CN204625267U

CN204625267U - 浸没式重力膜过滤装置

Info

Publication number: CN204625267U
Application number: CN201520231884.1U
Authority: CN
Inventors: 孟广祯
Original assignee: CANPURE EQUIPMENT INTERNATIONAL Ltd
Current assignee: CANPURE EQUIPMENT INTERNATIONAL Ltd
Priority date: 2015-04-17
Filing date: 2015-04-17
Publication date: 2015-09-09
Anticipated expiration: 2025-04-17

Abstract

浸没式重力膜过滤装置，属于膜过滤和污水处理技术领域，适用于膜生物反应器(MBR)污水处理，其特征在于位于膜池外竖直设立的一个产液缓冲管自上而下上分别连接药液溢流管路、药液注入管路、膜装置上产液管、产液管路、产液缓冲管截止阀、和药液回流管路；过滤时膜池内液体在其重力推动下透过膜进入产液缓冲管，通过产液管路产水；清洗时药液循环泵通过药液注入管路将药液注入产液缓冲管，关闭产液缓冲管截止阀，药液经过膜过滤液侧经药液回流管回流，此时液体的跨膜流动通过控制药液回流液位等被抑制。该装置和方法简化了膜过滤系统；优化了膜清洗；并有利于实现过滤和清洗过程的自动化。

Description

浸没式重力膜过滤装置

技术领域

本实用新型涉及液体膜过滤技术领域和污水处理技术领域，特别涉及一种浸没式液体重力膜过滤装置，特别适用于膜生物反应器(MBR)污水处理方法。

技术背景

膜生物反应器(MBR)技术作为新型污水处理技术，已经得到了较为广泛的应用。膜过滤技术也逐渐被广泛地用于自来水处理，更为节能和运行方便的膜过滤技术也是膜技术也将为自来水处理提供可靠的技术方法。

MBR膜的主要种类有中空纤维、编织管强化毛细管(简称毛细管)、板框式和管式四类。由于中空纤维和毛细管MBR膜存在断丝脱皮问题和毛发纸屑聚集问题，平板MBR膜和管式MBR膜相对而言，断丝脱皮问题和毛发纸屑聚集问题不严重，但是存在投资过高、运行成本高问题、化学清洗不完全等问题。这些种种问题使得MBR技术面临巨大挑战。如何发挥平板膜的技术优势，减低其投资和运行成本、提高其化学清洗效果是MBR技术的重要出路。

中国专利(201210532170.5)揭示的一种盒式平板膜过滤技术旨在解决平板膜投资和运行成本双高问题。同时采用持久亲水聚四氟乙烯(PTFE)膜使得过滤跨膜压差明显降低，可以实现重力过滤。然而，该专利没有揭示相应的膜系统运行方式方法。

中空纤维膜、毛细管膜和平板膜均可以以浸没方式运行。传统的浸没式膜过滤系统需要负压抽吸泵、真空排气系统、反洗及加药反洗装置、化学清洗装置等，系统较为复杂。

膜在过滤过程中必定会发生污染。如何通过清洗恢复膜通量也是膜过滤技术的重要部分。然而对于浸没式膜过滤装置，传统技术通常是通过向膜过滤液一侧注入化学药品实现对膜的清洗。在膜过滤液侧注入的药品必须置换膜过滤液侧原本存在的液体才能进入膜过滤液侧，即药品的进入必须伴随液体的跨膜过程。药品首先在注入口附近提高浓度，并对该处膜实现有效清洗，此后再注入的药品的大部分均在注入口附近跨膜逸出，因为此处液体的跨膜阻力明显小于注入口远端液体跨过未得到有效清洗膜的阻力。最终结果是只有注入口附近膜得有效清洗，注入口远端膜难以得到有效清洗。对于浸没式平板膜，药品的注入压力非常低，这种注入口远端膜难以得到清洗的现象更为严重。由于注入口远端膜得不到有效清洗，膜系统的过滤效率大大降低，严重时只要约30％的膜正常工作。此时由于正常工作的膜负担过重，会造成膜过滤系统的崩溃。

