CN201249106Y - 中空纤维滤膜的化学清洗装置 - Google Patents

Abstract

一种中空纤维滤膜的化学清洗装置，包括药桶、正向清洗泵、止回阀及自控阀门，药桶、正向清洗泵、止回阀及自控阀门与待清洗膜组件间由管道连接；药桶出口管道连接正向清洗泵进水口，正向清洗泵出水管道经止回阀接待清洗膜组件进水口；膜组件回流水口经设自控阀门管道回药桶；膜组件透过水出口经自控阀门通药桶；还包括药桶、反向清洗动力机构、止回阀及自控阀门；药桶、反向清洗动力机构、止回阀及自控阀门与待清洗膜组件间由管道连接；药桶出口由管道与反向清洗动力机构进口连接，反向清洗动力机构出口经设止回阀管道与待清洗膜组件透过水出口连接；待清洗膜组件透过水出口还由设自控阀门的管道通药桶，用以提高对污染的中空纤维膜组件化学清洗效果。

Description

中空纤维滤膜的化学清洗装置

技术领域

本实用新型涉及中空纤维滤膜的清洗装置，尤其涉及一种可以使化学清洗液往复通过滤膜膜壁进行清洗的中空纤维滤膜的化学清洗装置。

背景技术

近年来，中空纤维滤膜普遍应用在微污染水源水的净化、中水回用、城市污水处理与回用、反渗透脱盐工艺的前处理等领域。但是，如何有效地控制膜污染、降低控制膜污染的成本、延长膜组件的使用寿命对于中空纤维滤膜大规模推广应用具有十分重要的意义。众所周知，中空纤维滤膜在运行时，滤膜不可避免地要受到污染，滤液中的截留物会沉积在滤膜表面，截留的污物会堵塞膜孔，大分子物质及胶体会逐渐吸附到滤膜表面形成凝胶层，菌胶团类等颗粒物质会沉积到滤膜表面形成泥饼层，这些截留物的沉积都会增大滤膜的过滤阻力，使滤膜通量显著下降或者跨膜压差显著上升，从而影响中空纤维滤膜系统长期运行的稳定性。通过采用错流过滤、合适的工作通量(次临界通量)过滤、在过滤操作过程间歇进行水力反冲洗、气水混合冲洗等措施去除部分截留污物，使滤膜系统能够在较长的时间内有效运行。但是，膜系统在长期运行中，污染是逐步积累的，截留物中的有机污物和胶体污染仍将逐步造成膜孔堵塞，一些无机盐类也会在膜表面及膜壁内部结垢，造成过滤所需压力逐步上升，膜通量的逐步下降。只有使用化学药品进行清洗，才使膜性能得到有效恢复。所以采用化学清洗是彻底清除滤膜污染、恢复滤膜过滤能力的最有效的措施，也是维持膜组件中滤膜长期稳定运行所必需的。现有的中空纤维膜装置都包括化学清洗结构。

化学清洗是使用一定浓度的特定种类的化学药剂配制的清洗溶液对滤膜进行清洗，化学药剂可以是酸、碱、氧化剂、还原剂、表面活性剂及其混合配制制剂等。

参阅图1所示，现有中空纤维滤膜的化学清洗装置，包括供放置化学清洗药液的药桶11、正向清洗泵12、止回阀14以及自控阀门15和16；药桶11、正向清洗泵12、止回阀14以及自控阀门15和16与待清洗的膜组件13之间通过管道连接；药桶11出口管道连接正向清洗泵12的进水口，正向清洗泵12的出水管道经止回阀14连接待清洗的膜组件13进水口；膜组件13回流水口经设有自控阀门16的管道流回到药桶11；膜组件13的透过水出口经设有自控阀门15的管道通往药桶11，从而构成正向清洗工作回路。

参阅图1所示，现有中空纤维滤膜的化学清洗装置，其清洗时，先将配制好的化学清洗液放入药桶11内，启动正向清洗泵12，打开自控阀门15，关闭自控阀门16时，化学清洗液通过止回阀门14进入膜组件，再通过自控阀15流回药桶11，从而实现对膜组件13滤膜表面的冲刷清洗；打开自控阀门16，关闭自控阀门15时，化学清洗液通过止回阀门14而进入膜组件13内，再通过自控阀16流回药桶11，实现透过滤膜而对膜的清洗；当自控阀门15和16均打开时，化学清洗液通过止回阀门14进入膜组件13内，再通过自控阀15、16流回药桶11，实现部分化学清洗液对膜组件13滤膜表面的冲刷清洗，部分化学清洗液透过滤膜对膜的清洗。在关闭正向清洗泵12以及各个自控阀门15和16时，可以使化学清洗液停留在膜组件13内，对滤膜浸泡，让化学清洗液和截留物有充分时间进行反应，实现对膜表面的浸泡清洗。以上清洗，膜上的污染物部分与清洗药品反应分解，部分从膜表面脱离而留在药桶11的清洗液内，最后排放。

