出水品质高。同时，本发明可实现高效净水、清洗，无动力式产水、分组式清洗，运行功率低，减少处理成本。
本发明可获得一种基于超滤膜的膜法水处理装置和水处理方法及超滤膜组件的高效清洗方法。
附图说明
图1为本发明一种基于超滤膜的膜法水处理装置的结构示意图，1表示原水进水口，2表示电解池，3表示阴极，4表示阳极，5表示电源，6表示絮凝池进水口，7表示絮凝池，8表示1号挡板，9表示1号挡板进水口，10表示2号挡板，11表示2号挡板进水口，12表示过滤池进水口，13表示膜过滤池，14表示膜内气洗管，15表示排泥管，16表示膜外气洗管，16-1为曝气孔，17表示产水管，18表示水洗管，19表示1号分组管，20表示2号分组管，21表示3号分组管，22表示膜组件，23表示转轴，24表示悬浮架，25表示推流器；
图2为图1中悬浮架、转轴和推流器的结构示意图，23表示转轴，24表示悬浮架，25-1表示1号推流器，25-2表示2号推流器，25-3表示3号推流器，25-4表示4号推流器。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式一种基于超滤膜的膜法水处理装置，包括电解池2、絮凝池7、若干个挡板、膜过滤池13、膜组件22、悬浮架24和若干个推流器25；
所述的电解池2的一侧设置有原水进水口1，电解池2内设置有阴极3和阳极4，所述的阴极3通过导线与电源5的负极电连接，所述的阳极4通过导线与电源5的正极电连接，所述的阳极4为金属电极；
所述的电解池2的出水口通过管路与絮凝池7底部的絮凝池进水口6连通，絮凝池7内设置有若干个挡板，相邻的挡板的进、出水口交错设置，絮凝池7的进水口与出水口之间形成“S”形通道，且出水口设置在絮凝池7的上部，絮凝池7的出水口通过管路与膜过滤池13的过滤池进水口12连通；
所述的膜过滤池13内设置有若干组膜组件22，膜组件22的上端设置在悬浮架24上，所述的悬浮架24悬浮在膜过滤池13内，悬浮架24的中心处设置有转轴23，悬浮架24的四个角处均设置有推流器25；所述的膜过滤池13的一侧分别设置有膜内气洗管14和产水管17，所述的膜组件22的下方设置有分组管，所述的膜内气洗管14的出气口分别与产水管17的进水口和分组管连通，水洗管18的进水口通过管路与分组管连通；所述的膜组件22的下方设置有膜外气洗管16，所述的膜外气洗管16上均布有曝气孔16-1，所述的膜过滤池13的底部设置有排泥管15。
本实施方式中，网格絮凝单元设置多个上下交错的开孔，当水流通过网格时，产生缩放、扩大作用，形成漩涡，造成微絮凝颗粒碰撞，形成良好的絮凝条件。
所述膜过滤单元采用柔性有机膜来进行过滤，通过下向流方式进水，依靠重力或抽吸作用来进行产水，无需过多能量消耗。
所述膜组件上端采用悬浮架，悬浮架悬浮在水面上，曝气时可随液位波动，继而带动与其连接的柔性有机膜组持续颤动，以脱除膜表面截留的污泥。
所述悬浮架四周设置推流器，在推流器的作用下使悬浮架沿转轴顺/逆时针旋转，从而带动有机膜在清洗过程中发生旋转，实现高效的反洗效果。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：所述的电源5为直流电源。
其他步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同点是：所述的金属电极为铁电极或铝电极，所述的阴极为惰性电极，包括但不限于钢板、铜板或石墨。
其他步骤与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：所述的絮凝池7内设置有1号挡板8和2号挡板10两个挡板，所述的1号挡板8的顶部设置有1号挡板进水口9，所述的2号挡板10的底部设置有2号挡板进水口11，所述的絮凝池7的絮凝池进水口6依次通过1号挡板进水口9和2号挡板进水口11与膜过滤池13顶部的过滤池进水口12连通。