发明内容

本实用新型要解决浸没式膜过滤工艺较为复杂和膜的清洗效果较差的技术问题，揭示一种简单高效、清洗较完全的浸没式重力膜过滤装置。

浸没式重力膜过滤装置，包括一个膜池、至少一组位于膜池内的膜过滤装置、至少一组曝气装置、位于膜池外竖直设立的一个产液缓冲管、一个产液控制阀、一个产液流量变送器、一个膜清洗药箱、一个药液循环泵、至少一个药品注入口、至少一个药品浓液箱、至少一个加药计量泵、一个产液流量变送器、一个膜池液位变送器、一个产液缓冲管液位变送器、一个清洗药箱液位变送器、至少一个药液浓度变送器、必要的管路、必要的多个调节阀和多个截止阀；所述膜池通过一个膜池溢流管限定了膜池液位L2，所述膜过滤装置有膜装置上产水管和膜装置下产液管，膜装置上产水管和膜装置下产液管在低于膜池液位L2处在A1和A2处分别与所述产水缓冲管连接，在产液缓冲管A1位置以上略高于膜池水位L2处连接所述清洗药箱设有药液回流管，该药液回流管限定了清洗药液最高液位L1，在产液缓冲管上L1以下设有药液注入管路，并依次与药液注入调节阀、药液注入截止阀、药液循环泵和清洗药箱连接，在产液缓冲管上膜装置产液A1和A2之间，自上而下分别设有产液管路、产液缓冲管截止阀、药液回流管路；其中药液回流管路与清洗药箱连接，该连接位置限定了药液回流液位L3，L3略低于膜池水位L2；在清洗药箱上设置清洗药箱溢流管，该溢流管限定了清洗药箱最高液位L4；产液缓冲管上安装所述的产液管液位变送器。

浸没式重力膜过滤装置液体过滤方法包膜过滤过程和膜清洗过程。

通过相应的阀门动作，使膜池内液体在其重力推动下透过膜进入产液缓冲管，并通过产液管路控制产水。利用膜池液位L2与产液缓冲管内液位L5之间的液位差(跨膜压差TMP)实现重力过滤。当跨膜压差增加到设置的最高值时停止给液和产液，自动启动清洗程序。清洗过程中首先是在清洗药箱中配药步骤；其后是药液均化步骤，包括关闭产液缓冲管截止阀，药液循环泵将配好的药液自清洗药箱注入产液缓冲管，此时药液在产液管内的液位L5低于清洗药液最高液位L1，略高于药液回流管液位L3，利用L5与L3之间的液位差之推动药液在膜过滤液侧循环，使药液在膜过滤液侧得到均化；停止药液循环泵可以实现药液浸泡过程；关闭设于药液回流管上的截止阀，开启产液缓冲管截止阀和药液循环泵向产液缓冲管注入药液可以实现双向药液注入跨膜清洗步骤。必要时可以利用药液循环泵出口设置配药系统实现配药和药品补充，适时开启曝气装置对膜表面实现气擦洗。

本实用新型浸没式重力膜过滤装置的突出有益效果包括：实现了限制跨膜压差的控制流量过滤，节省了产液泵和真空排气系统，大大简化了膜过滤系统设置，避免了膜在初始或清洗后阶段产液量过大，快速污染问题和膜清洗不及时间题；实现了在抑制药液跨膜流动前提下，清洗药液在膜过滤液侧的均化，避免了膜清洗存在“死端”问题；实现了在控制跨膜压差前提下的双向施压的均化跨膜清洗过程；有利于实现过滤和清洗过程的自动化。

附图说明

图1浸没式重力膜过滤装置原理示意图

图中：10.膜池，100.膜过滤装置，110.膜装置上产液管，111.上产液软管，112.膜池上产液管，120.膜装置下产液管，121.下产液软管，122.膜池下产液管，130.产液缓冲管，131.产液管道，132.产液流量控制阀，133.产液流量变送器，134.缓冲管截止阀，201.给液截止阀，202.膜池溢流管，203.曝气截止阀，204.排泥阀，211.曝气软管，213.曝气管路，214.污泥排放管路，220.曝气装置，500.清洗药箱，501.药液循环泵，502.药液注入管路，503.配药管路，504.药液溢流管路，510.清洗药箱溢流管，512.药液注入截止阀，513.配药截止阀，522.药液注入调节阀，523.配药调节阀，530.药液注入接口，533.加药计量泵，534.浓药截止阀，535.浓药箱，540.药液回流管路，541.药液回流截止阀，606.膜池液位变送器，602.产液缓冲管液位变送器，606.清洗药箱液位变送器，610.药液浓度变送器，L1.清洗药液最高液位，L2膜池液位，L3药液回流液位，L4.清洗药箱最高液位