由上述可知，现有中空纤维滤膜的化学清洗装置，可以通过化学清洗的方法，将滤膜表面沉积的截留物从滤膜表面洗脱，提高滤膜通量，达到恢复滤膜工作性能，延长滤膜使用寿命的功效。然而，任何清洗都不能将污染物完全清除，滤膜的堵塞衰减是不可避免的。寻找更有效的化学清洗装置，尽可能的延长滤膜的使用寿命，是膜应用中的重要课题。

在中空纤维膜的清洗中，反向清洗，既让清洗液从过滤反向的相反方向透过膜面，特别有效。这是由于污染物和凝胶层是过滤过程中，在泵的压力作用下逐步在膜表面沉积形成，一般的正向清洗，只能起冲刷的作用，而反向清洗，则是从膜的透过一侧加压，让清洗液反向通过膜面，对污染物和凝胶层起到剥离作用，冲洗下来的污物随反洗水排出系统。中空纤维膜本身结构具有能够耐受反向压力的性能，能够使用反向清洗这种有效的清洗手段，这也是中空纤维膜优于其他形式过滤膜的主要特点之一。

然而，现有中空纤维膜的化学清洗装置不能实现反洗手段的主要原因是，化学清洗药液体积有限，清洗需要一定的时间，因此清洗药液需要在循环中使用，如果在使用反向循环清洗，化学清洗药液将会产生膜滤过一侧的污染。

参阅图1所示，现有中空纤维滤膜的化学清洗装置，若要控制化学清洗液进行反向清洗时，则必须增加一条工作回路和阀门17和阀门18(如图1中虚线所示)，使用时将阀门18关闭阀门17打开，然而这样的工作回路是不能实施的，因为增加这样(图1中虚线所示)的工作回路，进行反向清洗，将会使清洗时冲刷下来的截留物进入药桶11内，导致化学清洗液的污染，受到污染的化学清洗液再经正向清洗泵12循环到滤膜的滤过侧，将对滤膜的滤过侧造成二次污染，而这样的污染是不允许的。因此，现有中空纤维滤膜的化学清洗装置只能实施正向单向清洗作业。对于中空纤维滤膜表面沉积的截留物，单向清洗效果不能完全和彻底，难以保证滤膜工作性能回复到原始的水平，这样就会使一部分截留的污染物长期积累堵塞在滤膜表面，导致滤膜工作性能逐步衰减，甚至失去使用价值。

有鉴于此，本实用新型在试验基础上设计出能够实现化学清洗液往复通过滤膜壁面进行清洗，使清洗效果更为理想的中空纤维滤膜的化学清洗装置。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于克服现有产品存在的上述缺点，而提供一种中空纤维滤膜的化学清洗装置，其在原有结构的基础上增加一个由药桶、反洗泵以及自控阀门构成的清洗工作回路，可以避免从滤膜表面清洗下来的截留物对滤膜滤过侧的污染，使化学清洗液能够往复通过滤膜而实现对滤膜的往复冲刷，有效提高清洗效果，延长膜组件的使用寿命。

本实用新型的目的是由以下技术方案实现的。

本实用新型中空纤维滤膜的化学清洗装置，用于对污染了的中空纤维膜组件进行化学清洗，其包括供放置化学清洗药液的药桶11、正向清洗泵12、止回阀14以及自控阀门15和16，该药桶11、正向清洗泵12、止回阀14以及自控阀门15和16与待清洗的膜组件13之间由管道连接；该药桶11出口管道连接正向清洗泵12的进水口，正向清洗泵12的出水管道经止回阀14连接待清洗的膜组件13进水口；膜组件13回流水口经设有自控阀门16的管道回到药桶11；膜组件13的透过水出口经设有自控阀门15的管道通往药桶11；其特征在于：还包括药桶21、反向清洗动力机构22、止回阀23以及自控阀门24；该药桶21、反向清洗动力机构22、止回阀23以及自控阀门24与待清洗的膜组件13之间由管道连接；该药桶21的出口由管道与反向清洗动力机构22的进口连接，反向清洗动力机构22出口经设有止回阀23的管道与待清洗膜组件13的透过水出口连接；待清洗膜组件13的透过水出口还由一条由设有自控阀门24的管道通往药桶21。

