专利名称：具有多组膜组件的膜分离装置及其运行方法
技术领域：
本发明涉及一种膜分离技术，尤其涉及一种具有多组膜组件的膜分离装置及其运行方法。
背景技术：
随着人们生活水平的提高，人们对饮用水的要求不断提高，所谓的纯净水、太空水或净化水已进入人们的日常生活。而且，生产和工业用水，如生化、医药、食品、调料等领域对水的净化度要求也越来越高。近年来人们开发研制的微滤和超滤膜技术用于水质的净化，正适应了这种需要，并且取得了良好的实际效果。其中尤以外压中空纤维膜使用得最多。这是因为外压中空纤维膜(以下简称膜)具有单位体积内装填膜的面积最大，可去除原水中的藻类，微生物和胶体物质等多种悬浮物，并且净化纯度高等优点。但在实际应用中，膜的内腔、孔隙及外壁由于各种悬浮物的滞留、淤积而使膜的透水通量迅速下降，甚至堵塞而不能正常工作。因此对膜的清洗是膜应用技术不可缺少重要组成部分。
申请人已经就膜清洗技术申请了多件专利，其中一件是“外压中空纤维膜分离装置及其使用方法”(公开号为CN1333080A)。该项申请主要在膜组件的结构和水流线路设计方面作了重要改进，很好地解决了膜的在线高效清洗问题。但它仍存在着不足该膜装置中膜组件的外部管路设计尚不完善。另外一件是“中空纤维膜分离装置及其使用方法”(CN1347752A)。该项申请主要对膜装置中膜组件的外部管路设计进行了完善，设计了化学清洗回路和双反洗回路以及旁路。但是，在每一个循环周期内，随着膜装置进行过滤，膜逐渐被污染，膜装置产水量逐步下降，即产水量不稳定；自动在线清洗后，膜装置产水量变大、过滤压力低，而在线清洗前，膜装置产水量少、过滤压力高。在使用中，为保证某一产水量，只能按每一个循环周期清洗前的产水量来设定，这样就会造成自动在线清洗后，膜装置产水量过大。同时，系统的水量平衡不好。因此必须对中空纤维膜分离装置及其运行方法作进一步的改进。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述提出的问题，提供一种自动在线清洗前后产水量波动小、水量均衡的中空纤维膜分离装置及其运行方法。
本发明提供一种中空纤维膜分离装置，包括膜组件、控制阀、压力表、泵、空气压缩机、循环罐以及连接管路等部件，其特征在于，还包括设置至少两组膜组件，每组膜组件都连接有液体流入管路，液体流出管路，循环回流管路，放空管路，其中液体流入管路上还管接有排污管路、空气供应管路，液体流出管路上还管接有化学清洗回流管路和液体供应管路以及反洗管路；组与组之间的膜组件的连接管路进行并联连接；液体供应管路管接于液体流出管路和反洗罐之间，其上设置第一流量传感器，用于自动控制恒定的产水量。
本发明还提供一种中空纤维膜分离装置的运行方法，其特征在于包括如下步骤工作状态启动设置在液体流入管路上的工作泵；调节设置在液体供应管路上的第一流量传感器为指定流量；工作时间10～60分钟；第一组膜组件的第一清洗状态其他组膜组件继续工作状态，第一组膜组件停止工作进入清洗状态，通过气体供应管路向其供应气体，调节第一流量传感器为原指定流量的(N-1)/N，N为膜组件的组数；启动反洗管路上的反洗泵；调节反洗管路流量，使得每组膜组件中，每支膜组件的反洗水量为0.2～6t/h；启动加药计量泵，通过加药口向系统加药；清洗时间10～60秒钟；第一组膜组件的第二清洗状态关闭气体供应管路；调节反洗管路流量，使得每组膜组件中，每支膜组件的反洗水量为2～6t/h；关闭加药计量泵；清洗时间10～60秒钟；第一组膜组件的排污状态关闭反洗泵；关闭加药计量泵；排污时间5～60秒钟；第一组膜组件进行清洗后，继续工作状态，进行第二组膜组件的清洗，步骤与第一组膜组件的清洗步骤相同；第二组膜组件清洗完成后，进行其他组的清洗。
