CN202741009U

CN202741009U - 一种浸没式超滤膜池

Info

Publication number: CN202741009U
Application number: CN 201220408137
Authority: CN
Inventors: 张增荣; 郑国兴; 肖敏杰; 钟燕敏; 邬亦俊; 于正丰; 方以清
Original assignee: Shanghai Municipal Engineering Design Insitute Group Co Ltd
Current assignee: Shanghai Municipal Engineering Design Insitute Group Co Ltd
Priority date: 2012-08-17
Filing date: 2012-08-17
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2022-08-17

Abstract

本实用新型涉及一种浸没式超滤膜池，包括进水渠，该进水渠通过进水闸门与该膜池的配水渠相连，配水渠通过进水堰与膜池主体连接，膜池主体内设有多组膜堆，每组膜堆顶部设有集水管和曝气管，其特征在于所述集水管通过滤后水母管与清水渠连接，滤后水母管和清水渠之间设置有清水阀门和抽吸泵，曝气管通过曝气主管和气反冲洗控制阀与气反冲洗系统连接，滤后水母管还通过水反冲洗切换阀门和化学洗循环切换阀门分别与水反冲洗系统和化学洗循环系统连接。本实用新型为尽可能简化管路和阀门系统，将化学洗循环及废水排放系统与膜池出水系统、水反冲洗系统、气反冲洗系统等管路布置进行综合考虑，部分管路和阀门实现共用，具有高度的集成性。

Description

一种浸没式超滤膜池

技术领域

本实用新型涉及一种浸没式超滤膜池，具体涉及浸没式超滤膜池中各种阀门和管路的设置。

背景技术

超滤膜工艺被誉为第三代给水处理方法，能够有效地保障出水的浊度，能够完全去除水中的细菌、藻类、两虫，还能去除部分病毒。近年来随着我国采用PVC材料优质超滤膜的成功研制，使超滤膜处理工艺的建设和运行成本大幅下降。常用的超滤膜柱有管式、中空纤维、板框式和卷式等，目前市政供水中通常采用中空纤维膜，依照膜过滤时，膜前原液和膜后透过液与膜的内外相对位置关系，中空纤维超滤膜又分为内压式和外压式两种。在工程实际应用中，超滤膜组件包括柱状膜（又称容器式膜或管式膜）和浸没式膜两种形态，其中柱状膜是指将膜元件（将膜及其支撑体还有水通道材料等部件做成一体）收装在容器里，作为膜组件使用的方式。容器式膜一般用泵向容器内部压入待过滤水，可以承受的压力较高。容器式膜既可以是内压式，也可以是外压式；浸没式超滤膜是指将中空纤维膜浸入水槽或水池中，依靠前后的水位差或者抽吸泵进行过滤的一种膜形式，浸没式膜都属于外压式。

浸没式膜系统在运行过程中，原水中的颗粒物会逐渐累积在膜的外表面，从而使过滤系统的跨膜压差增加，此时超滤系统要停止过滤并进行周期性的反洗。反洗过程就是一方面将超滤产水反向透过膜、同时在膜堆底部通过气冲擦洗膜丝表面以去除沉积物，反洗结束后将膜池中的废液排出。

除日常水冲洗和空气擦洗之外，超滤膜运行一段时间后会产生由于堵塞而造成的过滤性能下降的现象，此时需要进行膜的化学清洗。膜化学清洗包括维护性化学清洗和恢复性化学清洗两个过程。维护性清洗即化学强化反洗，采用适当的化学药剂溶液浸泡超滤膜丝，以减缓超滤膜的深层污染，维持超滤系统通量；当维护性化学清洗不足以恢复膜的过滤性能时，应当进行恢复性化学清洗。恢复性化学清洗又可分为碱洗和酸洗两个过程，两者的先后顺序和药剂选择因膜自身条件而异。