前述的中空纤维滤膜的化学清洗装置，其中药桶21内设有液位自动控制器25。

前述的中空纤维滤膜的化学清洗装置，其中反向清洗动力机构22为泵或者空气压缩机构。

本实用新型中空纤维滤膜的化学清洗装置的有益效果，保留了现有清洗装置具有的功效，即，启动正向清洗泵12后，打开自控阀门16，关闭自控阀门15时，化学清洗液通过止回阀门14而实现对膜组件13滤膜表面的冲刷清洗以及打开自控阀门16，关闭自控阀门15时，化学清洗液通过止回阀门14而进入膜组件13内，实现透过滤膜而对膜的清洗；自控阀门15和16均打开时，化学清洗液通过止回阀门14，实现部分化学清洗液对膜组件13滤膜表面的冲刷清洗，部分化学清洗液透过滤膜而对膜的清洗；关闭正向清洗泵12以及各个自控阀门15和16时，可以使化学清洗液停留在膜组件13内，对滤膜浸泡，让化学清洗液和截留物有充分时间进行反应，实现对膜表面的浸泡清洗。增加了一个药桶21、一台反洗泵22、一台止回阀23、一台自动阀门24和液位自动控制器25，增加了化学清洗液反向通过滤膜表面进行清洗的功效。使用时，先关闭自控阀门15、16，启动正向清洗泵12，打开自控阀24，让清洗药液透过滤膜进入药桶21，再进行反向清洗操作。反向清洗时，关闭正向清洗泵12，开反洗泵22，关闭自控阀门24，打开自控阀门16，使化学清洗液进入膜组件13的透过水口内，透过膜面，从回流口流回药桶11，不仅能冲脱膜表面淤积的截留物，对渗入到滤膜壁内空隙中的截留物液也具有较好的溶出效果，大大提高对滤膜的清洗效果。另外，反向清洗使用的化学清洗液是经过膜组件13过滤而进入药桶21内，可以保证滤膜滤过侧始终干净无污染，避免了从滤膜表面清洗下来的污物对滤膜滤过侧的污染，克服了现有技术中反向清洗液污染的问题。正向清洗和反向清洗可以自动往复交替进行直至规定时间。

附图说明：

图1为现有中空纤维滤膜的化学清洗装置结构示意图。

图2为本实用新型中空纤维滤膜的化学清洗装置结构示意图。

图中主要标号说明

现有技术部分：11 药桶、12 正向清洗泵、13 待清洗的膜组件、14 止回阀门、15 自控阀门、16 自控阀门；

本实用新型部分：21 药桶、22 反洗泵、23 止回阀门、24 自控阀门、25液位自动控制器。

具体实施方式

参阅图2所示，本实用新型中空纤维滤膜的化学清洗装置结构，是用于对污染了的中空纤维膜组件进行化学清洗，其包括供放置化学清洗药液的药桶11、正向清洗泵12、止回阀14以及自控阀门15和16，该药桶11、正向清洗泵12、止回阀14以及自控阀门15和16与待清洗的膜组件13之间由管道连接；该药桶11出口管道连接正向清洗泵12的进水口，正向清洗泵12的出水管道经止回阀14连接待清洗的膜组件13进水口；膜组件13回流水口经设有自控阀门16的管道回到药桶11；膜组件13的透过水出口经设有自控阀门15的管道通往药桶11；其特征在于：还包括药桶21、反向清洗动力机构22、止回阀23以及自控阀门24；该药桶21、反向清洗动力机构22、止回阀23以及自控阀门24与待清洗的膜组件13之间由管道连接；该药桶21的出口由管道与反向清洗动力机构22的进口连接，反向清洗动力机构22出口经设有止回阀23的管道与待清洗膜组件13的透过水出口连接；待清洗膜组件13的透过水出口还由一条由设有自控阀门24的管道通往药桶21。

本实用新型中空纤维滤膜的化学清洗装置，其中，药桶21内设有液位自动控制器25；反向清洗动力机构22为泵或者空气压缩机构。

图中各部件之间的连线为液体管道，13为膜组件的简化结构，方框表示膜组件外壳，下端为进水口，上端为透过水口，左侧为回流水出口，方框中的斜线表示过滤膜，左下方表示膜原水一侧，右上方表示透过水一侧。

参阅图2所示，本实用新型中空纤维滤膜的化学清洗装置，其清洗时，先将配制好的化学清洗液放入药桶11内，启动正向清洗泵12；打开自控阀门16，关闭自控阀门15和自控阀门24时，化学清洗液通过止回阀门14进入膜组件13，再经自动阀15流出膜组件，循环回到药桶11，从而实现对滤膜表面的冲刷清洗；打开自控阀门15，关闭自控阀门16和自控阀门24时，化学清洗液通过止回阀门14而进入膜组件13内，透过膜表面经自控阀门15回到药桶，实现透过滤膜而对膜的清洗；当自控阀门15和16均打开时，自控阀门24关闭时，化学清洗液通过止回阀门14，实现部分化学清洗液对膜组件13滤膜表面的冲刷清洗，部分化学清洗液透过滤膜而对膜的清洗。在关闭正向清洗泵12以及自控阀门15、16和24时，可以使化学清洗液停留在膜组件13内，对滤膜浸泡，让化学清洗液和截留物有充分时间进行反应，实现对膜表面的浸泡清洗。