以上是本发明装置的第一实施方式运行方法，对于第二实施方式，不同的反洗流量是通过自动阀15、16与手动阀的预先调节来实现。
通过本发明提供膜分离装置及运行方法，不仅可以使产水量稳定、波动小，还可以省去旁路管路。
图1是本发明装置的第一实施方式整体结构示意图；图2是本发明装置的第二实施方式整体结构示意图。
具体实施例方式
下面结合附图及实施例进一步详细叙述本发明。
本发明设计的中空纤维膜分离装置的膜组件设置有两组，也可以扩展为多组，但是作为实施方式，附图1、2中给出具有两组膜组件21，22的管路连接情况。应当理解膜分离装置也可以设计成具有多组膜组件，相应地，也可以具有多排。多组或多排膜组件的管路连接方法及运行方法可以参考实施例给出的两组膜组件连接方式及运行方法。
本发明设计的分离装置中，多组膜组件中的每一组膜组件都管接有多条管路。首先详细描述每一组膜组件所管接的管路。以膜组件21为例，其直接管接的管路有液体流入管路，液体流出管路，循环回流管路，放空管路，其中液体流入管路上还管接有排污管路、空气供应管路，液体流出管路上还管接有化学清洗回流管路和液体供应管路以及反洗管路。下面详细描述各管路与膜组件的连接关系。
其中，上述液体流入管路管接在循环罐28与膜组件21的下端口18之间，用于向膜组件提供液体，上述液体流入管路上设置有手动阀门、工作泵29、压力继电器30、自动阀门2。手动阀用于用于初始运行时控制操作，进入自动控制时，通过自动阀2控制对膜组件21的液体供应。压力继电器的作用是，当压力继电器超压时，自动进入清洗状态。在液体流入管路与膜组件的下端口18进行管接之前的管路位置上，管接有通向系统外的排污管路，排污管路上管接有自动阀6。在液体流入管路与膜组件的下端口18进行管接之前的管路位置上，还管接有用于供应压缩空气的空气供应管路，压缩空气从空气储罐通过气体流量计、电磁阀门14的控制，在第一清洗状态向膜组件供应空气。
循环回流管路管接在膜组件21的上侧口46与循环罐28之间，该循环回流管路上设置有自动控制阀4和手动控制阀以及压力表，手动控制阀和压力表都是在系统初始运行时调节系统压力、出水量，进入自动控制后，只通过自动阀进行进行控制。在膜组件21的上侧口46上与循环回流管路贯通连接的是放空管路，放空管路上设置有自动阀8，放空阀33，但是也可以如图2所示，两个放空阀合二为一，不设置单另的放空阀。
液体流出管路管接在连接膜组件21的上端口45上，用于从膜组件末端排出液体；液体流出管路的末端分为两个支路，一路是与反洗罐连接的液体供应管路，通过手动阀20控制与另一管路之间进行的切换，该液体供应管路上设置有第一流量传感器，用于实现自动控制整台膜装置工作时产水量恒定。另外一路是化学清洗回流管路，用于在进行化学清洗时使清洗液循环流动，上述化学清洗回流管路上设置有用于进行切换的切换阀门19。
本发明设计的分离装置中，如图1所示，上述液体流出管路末端分为两个支路以前的管路位置上还设置有反洗管路，上述反洗管路与反洗罐34进行管接，管路上设置有反洗泵35、第二流量传感器42、压力表、自动阀12以及加药口36。该管路通过第二流量传感器42预置调反洗流量。反洗管路还可以如图2所示，设置成通过双管路手动预置调反洗流量不设置第二流量传感器，通过两组阀门组并联起来构成的阀门组再与流量计连接，通过手动完成调节流量。图1的通过流量传感器预置调反洗流量与图2的双管路手动预置调反洗流量区别是在线反洗具体操作方式不同，效果与目的相同。