超滤膜的化学清洗方式可以分为在线清洗和离线清洗两种，所谓在线清洗，是指超滤膜在化学清洗时所处的位置与其在正常过滤时所处的位置相同；而所谓的离线清洗，是指将超滤膜拆离其过滤时所处的位置，将其置于专门设立的膜化学清洗池内进行清洗的一种方式。同离线清洗相比，在线清洗优势明显：一方面在膜清洗环节无需再进行膜组的拆卸、吊装、安装和管路连接这一冗杂过程，大大减轻了水厂工作人员的工作量，提高了超滤膜的过滤工作时间，有利于提高超滤膜产水量；另一方面，不再需要单独设置膜化学清洗池，一定程度上降低了工程投资，而且有利于保持膜处理车间的整洁和美观，不易对膜造成二次污染，同时也避免了超滤膜组在拆卸和吊装时发生不可恢复的损坏。

目前，国内外建设的城市超滤膜水厂愈来愈多，规模也愈来愈大，并呈加速发展趋势。在这些水厂中，既有用容器式超滤膜的，也有用浸没式超滤膜的。而在化学清洗方面，由于容器式超滤膜通量相对较大，化学洗周期短、操作频繁，且容器式超滤膜密封性和整体性较强，此外，容器式超滤膜膜面积小、化学洗用药量少，因此容器式超滤膜多采用在线清洗方式；而浸没式超滤膜通量相对较低，化学洗尤其是恢复性化学洗周期较长，且膜面积大、化学洗用药量多，此外，浸没式超滤膜池一般设管廊，为避免管廊内各类管路纷繁芜杂，目前实际工程中的浸没式超滤膜多采用离线清洗方式。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种浸没式超滤膜池，使浸没式超滤膜池管廊内各类管路、阀门得到最大程度的简化，管廊内布置整洁而紧凑。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种浸没式超滤膜池，包括进水渠，该进水渠通过进水闸门与该膜池的配水渠相连，配水渠通过进水堰与膜池主体连接，膜池主体内设有多组膜堆，每组膜堆顶部设有集水管和曝气管，其特征在于所述集水管通过滤后水母管与清水渠连接，滤后水母管和清水渠之间设置有清水阀门和抽吸泵，曝气管通过曝气主管和气反冲洗控制阀与气反冲洗系统连接，滤后水母管还通过水反冲洗切换阀门和化学洗循环切换阀门分别与水反冲洗系统和化学洗循环系统连接。在膜池主体侧面下部设有排水闸门与溢流排水部分的排水渠连接，膜池主体侧面底部还设有废液排出口和废液排出控制阀，所述废液排出口通过化学洗循环泵与化学洗循环系统连接。

在滤后水母管上，且位于水反冲洗切换阀门和化学洗循环切换阀门之间设置有维护性化学清洗加药点，化学洗循环泵和化学洗循环系统之间设置有恢复性化学清洗加注点。所述化学洗循环系统包括化学洗循环总管和化学洗循环管，该浸没式超滤膜池设有NaClO原液加药管、HCl原液加药管、NaOH原液加药管，维护性化学清洗加药点设有维护性NaClO原液加注阀，所述NaClO原液加药管通过维护性NaClO原液加注阀与滤后水母管连接，恢复性化学清洗加注点包括恢复性NaClO原液加注阀、恢复性HCl原液加注阀和恢复性NaOH原液加注阀，所述NaClO原液加药管、HCl原液加药管和NaOH原液加药管分别通过恢复性NaClO原液加注阀、恢复性HCl原液加注阀和恢复性NaOH原液加注阀与化学洗循环管连接。所述浸没式超滤膜池设有中间管廊，所述清水渠位于中间管廊的底部，所述化学洗循环系统的循环总管和水反冲洗系统的反冲洗总管设于中间管廊的走道板以下、清水渠以上的空间内，且清水渠设2道，中间用混凝土隔墙分开，以保证其中单格膜池故障停用时不至于导致整座膜池停水。