所用化学清洗的药品、浓度、液量、清洗时间根据欲清洗膜的污染状况、污染程度和膜的数量需要确定。

以上为保留的现有技术正向清洗的功效。本实用新型结构的改进之处是增加了反向清洗的结构，从而具有可以使化学清洗液往复进行清洗的功效，其在正常清洗的基础上，可以关闭自控阀门15和16，开启自控阀门24，在正向清洗泵12的作用下，使化学清洗液进入膜组件13内，然后透过滤膜进入药桶21内，当药桶21中的化学清洗液上升到规定的高度液位时，药桶21内的液位自动控制器25工作，控制正向清洗泵12和自控阀门24关闭，自控阀门15打开，开启反向清洗泵22，使滤过的清洁化学清洗液经过止回阀门23从膜元件上口进入膜组件13内，并从膜过滤的相反方向对滤膜进行冲洗，让冲洗后的化学清洗液经自控阀门15回到药桶11内，冲洗下来膜表面的污物流入药桶11内；当药桶21内的化学清洗液下降到规定的低度液位时，液位自动控制器25工作，控制反向清洗泵22关闭，完成一个往复清洗循环，同时打开自控阀门24，关闭自控阀门15，正向清洗泵12启动，开始下一次往复清洗动作，重复往复直至设定的往复清洗时间。期间让化学清洗液能够往复多次通过滤膜而进行双向冲洗，反向清洗所用的药液都是经过膜过滤的清洁药液，保证了膜透过侧的洁净，使滤膜的化学清洗效果大大提高，能有效延长膜组件的使用寿命。

使用本实用新型中空纤维滤膜的化学清洗装置对经多年使用通量严重下降更换下来的旧滤膜进行过清洗试验，该旧膜虽经多次化学清洗，透水通量仍不到初始通量的40％，不能满足生产要求而更换下来，使用本清洗装置进行清洗实验，结果表明，本实用新型中空纤维滤膜的化学清洗装置的清洗是十分有效的，经多次化学清洗仍不能有效恢复通量的老旧滤膜，在使用本化学清洗装置清洗后，通量恢复到初始通量的75至80％，达到完全可以继续使用的效果。这样可提高中空纤维膜的使用寿命，极大的降低膜系统的运行成本，节约资源，符合可持续发展战略需要。

本实用新型中空纤维滤膜的化学清洗装置对滤膜的正向清洗步骤和反向清洗步骤为交错式进行。

本实用新型中空纤维滤膜的化学清洗装置实施例中涉及的自控阀门、止回阀门、液位自动控制器、泵以及化学清洗液均为市售产品，其工作原理和使用方法均为现有技术，其他未说明的内容也为现有技术，故不再进行赘述。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (3)

1、一种中空纤维滤膜的化学清洗装置，包括供放置化学清洗药液的药桶(11)、正向清洗泵(12)、止回阀(14)以及自控阀门(15)和(16)，该药桶(11)、正向清洗泵(12)、止回阀(14)以及自控阀门(15)和(16)与待清洗的膜组件(13)之间由管道连接；该药桶(11)出口管道连接正向清洗泵(12)的进水口，正向清洗泵(12)的出水管道经止回阀(14)连接待清洗的膜组件(13)进水口；膜组件(13)回流水口经设有自控阀门(16)的管道回到药桶(11)；膜组件(13)的透过水出口经设有自控阀门(15)的管道通往药桶(11)；其特征在于：还包括药桶(21)、反向清洗动力机构(22)、止回阀(23)以及自控阀门(24)；该药桶(21)、反向清洗动力机构(22)、止回阀(23)以及自控阀门(24)与待清洗的膜组件(13)之间由管道连接；该药桶(21)的出口由管道与反向清洗动力机构(22)的进口连接，反向清洗动力机构(22)出口经设有止回阀(23)的管道与待清洗膜组件(13)的透过水出口连接；待清洗膜组件(13)的透过水出口还由一条由设有自控阀门(24)的管道通往药桶(21)。

2、根据权利要求1所述的中空纤维滤膜的化学清洗装置，其特征在于，所述药桶(21)内设有液位自动控制器(25)。

3、根据权利要求1所述的中空纤维滤膜的化学清洗装置，其特征在于，所述反向清洗动力机构(22)为泵或者空气压缩机构。

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