循环罐的下端还连接有低位排放阀。
下面详细描述两组膜组件之间的管路连接关系。
为了充分利用管路上的设备，本发明采用管路一分为二或合二为一的方式。下面以膜组件21、22的液体流入管路为例详细说明设计思路。每一组膜组件21、22分别管接有与循环罐相连的液体流入管路。该管路上设置有手动阀、工作泵29、压力继电器30、自动阀。为了充分利用管路上设置的手动阀、压力泵、压力继电器，两条液体流入管路共用具有这些设备的管路部分。除了共用部分，液体流入管路一分为二，一路通过自动阀2控制，与膜组件21管接，另一路通过自动阀1的控制与膜组件22管接。
基于相同的设计思路，为了共用化学清洗回流管路和液体供应管路，管接于膜组件21上端口45的液体流出管路和管接于膜组件22的上端口25的液体流出管路分别经过各自的自动阀10、9后，两条管路合而为一，再管接化学清洗回流管路和液体供应管路。
管接于膜组件21的上侧口46的循环回流管路和管接于膜组件22上侧口26的循环回流管路分别通过各自的压力表和阀门3、4以及手动阀门的控制后，合而为一，与循环罐进行管接。
反洗管路经过手动阀、反洗泵35、第二流量传感器42、压力表、加药口36后，一分为二，分别通过自动阀12、11与膜组件21的液体流出管路和膜组件22的液体流出管路相管接。在图2所示的另外一种反洗管路连接中，反洗管路经过手动阀、反洗泵35、双管路手动调节阀门组、流量计37、压力表、加药口36后，一分为二，分别通过自动阀12、11与膜组件21的液体流出管路和膜组件22的液体流出管路相管接。
下面详细描述膜分离装置的阀门运行步骤。在实施例中，为了说明上的简练，在提到各种用途的阀门时，简称为阀门X(阀门的附图标记号)。
2)第一组膜组件的第一清洗状态打开阀门2、4、7、10、11、13，关闭阀门1、3、5、6、8、9、12；关闭电磁阀14；调节流量传感器Flux1为原指定流量的(N-1)/N，N为膜组件的组数；启动反洗泵；调节流量传感器Flux2为流量0.2～6t/h(每组中，每支膜组件的反洗水量)；启动加药计量泵，通过加药口36向系统加氧化剂；清洗时间10～60秒钟。
3)第一组膜组件的第二清洗状态打开阀门2、4、5、7、10、11，关闭阀门1、3、6、8、9、12；关闭电磁阀13、14；调节流量传感器Flux1为原指定流量的(N-1)/N，N为膜组件的组数；启动反洗泵；调节流量传感器Flux2为流量2～6t/h(每组中，每支膜组件的反洗水量)；关闭加药计量泵；清洗时间10～60秒钟。
4)第一组膜组件的排污状态打开阀门2、4、5、7、10，关闭阀门1、3、6、8、9、11、12；关闭电磁阀13、14；调节流量传感器Flux1为原指定流量的(N-1)/N，N为膜组件的组数；关闭反洗泵；关闭加药计量泵；排污时间5～60秒钟。第一组膜组件进行清洗后，继续工作状态，进行第二组膜组件的清洗。
5)第二组膜组件的第一清洗状态打开阀门1、3、8、9、12、14，关闭阀门2、4、5、6、7、10、11；关闭电磁阀13；调节流量传感器Flux1为原指定流量的(N-1)/N，N为膜组件的组数；启动反洗泵；调节流量传感器Flux2为流量0.2～6t/h(每组中，每支膜组件的反洗水量)；启动加药计量泵；清洗时间10～60秒钟。
6)第二组膜组件的第二清洗状态打开阀门1、3、6、8、9、12，关闭阀门2、4、5、7、10、1 1；关闭电磁阀1 3、14；调节流量传感器Flux1为原指定流量的(N-1)/N，N为膜组件的组数；启动反洗泵；调节流量传感器Flux2为流量2～6t/h(每组中，每支膜组件的反洗水量)；关闭加药计量泵；清洗时间10～60秒钟。