本实用新型为尽可能简化管路和阀门系统，将化学洗循环及废水排放系统与膜池出水系统、水反冲洗系统、气反冲洗系统等管路布置进行综合考虑，部分管路和阀门实现共用，即：将现有技术中的膜池滤后清水抽吸泵与膜池药洗进水泵共用，将膜池恢复性化学清洗循环泵与膜池化学洗废液放空泵共用，将膜池废液排出控制阀与膜池化学洗循环进液阀共用，将膜池滤后清水母管与膜池反冲洗水母管、膜池化学洗循环出水母管共用，将膜池化学洗循环总管与膜池化学洗废液排放总管共用。因此，本实用新型的优点在于使得管廊内的管路和阀门得以简化，并使管廊内布置得整洁而紧凑。

附图说明

图1为本实用新型的浸没式超滤膜池局部平面图。

图2为本实用新型的浸没式超滤膜池剖面图。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本实用新型作进一步描述。

浸没式超滤膜池化学清洗所选药剂种类、清洗周期、清洗时间等与原水水质、运行环境、膜设备自身条件等因素有关，可参考膜厂家提供的参数，但最终需由中试研究成果确定。本实用新型以维护性清洗采用次氯酸钠（NaClO）溶液，恢复性清洗按先碱洗后酸洗的顺序，酸洗采用盐酸（HCl）溶液，碱洗采用氢氧化钠（NaOH）溶液和次氯酸钠（NaClO）溶液，且在次氯酸钠溶液排放过程中用亚硫酸钠（Na₂SO₃）溶液中和为例来说明浸没式超滤膜池膜在线化学清洗的过程。

如图所示，一种浸没式超滤膜池，包括进水部分、膜池主体、溢流排水部分和中间管廊等，其中进水部分由进水渠1、进水闸门2、活性炭颗粒拦截格网3、配水渠4和进水堰5组成，溢流排水部分由溢流堰22、溢流渠28、溢流管26、排水渠6和排水管27组成。进水渠1通过每格膜池的进水闸门2与该膜池的配水渠4相连，在进水闸门2和配水渠4中间设有拦截活性炭颗粒的格网3，防止活性炭颗粒进入膜池后对膜丝造成损伤。配水渠4通过进水堰5与膜池主体连接，进水堰5上设有高度可调的不锈钢堰板以保证每格膜池进水均匀，膜池内设有多组膜堆8，每组膜堆8顶部设有集水管10和曝气管21，单格膜池的多根集水管10通过滤后水母管11和清水阀门15与清水渠18连接，清水渠18共设2道，中间用混凝土隔墙分开，以保证其中1格膜池故障停用时不至于导致整座膜池停水。单格膜池的多根曝气管21通过曝气主管20和气反冲洗控制阀37与气反冲洗系统20连接。进水渠1通过溢流堰22与溢流排水部分的溢流渠28连接，并最终通过溢流管26排出膜池，溢流排水部分的排水渠6通过排水闸门7与膜池主体连接，排水渠6末端接排水管27。

此外，在滤后水母管11和清水渠18之间设置有清水阀门15和抽吸泵17，化学洗循环系统13和滤后水母管11之间设有化学洗循环切换阀门14，水反冲洗系统12和滤后水母管11之间设有水反冲洗切换阀门16，化学洗循环系统的循环总管33和水反冲洗系统的总管34设于中间管廊走道板与清水渠18之间的空间内。膜池主体远离中间管廊一侧的侧面下部设有排水闸门7与溢流排水部分的排水渠6连接，膜池主体靠近中间管廊一侧的侧面底部还设有废液排出口23，所述废液排出口23通过废液排出控制阀门24和化学洗循环泵19与化学洗循环系统13连接。浸没式超滤膜池采用在线化学清洗，只需通过滤后水母管11、水反冲洗系统12、化学洗循环系统13和清水收集系统25四者之间的合理切换来达到膜堆化学洗的目的，而无需将膜堆吊离膜池，也无需设置独立的化学洗水池。

在单格膜池的滤后水母管11上，且位于水反冲洗切换阀门16和化学洗循环切换阀门14之间设置有维护性化学清洗加药点，单格膜池的循环泵19和化学洗循环系统13之间设置有恢复性化学清洗加注点。