具体实施方式

参见图1，浸没式重力膜过滤装置，包括一个膜池(10)、至少一组位于膜池内的膜过滤装置(100)、至少一组曝气装置(220)、位于膜池(10)外竖直设立的一个产液缓冲管(130)、一个产液控制阀(132)、一个产液流量变送器(133)、一膜清洗药箱(500)、一药液循环泵(501)、一产液流量变送器(133)、一个膜池液位变送器(601)、一个产液缓冲管液位变送器(602)、一个清洗药箱液位变送器(606)、至少一个药液浓度变送器(610)、必要的管路、必要的多个调节阀和必要的多个截止阀；

所述膜池(10)上有一个给液截止阀(201)、所述膜池(10)上部高于所述膜装置(100)处有一膜池溢流管(202)、所述膜池溢流管(202)限定了膜池稳定液位L2，所述膜池(10)底部对外设有爆气管路(213)和爆气截止阀(203)、污泥排放管路(214)和排泥阀(204)、穿透所述膜池(10)位于所述膜池(10)上部并位于膜池水位L2以下设有一膜池上产液管(112)，穿透膜池(10)显著低于所述膜池上产液管(112)处设有一膜池下产液管(122)，所述膜池(10)内安装所述膜池液位变送器(601)；

所述膜过滤装置(100)上部设有一个膜装置上产液管(110)、下部设有一个膜装置下产液管(120)，膜装置底部设有所述至少一组曝气装置(220)；所述膜装置上产液管(110)通过上产液软管(111)和所述膜池上产液管(112)与所述产液缓冲管(130)上部连接，所述膜装置下产液管(120)通过下产液软管(121)和所述膜池下产液管(112)与所述产液缓冲管(130)中下部连接；所述至少一个曝气装置(220)通过曝气软管(211)与曝气管路(213)和曝气截止阀(203)连接；

在所述产液缓冲管(130)和所述膜池上产液管(112)连接处A1与所述产液缓冲管(130)和所述膜池下产液管道(122)连接处A2之间设有一个缓冲管截止阀(134)，在该缓冲管截止阀(134)与所述产液缓冲管(130)和所述膜池上产液管(112)连接处A1之间与产液缓冲管相连有一产液管路 (131)，该产液管路(131)的位置L6显著低于膜池液位L2，所述产液管路(131)上设置所述产液缓冲管液位变送器(602)、一个产液流量控制阀(132)和所述产液流量变送器(133)；在所述产液缓冲管(130)上设置一水平并向下连接所述清洗药箱(500)的药液溢流管路(504)，所述药液溢流管路(504)与所述产液缓冲管(130)连接位置限定了清洗药液最高液位L1，所述清洗药液最高液位L1略高于膜池液位L2，在所述产液缓冲管(130)上位于所述缓冲管截止阀(134)之下设置一个药液回流管路(540)，所述药液回流管路(540)与所述清洗药箱(500)连接，所述药液回流管路(540)与清洗药箱(500)连接位置限定了药液回流液位L3，药液回流液位L3略低于膜池液位L2，在所述药液回流管路(540)上安装一个药液回流截止阀(541)；

所述清洗药箱(500)大部分位于所述膜池水位L2以下，所述清洗药箱(500)上安装药箱溢流管(510)，该药箱溢流管(510)限定了清洗药箱最高液位L4，清洗药箱最高液位L4略高于膜池液位L2；在清洗药箱(500)底部连接所述药液循环泵(501)，所述药液循环泵(501)出口设置药液注入管路(502)并与所述产液缓冲管(130)连接，所述药液注入管路(502)上设有药液注入截止阀(512)和药液注入调节阀(522)。

浸没式重力膜过滤装置还包括设于所述药液循环泵(501)出口并与所述清洗药箱(500)连接的配药管路(503)，在所述配药管路(503)上设有一配药截止阀(513)、一个配药调节阀(523)、至少一组加药装置，所述加药装置包括依次连接的一个药品注入接口(530)、一个浓药截止阀(534)、一个加药计量泵(533)和一个浓药液箱(535)。

所述膜池液位L2与产液管路(131)的位置L6之差为0.5-3.5米。这一位差限定了产液最大跨膜压差。

所述清洗药液最高液位L1与膜池液位L2之差为0.1-0.5米。这一位差限定了最大药液跨膜压差。

所述膜池液位L2与上述药液回流液位L3之差为0-0.2米。这一位差限定了药液均化过程中膜池液体透过膜的推动力，而该推动力在此被限制在较低水平以避免药液回流过程中药液的跨膜流动。