其他步骤与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：所述的膜过滤池13内设置有三组膜组件22，三组膜组件22的下方分别设置有1号分组管19、2号分组管20和3号分组管21，所述的膜内气洗管14的出气口、产水管17的进水口和水洗管18的进水口均与1号分组管19、2号分组管20和3号分组管21连通。
其他步骤与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：所述的悬浮架24的四个角处设置的推流器依次为1号推流器25-1、2号推流器25-2、3号推流器25-3和4号推流器25-4，1号推流器25-1和2号推流器25-2以及3号推流器25-3和4号推流器25-4对角设置，1号推流器25-1和2号推流器25-2顺时针旋转，3号推流器25-3和4号推流器25-4逆时针旋转。
所述的悬浮架24随水体自由悬浮，在反洗过程中，气流可使其随液位波动，继而带动与其连接的柔性膜组持续颤动，以强化脱除膜表面的大量泥层。
所述的悬浮架24可沿转轴23顺/逆时针旋转，继而带动与其连接的柔性膜组旋转抖动，形成旋转式脱泥。
其他步骤与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是：所述的膜组件22由柔性有机超滤膜组成。
其他步骤与具体实施方式一至六相同。
具体实施方式八：本实施方式利用基于超滤膜的膜法水处理装置的水处理方法，按以下步骤进行：
步骤一：先打开原水进水口1上的阀门，原水进入到电解池2内，在电场的作用下，阳极4铁电极或铝电极形成微絮凝剂铁或铝的氢氧化物，对原水进行初步絮凝；然后，原水进入到絮凝池7内，在经过“S”形通道的过程中，原水在“S”形通道形成的涡漩作用下，原水和微絮凝剂进一步絮凝；原水在絮凝池7内“S”形通道的水力停留时间为10～30min；
步骤二：步骤一中絮凝后的出水进入到膜过滤池13内，出水透过膜组件22进行膜过滤，最后打开1号分组管19、2号分组管20、3号分组管21和产水管17上的出水阀门，过滤后出水在重力或通过外力抽吸方式的方式经产水管17排出。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一不同点是：在产水过程中，悬浮架24在膜过滤池13内随水流自由浮动，脱去膜组件22表面的泥层，在产水的同时，脱泥协同进行。
其他步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式十：本实施方式超滤膜组件的高效清洗方法，按以下步骤进行：
反洗过程中，关闭原水进水口1和产水管17上的阀门，打开排泥管15上的阀门，采用膜内气洗-膜外气洗、膜内气洗-膜内水洗、膜外气洗-膜内水洗或膜内气洗-膜外气洗-膜内水洗的方式，对膜组件22进行清洗；
采用膜内气洗-膜外气洗时，打开膜内气洗管14以及1号分组管19、2号分组管20和3号分组管21上的阀门，气体进入到膜组件22的内部，对膜内进行气洗；同时打开膜外气洗管16上的阀门，气体通过曝气孔16-1进入到膜过滤池13内，通过气体扰动水体，对膜组件22表面附着的污染物进行气洗；
采用膜内气洗-膜内水洗时，打开膜内气洗管14以及1号分组管19、2号分组管20和3号分组管21上的阀门，气体进入到膜组件22的内部，对膜内进行气洗；同时打开水洗管18上的阀门，清洗水进入到膜组件22的内部，对膜内同步进行水洗；
采用膜外气洗-膜内水洗时，打开膜外气洗管16上的阀门，气体通过曝气孔16-1进入到膜过滤池13内，通过气体扰动水体，对膜组件22表面附着的污染物进行气洗；同时打开水洗管18上的阀门，清洗水进入到膜组件22的内部，对膜内进行水洗；