7)第二组膜组件的排污状态打开阀门1、3、6、8、9，关闭阀门2、4、5、7、10、11、12；关闭电磁阀13、14；调节流量传感器Flux1为原指定流量的(N-1)/N，N为膜组件的组数；关闭反洗泵；关闭加药计量泵；排污时间5～60秒钟。
8)回到工作状态。
采用本发明如图2所示的膜分离装置，其中配备24支6英寸膜组件，按下述工艺步骤进行运行1)工作状态打开气动蝶阀阀门1、2、3、4、9、10，关闭气动蝶阀阀门5、6、7、8、11、12、15、16；关闭电磁阀13、14；启动工作泵；调节流量传感器Flux1为指定流量；工作时间30分钟。
2)第一组膜组件的第一清洗状态打开阀门2、4、7、10、11、13、15，关闭阀门1、3、5、6、8、9、12、16；关闭电磁阀14；调节流量传感器Flux1为原指定流量的一半；启动反洗泵；调节反洗流量为4t/h；启动加药计量泵；清洗时间20秒钟。
3)第一组膜组件的第二清洗状态打开阀门2、4、5、7、10、11、15、16，关闭阀门1、3、6、8、9、12；关闭电磁阀13、14；调节流量传感器Flux1为原指定流量的一半；启动反洗泵；调节反洗流量为28t/h；关闭加药计量泵；清洗时间20秒钟。
4)第一组膜组件的排污状态打开阀门2、4、5、7、10，关闭阀门1、3、6、8、9、11、12、15、16；关闭电磁阀13、14；调节流量传感器Flux1为原指定流量的一半；关闭反洗泵；关闭加药计量泵1；排污时间10秒钟。
5)第二组膜组件的第一清洗状态打开阀门1、3、8、9、12、14、15，关闭阀门2、4、5、6、7、10、11、16；关闭电磁阀13；调节流量传感器Flux1为原指定流量的一半；启动反洗泵；调节反洗流量为4t/h；启动加药计量泵；清洗时间20秒钟。
6)第二组膜组件的第二清洗状体打开阀门1、3、6、8、9、12、15、16，关闭阀门2、4、5、7、10、11；关闭电磁阀13、14；调节流量传感器Flux1为原指定流量的一半；启动反洗泵；调节反洗流量为20～40t/h；关闭加药计量泵；清洗时间20秒钟。
7)第二组膜组件的排污状态打开阀门1、3、6、8、9，关闭阀门2、4、5、7、10、11、12、15、16；关闭电磁阀1 3、14；调节流量传感器Flux1为原指定流量的一半；关闭反洗泵；关闭加药计量泵；排污时间10秒钟。
8)回到工作状态。
权利要求
1.一种具有多组的中空纤维膜分离装置，包括膜组件、控制阀、压力表、泵、空气压缩机、循环罐以及连接管路等部件，其特征在于设置至少两组膜组件，每组膜组件都连接有液体流入管路，液体流出管路，循环回流管路，放空管路，其中液体流入管路上还管接有排污管路、空气供应管路，液体流出管路上还管接有化学清洗回流管路和液体供应管路以及反洗管路；组与组之间的膜组件的连接管路进行并联连接；液体供应管路管接于液体流出管路和反洗罐之间，其上设置第一流量传感器，用于自动控制恒定的产水量。
2.根据权利要求1所述的中空纤维膜分离装置，其特征在于上述液体流入管路管接在循环罐与膜组件的下端口之间；上述液体流入管路上设置有手动阀门、工作泵、自动阀门；在液体流入管路与膜组件的下端口进行管接之前的管路位置上，管接有通向系统外的排污管路，排污管路上管接有自动阀；在液体流入管路与膜组件的下端口进行管接之前的管路位置上，还管接有用于供应压缩空气的空气供应管路，压缩空气从空气储罐通过气体流量计、电磁阀门的控制，在第一清洗状态向膜组件供应空气；循环回流管路管接在膜组件的上侧口与循环罐之间，该循环回流管路上设置有自动控制阀和手动控制阀以及压力表；放空管路在膜组件的上侧口与循环回流管路贯通连接，放空管路上设置有自动阀，放空阀；或者是两个放空阀合二为一，不设置单另的放空阀；液体流出管路管接在连接膜组件的上端口，用于从膜组件末端排出液体；液体流出管路的末端管接两个支路，一路是与反洗罐连接的上述液体供应管路；另外一路是化学清洗回流管路。