浸没式重力膜过滤装置液体过滤方法包括膜过滤过程和膜清洗过程。

膜过滤时关闭药液回流截止阀(541)、药液注入截止阀(512)、配药截止阀(513)和排泥阀(204)，开启给液截止阀(201)、产液缓冲管截至阀(134)和曝气截止阀(203)，待膜池内液体到达膜池液位L2；膜池(10)内液体在其重力推动下透过膜进入产液缓冲管(130)，产液管内产液液位L5逐渐趋于与膜池液位L2持平；逐步开启产液控制阀(132)，产液流出，通过产液流量变送器(133)输出信号控制产液控制阀(132)开度，达到控制产液流量的目的；此时产液缓冲管(130)内产液液位L5由产液缓冲管液位变送器(602)读出；膜池液位L2与产液液位L5之差为膜过滤推动力，即跨膜压差(TMP＝L2-L5)；随膜污染的增加，TMP会逐渐增加到一设定值TMPm，此时启动清洗程序。运行过程中通过控制排泥阀(204)的开关或调节将浓液排出膜池(10)，实现膜池内污泥浓度控制、污泥回流或排放。

所述膜清洗过程包括配药、药液均化、药液浸泡1、跨膜清洗和药液浸泡2五个步骤。

其中配药步骤为关闭或调小产液控制阀(132)、开启药液回流截止阀(541)，过滤液经药液回流管路(540)流入清洗药箱(500)，清洗药箱液位由液位变送器(603)读出，清洗药箱液位达到清洗药箱最高液位L4以下时，关闭产液调节阀(132)、产液缓冲管截至阀(134)、爆气阀(203)和排泥阀(204)，待膜池液位稳定在L2(膜池液位变送器(601)读出)时关闭给液截止阀(201)；开启配药截止阀(513)和配药调节阀(523)，开启药液循环泵(501)，开启浓药截止阀(534)和加药计量泵(533)，浓药液经药液注入口(530)进入清洗药箱(500)，清洗药箱(500)内药液浓度由药液浓度变送器(610)读出，循环加药直至清洗药液箱(500)内药液浓度达到预设的药液浓度高限，停止加药计量泵(533)并关闭浓液截止阀(534)。

其中药液均化步骤为在所述配药步骤基础上开启药液注入截止阀(512)，调节药液注入调节阀(522)和配药控制阀(523)使产水缓冲管(130)内液位L5低于清洗药液最高液位L1、接近膜池液位L2并略高于药液回流管液位L3，此时药液在缓冲产水管液位L5与药液回流管液位L3差之重力推动下在膜过滤液侧循环；由于产水管液位L5和药液回流管液位L3与膜池液位差很小，同时膜过滤液侧流动阻力明显小于液体跨膜的阻力，相对与药液在膜过滤液侧的循环流动，药液的跨膜流动被抑制。由于膜过滤液侧原液的置换流动和少量药液跨膜流动，清洗药箱(500)内的药液浓度会随循环过程降低。当药液浓度变送器(610)读出的清洗药箱(500)内药液浓度降低到设定的药液浓度低限时，开启浓液截止阀(534)和加药计量泵(521)补充药品，通过浓液截止阀(534)和加药计量泵(521)的开关保持清洗药箱(500)内药液浓度稳定在预设范围内。经过一定时间，膜过滤液侧药液通过循环得到均化，此后进入浸泡1步骤。

浸泡1步骤为在所述药液均化步骤基础上停止加药计量泵(521)、停止循环泵(501)，关闭浓液截止阀(534)、关闭配药截止阀(513)、药液注入截止阀(521)和药液回流截止阀(541)，开启产液缓冲管截止阀(134)，适时开启曝气截止阀(203)，通过曝气装置(220)曝气对膜表面实现气擦洗。在浸泡过程中药液与膜池液体发生渗透交换，对膜实现深层清洗。浸泡达到预设时间后，膜清洗进入跨膜清洗步骤。

跨膜清洗步骤为在所述浸泡1步骤基础上开启药液注入截止阀(521)，开启药液循环泵(501)；跨膜清洗步骤中适时通过曝气装置(220)曝气对膜表面实现气擦洗；当由清洗药箱液位变送器(603)读出的清洗药箱(500)液位达到低限时，进入浸泡2步骤。产液缓冲管(131)内液位L5上升，药液在产液缓冲管(131)内液位L5与膜池液位L2液位差重力作用下发生跨膜流动，药液分别经过膜装置上产水管(110)和膜装置下产水管(120)被双向注入膜过滤液侧并跨膜进入膜池(10)，此时可以实现膜及膜表面的反向药洗，此时清洗药液最高液位L1限定了较低的药液反向注入压力，控制了反向跨膜压力和药液跨膜流动速度，前者对于平板膜尤为重要，而后者给跨膜药品更多的化学反应时间。