采用膜内气洗-膜外气洗-膜内水洗时，打开膜内气洗管14以及1号分组管19、2号分组管20和3号分组管21上的阀门，气体进入到膜组件22的内部，对膜内进行气洗；同时打开膜外气洗管16上的阀门，气体通过曝气孔16-1进入到膜过滤池13内，通过气体扰动水体，对膜组件22表面附着的污染物进行气洗；同时打开水洗管18上的阀门，清洗水进入到膜组件22的内部，对膜内同步进行水洗；
在对膜组件22进行气洗或水洗时，可对1号分组管19、2号分组管20和3号分组管21进行同步清洗或交替清洗，实现膜组件分组式清洗，此方式可降低装机功率。如打开1号分组管19的阀门，关闭2号分组管20和3号分组管21的阀门；气洗结束后，关闭1号分组管19的阀门，打开2号分组管20的阀门。由于悬浮架24可自由浮动，在两个阀门切换的过程中，膜组内的不均匀曝气增强了水体的扰动效果，进而强化了膜组的擦洗作用。
在对膜组件22进行气洗或水洗时，开启1号推流器25-1和2号推流器25-2或3号推流器25-3和4号推流器25-4，通过悬浮架24带动膜组件22顺时针或逆时针旋转，对附着在膜组件22表面的污染物进行协同脱除。如启动1号推流器25-1和2号推流器25-2时，膜组件22沿转轴23顺时针旋转；启动3号推流器25-3和4号推流器25-4时，膜组件22沿转轴23逆时针旋转。
对于浊度低及藻类含量低的水质，膜组件22的反洗周期为1～3d，气洗和/或水洗的时间为1～2h；对于藻类含量高的水质，膜组件22的反洗周期为1.5～2h，气洗和/或水洗的时间为10～15s。
本实施方式中，可采用膜内气洗-膜外气洗、膜内气洗-膜内水洗、膜外气洗-膜内水洗或膜内气洗-膜外气洗-膜内水洗等方式，对膜组件22进行清洗，各清洗方式可依据水质和膜污染情况设置先后顺序及清洗时长，同时协同悬浮式除泥和旋转式除泥方式，膜清洗效果优异。
同时还可通过分组管的设置，对几组膜组件22同步清洗或进行单独清洗，在减小装机功率、降低能耗的同时，还可产生震曝曝气效果，实现不同膜组件之间的膜外擦洗，提高反洗效果。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例1：利用基于超滤膜的膜法水处理装置的水处理方法，按以下步骤进行：
步骤一：先打开原水进水口1上的阀门，原水进入到电解池2内，在电场的作用下，阳极4铁电极或铝电极形成微絮凝剂铁或铝的氢氧化物，对原水进行初步絮凝；然后，原水进入到絮凝池7内，在经过“S”形通道的过程中，原水在“S”形通道形成的涡漩作用下，原水和微絮凝剂进一步絮凝；原水在絮凝池7内“S”形通道的水力停留时间为18.5min；
步骤一中，水中悬浮的颗粒、胶体污染物在微絮凝剂的作用下失去稳定性，脱稳后的污染物颗粒和微絮凝剂之间相互碰撞，结合成肉眼可见的大絮体。同时，本实施例采用电絮凝的好处还在于，由于电絮凝过程中电解反应的产物只是离子，不需要投加任何氧化剂或还原剂，对环境不产生或很少产生污染，只需要改变电场的外加电压就能控制运行条件的改变，很容易实现自动化控制；且不需要添加任何化学药剂，产生的污泥量少，易于处理。
步骤一中，当铁电极作为金属阳极时，阳极发生的化学反应如下：
Fe－2e→Fe2e+ (1)
在碱性条件下Fe2e++2OH－→Fe(OH)2 (2)
在酸性条件下4Fe2e++O2+2H2O→4Fe3e++4OH－ (3)；
当铝电极作为金属阳极时，阳极发生的化学反应如下：
Al－3e→Al3e+ (4)
在碱性条件下Al3e++3OH－→Al(OH)3 (5)
在酸性条件下Al3e++3H2O→Al(OH)3+3H+ (6)；
同时，水的电解还有氧气放出：