该浸没式超滤膜池还设有NaClO原液加药管29、HCl原液加药管30、NaOH原液加药管31，维护性化学清洗加药点设有维护性NaClO原液加注阀和加注泵，所述NaClO原液加药管29通过维护性NaClO原液加注阀与滤后水母管11连接，恢复性化学清洗加注点包括恢复性NaClO原液加注阀和加注泵、恢复性HCl原液加注阀和加注泵以及恢复性NaOH原液加注阀和加注泵，所述NaClO原液加药管29、HCl原液加药管30和NaOH原液加药管31分别通过恢复性NaClO原液加注阀、恢复性HCl原液加注阀和恢复性NaOH原液加注阀与化学洗循环泵19后的化学洗循环管连接。

所述化学洗循环系统的循环总管33还与废水排放管35通过废液放空总阀32连接，废水排放管35上设有Na₂SO₃加注点36，该Na₂SO₃加注管上设有Na₂SO₃原液加注阀门。

所述各种药液加注阀、进水闸门2、排水闸门7及清水阀15、化学洗循环切换阀14、气反冲洗控制阀37、水反冲洗切换阀16、废液排出控制阀24、废液放空总阀32等均为气动（或电动）型，图中所示的其余阀门均为手动型，且为常开。本实用新型通过合理切换上述的气动（或电动）闸门和阀门实现浸没式超滤膜池的在线维护性化学清洗和恢复性化学清洗，并对浸没式超滤膜池的正常过滤、反向清洗等过程与膜在线化学清洗之间的关系进行了周密、细致的考虑，尽可能简化管路和阀门系统，最大程度实现管路及切换阀门的共用。浸没式超滤膜池各个工作过程对阀门、闸门和其它主要设备的操控描述，详见下文。

浸没式超滤膜池正常过滤时，关闭排水闸门7，打开进水闸门2，待膜池内水位上升至设定的正常过滤水位后，开启抽真空系统9使膜丝内形成一定的真空度，此时开启抽吸泵17至设定频率，并开启清水阀门15，其余气动（或电动）阀门均关闭，膜池开始正常过滤；正常过滤运行至设定的反冲洗条件达到时，关闭膜池进水闸门2使水位下降至预设高度，关闭抽吸泵17和清水阀门15，开启气反冲洗控制阀37后启动鼓风机，使超滤膜进入单独气反冲洗状态，持续到预设时间后，继续保持鼓风机开启状态，在气冲的同时开启膜池反冲洗水泵、开启水反冲洗切换阀16进行水反冲洗，气、水联合反冲洗达到预设时间后，先后关闭水反冲洗切换阀16、反冲洗水泵、鼓风机和气反冲洗控制阀37，之后开启排水闸门7，进行反冲洗废水排放，排放至预设水位后，关闭膜池排水闸门7，打开进水闸门2，再次进入正常过滤过程。膜池反冲洗过程中，除过程中提到的气动（或电动）阀门、闸门按照要求进行开关操作外，其余气动（或电动）阀门均关闭。

超滤膜组正常过滤和气水反冲洗直至达到维护性清洗的预设条件时，需进行维护性清洗。关闭进水闸门2和清水阀门15，开启排水闸门7使膜池内水位下降至预设水位，关闭排水闸门7，打开清水阀门15，利用该格膜池对应的抽吸泵17反转向膜池内灌注清水，至膜池内水位上升至设定的膜池正常过滤水位，同时开启维护性NaClO原液加注阀，开启维护性NaClO加注泵向膜池反冲洗进水管路中投加维护性NaClO原液，进药达到预设时间后，使整个膜池的NaClO溶液在进水（清水）和进药（NaClO 原液）过程结束后最终浓度保持在设定值，关闭反转的抽吸泵17、清水阀门15、维护性NaClO原液加注阀门和维护性NaClO加注泵，使膜堆在NaClO溶液中浸泡特定时间。维护性化学清洗结束后，需对化学洗废液进行合理排放，开启膜池底部化学清洗废液排出控制阀24，反转打开循环泵19，同时打开废液放空总阀32，放空整格膜池维护性清洗废液后关闭废液排出控制阀24、放空总阀32和循环泵19，在此放空过程中开启Na₂SO₃原液加注阀门和Na₂SO₃加注泵达到预设时间，向膜池维护性清洗废液放空管35中投加Na₂SO₃原液以中和维护性清洗废液中的NaClO，关闭Na₂SO₃原液加注阀门和Na₂SO₃加注泵。为使膜池内维护性化学洗剩余废液排放完全，再次打开清水阀门15，利用抽吸泵17反转以透过膜丝的方式向膜池内灌注清水以清洗维护性清洗管路和膜丝，持续特定时间后关闭抽吸泵17和清水阀门15，开启膜池排水闸门7，放空膜池后关闭排水闸门7，打开膜池进水闸门2，进入正常过滤和反冲洗过程。膜池维护性清洗过程中，除过程中提到的气动（或电动）阀门、闸门按照要求进行开关操作外，其余气动（或电动）阀门均关闭。