3.根据权利要求1或2所述的中空纤维膜分离装置，其特征在于上述液体流出管路末端管接两个支路以前的管路位置上还设置有反洗管路，上述反洗管路与反洗罐进行管接，管路上设置有反洗泵、第二流量传感器、压力表、自动阀以及加药口；上述第二流量传感器用于预置调反洗流量。
4.根据权利要求1或2所述的中空纤维膜分离装置，其特征在于反洗管路设置成通过双管路手动预置调反洗流量，通过两组阀门组并联起来构成的阀门组再与流量计连接，通过手动完成调节流量。
5.根据权利要求3所述的中空纤维膜分离装置，其特征在于液体流入管路上还设置有压力继电器，其作用是，当压力继电器超压时，自动进入清洗状态。
6.根据权利要求4所述的中空纤维膜分离装置，其特征在于液体流入管路上还设置有压力继电器，其作用是，当压力继电器超压时，自动进入清洗状态。
7.一种中空纤维膜分离装置的运行方法，其特征在于包括如下步骤工作状态启动设置在液体流入管路上的工作泵；调节设置在液体供应管路上的第一流量传感器为指定流量；工作时间10～60分钟；第一组膜组件的第一清洗状态其他组膜组件继续工作状态，第一组膜组件停止工作进入清洗状态，通过气体供应管路向其供应气体，调节第一流量传感器为原指定流量的(N-1)/N，N为膜组件的组数；启动反洗管路上的反洗泵；调节反洗管路，使得每组膜组件中，每支膜组件的反洗水量为0.2～6t/h；启动加药计量泵，通过加药口向系统加药；清洗时间10～60秒钟；第一组膜组件的第二清洗状态关闭气体供应管路；调节反洗管路流量，使得每组膜组件中，每支膜组件的反洗水量为2～4t/h；关闭加药计量泵；清洗时间10～60秒钟；第一组膜组件的排污状态关闭反洗泵；关闭加药计量泵；排污时间5～60秒钟；第一组膜组件进行清洗后，继续工作状态，进行第二组膜组件的清洗，步骤与第一组膜组件的清洗步骤相同；第二组膜组件清洗完成后，进行其他组的清洗。
8.根据权利要求7所述的中空纤维膜分离装置的运行方法，其特征在于第二清洗状态是通过设置在反洗管路上的第二流量传感器预置调反洗流量。
9.根据权利要求7所述的中空纤维膜分离装置的运行方法，其特征在于第二清洗状态是通过设置在反洗管路上的双管路手动预置调反洗流量。
全文摘要
一种具有多组膜组件的膜分离装置及其运行方法，设置至少两组膜组件，每组膜组件都连接有液体流入管路，液体流出管路，循环回流管路，放空管路，其中液体流入管路上还管接有排污管路、空气供应管路，液体流出管路上还管接有化学清洗回流管路和液体供应管路以及反洗管路；组与组之间的膜组件的连接管路进行并联连接；液体供应管路上设置第一流量传感器，用于自动控制恒定的产水量。分离装置的工作步骤为工作状态、第一组膜组件的第一清洗状态、第一组膜组件的第二清洗状态、第一组膜组件的排污状态，第一组膜组件进行清洗后，继续工作状态，进行第二组膜组件的清洗，步骤与第一组膜组件的清洗步骤相同；第二组膜组件清洗完成后，进行其他组的清洗。
文档编号B01D61/18GK1480247SQ0212963
公开日2004年3月10日 申请日期2002年9月6日 优先权日2002年9月6日
发明者吕晓龙 申请人:天津膜天膜工程技术有限公司