2H2O－4e→O2+4H+ (7)；
在阴极发生如下反应：
2H2O+2e→H2+2OH－ (8)。
所述的阴极为惰性电极，包括但不限于钢板、铜板或石墨。
步骤二：步骤一中絮凝后的出水进入到膜过滤池13内，出水透过膜组件22进行膜过滤，最后打开1号分组管19、2号分组管20、3号分组管21和产水管17上的出水阀门，过滤后出水在重力或通过外力抽吸方式的方式经产水管17排出。
所述的膜组件22由聚偏氟乙烯超滤膜组成，聚偏氟乙烯超滤膜为聚偏氟乙烯(PVDF)帘式膜，膜平均孔径为0.05um。
在产水过程中，悬浮架24在膜过滤池13内随水流自由浮动，脱去膜组件22表面的泥层，在产水的同时，脱泥协同进行。
对比例1：本对比例中不设置电解池2，而直接在原水中添加市售的絮凝剂，具体的添加量视原水水质而定。其他实验条件均与实施例1中相同。
对比例2：本对比例中絮凝池7内不设置“S”形通道。其他实验条件均与实施例1中相同。
表1：实施例1与对比例1-2对原水絮凝前/后的水质对比；
*混凝沉淀15-20min后取上清液测定。
从表1中可以看出，实施例1中采用网格絮凝方式(设置“S”形通道)对原水进行预絮凝，使原水中颗粒与絮凝剂相互碰撞，形成大而密实絮体，预混凝效果优异；同时采用电絮凝的方式，在不需要投加任何氧化剂或还原剂的同时保证絮凝效果，因此不会引入新的阴离子杂质破坏絮凝效果。而在对比例1中，由于额外添加絮凝剂，尽管具有比较良好的絮凝效果，但同时引入的阴离子杂质还是会影响絮凝效果。在对比例2中，由于没有设置“S”形通道，缺少了原水中颗粒与絮凝剂的碰撞效果，因此仅依靠电絮凝产生微絮凝剂的方式对原水进行絮凝，絮凝效果就要差很多。
实施例2：超滤膜组件的高效清洗方法，按以下步骤进行：
反洗过程中，关闭原水进水口1和产水管17上的阀门，打开排泥管15上的阀门，采用膜内气洗-膜外气洗、膜内气洗-膜内水洗、膜外气洗-膜内水洗或膜内气洗-膜外气洗-膜内水洗的方式，对膜组件22进行清洗；
采用膜内气洗-膜外气洗时，打开膜内气洗管14以及1号分组管19、2号分组管20和3号分组管21上的阀门，气体进入到膜组件22的内部，对膜内进行气洗；同时打开膜外气洗管16上的阀门，气体通过曝气孔16-1进入到膜过滤池13内，通过气体扰动水体，对膜组件22表面附着的污染物进行气洗；
采用膜内气洗-膜内水洗时，打开膜内气洗管14以及1号分组管19、2号分组管20和3号分组管21上的阀门，气体进入到膜组件22的内部，对膜内进行气洗；同时打开水洗管18上的阀门，清洗水进入到膜组件22的内部，对膜内同步进行水洗；
采用膜外气洗-膜内水洗时，打开膜外气洗管16上的阀门，气体通过曝气孔16-1进入到膜过滤池13内，通过气体扰动水体，对膜组件22表面附着的污染物进行气洗；同时打开水洗管18上的阀门，清洗水进入到膜组件22的内部，对膜内进行水洗；
采用膜内气洗-膜外气洗-膜内水洗时，打开膜内气洗管14以及1号分组管19、2号分组管20和3号分组管21上的阀门，气体进入到膜组件22的内部，对膜内进行气洗；同时打开膜外气洗管16上的阀门，气体通过曝气孔16-1进入到膜过滤池13内，通过气体扰动水体，对膜组件22表面附着的污染物进行气洗；同时打开水洗管18上的阀门，清洗水进入到膜组件22的内部，对膜内同步进行水洗；
在对膜组件22进行气洗或水洗时，可对1号分组管19、2号分组管20和3号分组管21进行同步清洗或单独清洗；
在对膜组件22进行气洗或水洗时，开启1号推流器25-1和2号推流器25-2或3号推流器25-3和4号推流器25-4，通过悬浮架24带动膜组件22顺时针或逆时针旋转，对附着在膜组件22表面的污染物进行协同脱除；
对于浊度低及藻类含量低的水质，膜组件22的反洗周期为2d，气洗和/或水洗的时间为2h；对于藻类含量高的水质，膜组件22的反洗周期为2h，气洗和/或水洗的时间为15s。