超滤膜组正常过滤和气水反冲洗运行较长一段时间后，直至达到恢复性清洗的预设条件时，需进行恢复性清洗。关闭进水闸门2和清水阀门15，开启排水闸门7放空整格膜池后关闭排水闸门7，开启膜池进水闸门2，使膜池内水位上升至预设水位，关闭进水闸门2，开启化学洗循环切换阀14、废液排出控制阀24和循环泵19（此时为正转），同时开启恢复性NaOH原液加注阀及恢复性NaClO原液加注阀、恢复性NaOH加注泵和恢复性NaClO加注泵（所述恢复性NaOH加注泵和恢复性NaClO加注泵的设置方法为现有技术，在此不再赘述），同时向循环管路中投加NaOH原液和恢复性NaClO原液，进药达到预设时间后，使整个膜池的NaOH和NaClO混合溶液在进药（NaOH原液和NaClO原液）过程结束后最终浓度保持在设定值，关闭恢复性NaOH原液加注阀及恢复性NaClO原液加注阀门、恢复性NaOH加注泵、恢复性NaClO加注泵，继续保持循环水泵19正转运行一定时间后关闭化学洗循环切换阀14、废液排出控制阀24和循环水泵19，使膜堆膜丝在NaOH和NaClO混合溶液中浸泡特定时间，开启膜池底部废液排出控制阀24，反转打开膜池循环泵19，同时打开废液放空总阀32，放空整格膜池碱洗废液后关闭废液排出控制阀24、废液放空总阀32和循环泵19，在此过程中开启Na₂SO₃原液加注阀和Na₂SO₃加注泵达到预设时间，向膜池碱洗废液放空管35中投加Na₂SO₃原液以中和碱洗废液中的NaClO，关闭Na₂SO₃原液加注阀和Na₂SO₃加注泵。为使膜池内恢复性化学洗剩余废液排放完全，打开膜池底部的废液排出控制阀24、清水阀门15、水反冲洗切换阀16、并利用抽吸泵17反转和循环泵19正转从废液排出控制阀24向膜池内灌注清水以清洗碱洗后的管路，持续一定时间后关闭清水阀门15、水反冲洗切换阀16、反转的抽吸泵17和正转的循环泵19，保持废液排出控制阀24开启，并反转打开循环泵19，同时打开废液放空总阀32，再次放空膜池后关闭废液排出控制阀24、废液放空总阀32和循环泵19，碱洗结束。