浸泡2步骤中为在跨膜清洗步骤基础上停止药液循环泵(501)，关闭药液注入阀(512)，并适时通过曝气装置(220)曝气对膜表面实现气擦洗。

此后再次进入过滤过程。

当以上所述的液体是水时以上所述的膜过滤方法即为水过滤方法，当被过滤液体是生物反应液时，上所述的膜过滤方法即为膜生物反应器(MBR)方法。

Claims

1.一种浸没式重力膜过滤装置，其特征在于包括一个膜池(10)、至少一组位于膜池内的膜过滤装置(100)、至少一组曝气装置(220)、位于膜池(10)外竖直设立的一个产液缓冲管(130)、一个产液控制阀(132)、一个产液流量变送器(133)、一个膜清洗药箱(500)、一个药液循环泵(501)、一个产液流量变送器(133)、一个膜池液位变送器(601)、一个产液缓冲管液位变送器(602)、一个清洗药箱液位变送器(606)、至少一个药液浓度变送器(610)、必要的管路、必要的多个调节阀和必要的多个截止阀；

所述膜池(10)上有一个给液截止阀(201)、所述膜池(10)上部高于所述膜装置(100)处有一膜池溢流管(202)、所述膜池溢流管(202)限定了膜池稳定液位L2，所述膜池(10)底部对外设有曝气管路(213)和曝气截止阀(203)、污泥排放管路(214)和排泥阀(204)、穿透所述膜池(10)位于所述膜池(10)上部并位于膜池水位L2以下设有一膜池上产液管(112)，穿透膜池(10)显著低于所述膜池上产液管(112)处设有一膜池下产液管(122)，所述膜池(10)内安装所述膜池液位变送器(601)；

在所述产液缓冲管(130)和所述膜池上产液管(112)连接处A1与所述产液缓冲管(130)和所述膜池下产液管道(122)连接处A2之间设有一个缓冲管截止阀(134)，在该缓冲管截止阀(134)与所述产液缓冲管(130)和所述膜池上产液管(112)连接处A1之间与产液缓冲管相连有一产液管路(131)，该产液管路(131)的位置L6显著低于膜池液位L2，所述产液管路(131)上设置所述产液缓冲管液位变送器(602)、一个产液流量控制阀(132)和所述产液流量变送器(133)；在所述产液缓冲管(130)上设置一水平并向下连接所述清洗药箱(500)的药液溢流管路(504)，所述药液溢流管路(504) 与所述产液缓冲管(130)连接位置限定了清洗药液最高液位L1，所述清洗药液最高液位L1略高于膜池液位L2，在所述产液缓冲管(130)上位于所述缓冲管截止阀(134)之下设置一药液回流管路(540)，所述药液回流管路(540)与所述清洗药箱(500)连接，所述药液回流管路(540)与清洗药箱(500)连接位置限定了药液回流液位L3，药液回流液位L3略低于膜池液位L2，在所述药液回流管路(540)上安装一药液回流截止阀(541)；

所述清洗药箱(500)大部分位于所述膜池水位L2以下，所述清洗药箱(500)上安装药箱溢流管(510)，该药箱溢流管(510)限定了清洗药箱最高液位L4，清洗药箱最高液位L4略高于膜池液位L2；在清洗药箱(500)底部连接所述药液循环泵(501)，所述药液循环泵(501)出口设置药液注入管路(502)并与所述产液缓冲管(130)连接，所述药液注入管路(502)上设有药液注入截止阀(512)和药液注入调节阀(522)；所述浸没式重力过滤膜装置，其特征在于还包括设于所述药液循环泵(501)出口并与所述清洗药箱(500)连接的配药管路(503)，在所述配药管路(503)上设有一个配药截止阀(513)、一个配药调节阀(523)、至少一组加药装置，所述加药装置包括依次连接的一药品注入接口(530)、一个浓药截止阀(534)、一个加药计量泵(533)和一个浓药液箱(535)。

2.根据权利要求1所述的浸没式重力过滤膜装置，其特征在于所述膜池液位L2与产水管路(131)的位置L6之差为0.5-3.5米。

3.根据权利要求1所述的浸没式重力过滤膜装置，其特征在于所述清洗药液最高液位L1与膜池液位L2之差为0.1-0.5米。

4.根据权利要求1所述的浸没式重力过滤膜装置，其特征在于所述膜池液位L2与上述药液回流液位L3之差为0-0.2米。