对比例3：本对比例中只对膜组件22进行膜内气洗。其他实验条件均与实施例2中相同。
对比例4：本对比例中只对膜组件22进行膜外气洗。其他实验条件均与实施例2中相同。
对比例5：本对比例中只对膜组件22进行膜内水洗。其他实验条件均与实施例2中相同。
表2：实施例2与对比例3-5对膜组件进行清洗后膜组件的水通量恢复情况；
Claims (10)
1.一种基于超滤膜的膜法水处理装置，其特征在于所述的膜法水处理装置包括电解池(2)、絮凝池(7)、若干个挡板、膜过滤池(13)、膜组件(22)、悬浮架(24)和若干个推流器(25)；
所述的电解池(2)的一侧设置有原水进水口(1)，电解池(2)内设置有阴极(3)和阳极(4)，所述的阴极(3)通过导线与电源(5)的负极电连接，所述的阳极(4)通过导线与电源(5)的正极电连接，所述的阳极(4)为金属电极；
所述的电解池(2)的出水口通过管路与絮凝池(7)底部的絮凝池进水口(6)连通，絮凝池(7)内设置有若干个挡板，相邻的挡板的进、出水口交错设置，絮凝池(7)的进水口与出水口之间形成“S”形通道，且出水口设置在絮凝池(7)的上部，絮凝池(7)的出水口通过管路与膜过滤池(13)的过滤池进水口(12)连通；
所述的膜过滤池(13)内设置有若干组膜组件(22)，膜组件(22)的上端设置在悬浮架(24)上，所述的悬浮架(24)悬浮在膜过滤池(13)内，悬浮架(24)的中心处设置有转轴(23)，悬浮架(24)的四个角处均设置有推流器(25)；所述的膜过滤池(13)的一侧分别设置有膜内气洗管(14)和产水管(17)，所述的膜组件(22)的下方设置有分组管，所述的膜内气洗管(14)的出气口分别与产水管(17)的进水口和分组管连通，水洗管(18)的进水口通过管路与分组管连通；所述的膜组件(22)的下方设置有膜外气洗管(16)，所述的膜外气洗管(16)上均布有曝气孔(16-1)，所述的膜过滤池(13)的底部设置有排泥管(15)。
2.根据权利要求1所述的一种基于超滤膜的膜法水处理装置，其特征在于所述的电源(5)为直流电源。
3.根据权利要求1所述的一种基于超滤膜的膜法水处理装置，其特征在于所述的金属电极为铁电极或铝电极，所述的阴极为惰性电极，包括但不限于钢板、铜板或石墨。
4.根据权利要求1所述的一种基于超滤膜的膜法水处理装置，其特征在于所述的絮凝池(7)内设置有1号挡板(8)和2号挡板(10)两个挡板，所述的1号挡板(8)的顶部设置有1号挡板进水口(9)，所述的2号挡板(10)的底部设置有2号挡板进水口(11)，所述的絮凝池(7)的絮凝池进水口(6)依次通过1号挡板进水口(9)和2号挡板进水口(11)与膜过滤池(13)顶部的过滤池进水口(12)连通。
5.根据权利要求1所述的一种基于超滤膜的膜法水处理装置，其特征在于所述的膜过滤池(13)内设置有三组膜组件(22)，三组膜组件(22)的下方分别设置有1号分组管(19)、2号分组管(20)和3号分组管(21)，所述的膜内气洗管(14)的出气口、产水管(17)的进水口和水洗管(18)的进水口均与1号分组管(19)、2号分组管(20)和3号分组管(21)连通。
6.根据权利要求1所述的一种基于超滤膜的膜法水处理装置，其特征在于所述的悬浮架(24)的四个角处设置的推流器依次为1号推流器(25-1)、2号推流器(25-2)、3号推流器(25-3)和4号推流器(25-4)，1号推流器(25-1)和2号推流器(25-2)以及3号推流器(25-3)和4号推流器(25-4)对角设置，1号推流器(25-1)和2号推流器(25-2)顺时针旋转，3号推流器(25-3)和4号推流器(25-4)逆时针旋转。