碱洗完毕后进行酸洗，酸洗过程同碱洗过程类似，只是不需要在酸洗废液放空过程中投加Na₂SO₃原液。即在碱洗后保持清水阀门15和排水闸门7关闭，开启膜池进水闸门2，使膜池内水位上升至预设水位，关闭进水闸门2，开启化学洗循环切换阀14、废液排出控制阀24和循环泵19（此时为正转），开启恢复性HCl原液加注阀和恢复性HCl加注泵（所述恢复性HCl加注泵的设置方法也为现有技术，在此不再赘述），同时向循环管路中投加HCl原液，进药达到预设时间后，使整个膜池的HCl溶液在进药过程结束后最终浓度保持在设定值，关闭恢复性HCl原液加注阀及恢复性HCl加注泵，继续保持循环水泵19运行一定时间后关闭化学洗循环切换阀14、废液排出控制阀24和循环水泵19，使膜堆膜丝在HCl溶液中浸泡特定时间，开启膜池底部废液排出控制阀24，反转打开循环泵19，同时打开废液放空总阀32，放空整格膜池碱洗废液后关闭废液排出控制阀24、废液放空总阀32和循环泵19。碱洗和酸洗完成后打开膜池进水闸门，进入正常过滤和反冲洗过程。膜池恢复性清洗过程中，除过程中提到的气动（或电动）阀门、闸门按照要求进行开关操作外，其余气动（或电动）阀门均关闭。

可见，本实用新型中对浸没式超滤膜池实现了在线化学清洗，且该化学清洗的设置方法既可以达到顺利对超滤膜进行在线维护性清洗和恢复性清洗的目的，又丝毫不影响超滤膜的正常过滤和气水反冲洗等过程。同时，本实用新型将膜池滤后清水抽吸泵与膜池药洗进水泵（17）共用，将膜池恢复性化学清洗循环泵与膜池化学洗废液放空泵（19）共用，将膜池废液排出控制阀与膜池化学洗循环进液阀（24）共用，将膜池滤后清水母管与膜池水反冲洗母管、膜池化学洗循环出水母管（11）共用，将膜池化学洗循环总管与膜池化学洗废液排放总管（33和35）共用，使浸没式超滤膜池管廊内各类管路、阀门得到最大程度的简化，并使管廊内布置整洁而紧凑，具有高度的集成性。

Claims

1.一种浸没式超滤膜池，包括进水渠，该进水渠通过进水闸门与该膜池的配水渠相连，配水渠通过进水堰与膜池主体连接，膜池主体内设有多组膜堆，每组膜堆顶部设有集水管和曝气管，其特征在于所述集水管通过滤后水母管与清水渠连接，滤后水母管和清水渠之间设置有清水阀门和抽吸泵，曝气管通过曝气主管和气反冲洗控制阀与气反冲洗系统连接，滤后水母管还通过水反冲洗切换阀门和化学洗循环切换阀门分别与水反冲洗系统和化学洗循环系统连接。

2.按权利要求1所述的一种浸没式超滤膜池，其特征在于在膜池主体侧面下部设有排水闸门与溢流排水部分的排水渠连接，膜池主体侧面底部还设有废液排出口和废液排出控制阀，所述废液排出口通过化学洗循环泵与化学洗循环系统连接。

3.按权利要求2所述的一种浸没式超滤膜池，其特征在于在滤后水母管上，且位于水反冲洗切换阀门和化学洗循环切换阀门之间设置有维护性化学清洗加药点，化学洗循环泵和化学洗循环系统之间设置有恢复性化学清洗加注点。

4.按权利要求3所述的一种浸没式超滤膜池，其特征在于所述化学洗循环系统包括化学洗循环总管和化学洗循环管，该浸没式超滤膜池设有NaClO原液加药管、HCl原液加药管、NaOH原液加药管，维护性化学清洗加药点设有维护性NaClO原液加注阀，所述NaClO原液加药管通过维护性NaClO原液加注阀与滤后水母管连接，恢复性化学清洗加注点包括恢复性NaClO原液加注阀、恢复性HCl原液加注阀和恢复性NaOH原液加注阀，所述NaClO原液加药管、HCl原液加药管和NaOH原液加药管分别通过恢复性NaClO原液加注阀、恢复性HCl原液加注阀和恢复性NaOH原液加注阀与化学洗循环管连接。

5.按权利要求1所述的一种浸没式超滤膜池，其特征在于所述浸没式超滤膜池设有中间管廊，所述清水渠位于中间管廊的底部，所述化学洗循环系统的循环总管和水反冲洗系统的反冲洗总管设于中间管廊的走道板以下、清水渠以上的空间内，且清水渠设2道，中间用混凝土隔墙分开。