7.根据权利要求1或5所述的一种基于超滤膜的膜法水处理装置，其特征在于所述的膜组件(22)由柔性有机超滤膜组成。
8.利用如权利要求1-7任意一项所述的基于超滤膜的膜法水处理装置的水处理方法，其特征在于该水处理方法按以下步骤进行：
步骤一：先打开原水进水口(1)上的阀门，原水进入到电解池(2)内，在电场的作用下，阳极(4)铁电极或铝电极形成微絮凝剂铁或铝的氢氧化物，对原水进行初步絮凝；然后，原水进入到絮凝池(7)内，在经过“S”形通道的过程中，原水在“S”形通道形成的涡漩作用下，原水和微絮凝剂进一步絮凝；原水在絮凝池(7)内“S”形通道的水力停留时间为10～30min；
步骤二：步骤一中絮凝后的出水进入到膜过滤池(13)内，出水透过膜组件(22)进行膜过滤，最后打开1号分组管(19)、2号分组管(20)、3号分组管(21)和产水管(17)上的出水阀门，过滤后出水在重力或通过外力抽吸方式的方式经产水管(17)排出。
9.根据权利要求8所述的利用基于超滤膜的膜法水处理装置的水处理方法，其特征在于在产水过程中，悬浮架(24)在膜过滤池(13)内随水流自由浮动，脱去膜组件(22)表面的泥层，在产水的同时，脱泥协同进行。
10.超滤膜组件的高效清洗方法，其特征在于该清洗方法按以下步骤进行：
反洗过程中，关闭原水进水口(1)和产水管(17)上的阀门，打开排泥管(15)上的阀门，采用膜内气洗-膜外气洗、膜内气洗-膜内水洗、膜外气洗-膜内水洗或膜内气洗-膜外气洗-膜内水洗的方式，对膜组件(22)进行清洗；
采用膜内气洗-膜外气洗时，打开膜内气洗管(14)以及1号分组管(19)、2号分组管(20)和3号分组管(21)上的阀门，气体进入到膜组件(22)的内部，对膜内进行气洗；同时打开膜外气洗管(16)上的阀门，气体通过曝气孔(16-1)进入到膜过滤池(13)内，通过气体扰动水体，对膜组件(22)表面附着的污染物进行气洗；
采用膜内气洗-膜内水洗时，打开膜内气洗管(14)以及1号分组管(19)、2号分组管(20)和3号分组管(21)上的阀门，气体进入到膜组件(22)的内部，对膜内进行气洗；同时打开水洗管(18)上的阀门，清洗水进入到膜组件(22)的内部，对膜内同步进行水洗；
采用膜外气洗-膜内水洗时，打开膜外气洗管(16)上的阀门，气体通过曝气孔(16-1)进入到膜过滤池(13)内，通过气体扰动水体，对膜组件(22)表面附着的污染物进行气洗；同时打开水洗管(18)上的阀门，清洗水进入到膜组件(22)的内部，对膜内进行水洗；
采用膜内气洗-膜外气洗-膜内水洗时，打开膜内气洗管(14)以及1号分组管(19)、2号分组管(20)和3号分组管(21)上的阀门，气体进入到膜组件(22)的内部，对膜内进行气洗；同时打开膜外气洗管(16)上的阀门，气体通过曝气孔(16-1)进入到膜过滤池(13)内，通过气体扰动水体，对膜组件(22)表面附着的污染物进行气洗；同时打开水洗管(18)上的阀门，清洗水进入到膜组件(22)的内部，对膜内同步进行水洗；
在对膜组件(22)进行气洗或水洗时，可对1号分组管(19)、2号分组管(20)和3号分组管(21)进行同步清洗或单独清洗；
在对膜组件(22)进行气洗或水洗时，开启1号推流器(25-1)和2号推流器(25-2)或3号推流器(25-3)和4号推流器(25-4)，通过悬浮架(24)带动膜组件(22)顺时针或逆时针旋转，对附着在膜组件(22)表面的污染物进行协同脱除；
对于浊度低及藻类含量低的水质，膜组件(22)的反洗周期为1～3d，气洗和/或水洗的时间为1～2h；对于藻类含量高的水质，膜组件(22)的反洗周期为1.5～2h，气洗和/或水洗的时间为10～15s。
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