一种间歇分流式进料控制膜污染方法及其装置与流程

本发明涉及一种间歇分流式进料控制膜污染方法及其装置，属于膜分离工艺领域。

背景技术：

膜污染是指原料液中的微粒、胶体粒子或溶质大分子由于与膜存在物理化学相互作用或机械作用，从而引起原料液中的颗粒物在膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞，使膜的通透水阻力增加，最终导致膜通量降低即分离特性变差的不可逆变化的现象。

公开号为cn106345301a的专利申请公开了一种净水机及其超滤膜组件，超滤膜组件包括滤瓶组件、设置在所述滤瓶组件内的膜丝组件，滤瓶组件设有与所述膜丝组件的外侧膜壁相连通的原水入口和浓水出口，且所述滤瓶组件设有净水出口，所述净水出口与所述膜丝组件的出水端密闭连通；所述超滤膜组件还包括用于控制所述浓水出口导通或截止的控制阀。如此设置，该发明提供的净水机的超滤膜组件，其能够有效解决膜污染严重的问题，但仅适合用于自来水深度处理，不适合废水或污水的过滤。

公开号为cn106242025a的专利申请公开了一种用于水处理的膜元件。该元件可以提高水处理膜过滤装置抵抗膜污染的能力。该膜元件包括周身封闭仅一端开口的中空膜元件本体，所述膜元件本体的外表面为膜过滤面，其中，所述膜元件本体为横截面扁平的长条状膜条，所述膜条具有一个连接端和一个自由端，所述连接端用于与集流部件连接而使膜条的开口连通所述集流部件中的集流腔，所述自由端则在该膜元件处于浸没于待处理水体中的使用状态时在所述的待处理水体的保持下呈浮动状态。上述膜元件采用了既不同于板式膜也不同于中空纤维膜的全新设计，提高了膜元件的抗污染能力，但不利于膜清洗。

公开号为cn106310952a的专利申请公开了一种用于水处理的膜组件及膜过滤器，以提高水处理膜过滤装置抵抗膜污染的能力。该膜组件包括：过滤单元，所述过滤单元包括膜元件，所述膜元件包括周身封闭仅一端开口的中空膜元件本体；集流单元，所述集流单元包括集流部件，集流部件设有与膜元件的开口连通的集流腔和与集流腔连通的输出口；所述膜元件本体为横截面扁平的长条状膜条，所述膜条具有一个连接端和一个自由端，其中，所述连接端被置于集流部件上而使膜条的开口连通所述集流腔，所述自由端则在该膜组件处于浸没于待处理水体中的使用状态时在所述的待处理水体的保持下呈浮动状态；所述集流部件为管状且该集流部件上垂直安装有多根沿该集流部件的长度方向间隔排列的膜条。该发明与前者类似，同样存在不利于膜清洗的问题。

综上，现有膜组件，普遍存在易污染、分离效率低、能耗大、不利于清洗等缺点。

技术实现要素：

为了解决现有技术中膜组件易污染、效率低、能耗大、不利于清洗等缺陷，本发明提供一种间歇分流式进料控制膜污染方法及其装置。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种间歇分流式进料控制膜污染的装置，包括进料泵、总管和两组以上的膜组件；总管一端与进料泵连接，总管另一端分支为两路以上的分路，分路的路数与膜组件的数量相等、且一一对应，膜组件装设在所对应的分路上。

使用时，原料液通过进料泵流入总管，然后交替流经各个膜组件，是一种间歇的进料方式，与稳定流进料相比，原料液间歇性在膜组件中流动，增大了料液在膜表面的剪切力与膜管内的湍动程度，进而引起附着在膜表面的沉积物疏松或脱落，从而减轻膜污染。本申请装置简单易行，节省能耗，与常用的连续进料相比，相同能耗条件下，可以有效提高膜处理效率。

为了进一步提高控制的准确性和方便性，总管及每路分路上均设有流量控制阀；总管上的流量控制阀设置在进料泵的下游，分路上的流量控制阀设在膜组件的上游。

本申请上游到下游的方向与物料的流动方向一致。

为了简化装置，并满足一般生产需求，膜组件有两组，总管一端与进料泵连接，总管另一端分支为两路分路，两组膜组件分别装设在两路分路上。

为了方便控制，总管通过三通阀与两路分路连接。

使用时，原料液通过进料泵流入总管，经三通阀的开闭转换交替流经两个膜组件，是一种间歇的进料方式，与稳定流进料相比，原料液间歇性在膜组件中流动，增大了料液在膜表面的剪切力与膜管内的湍动程度，进而引起附着在膜表面的沉积物疏松或脱落，从而减轻膜污染。本申请装置简单易行，节省能耗，与常用的连续进料相比，相同能耗条件下，可以有效提高膜处理效率。

三通阀的切换频率、切换速率、切换方式均可以通过现有的程序实现自动控制，也可以进行简单的手动控制。

为了方便使用，间歇分流式进料控制膜污染的装置，还包括料液槽和渗透液储槽，进料泵一端与料液槽相接、另一端与总管相接；渗透液储槽与膜组件的渗透液出口相接。料液槽的作用是为了储备原料液，渗透液储槽的作用是了为了储存由膜组件出来的渗透液。

作为一种常识，膜组件上设有原料进口、浓缩液出口及渗透液出口。

为了延长装置的使用寿命，膜组件所用的分离膜为管式陶瓷膜或中空纤维有机膜。

原料液流经膜组件的过滤方式为错流过滤，料液可以从膜管内进料，也可以从膜管外侧进料。

为了提高控制的准确性，料液泵为离心式水泵。

所采用的进料泵为恒定流量的连续式离心式水泵，不包括柱塞泵和隔膜泵。

一种间歇分流式进料控制膜污染的方法，由进料泵泵入总管的原料液交替进入各分路。

为了进一步减缓膜的污染，各分路每隔30±5秒进料一次，每次进料的时长为30±5秒。

本发明未提及的技术均参照现有技术。

本发明间歇分流式进料控制膜污染的装置简单易行，节省能耗，与常用的连续进料相比，相同能耗条件下，可以有效提高膜处理效率，防止膜污染。

附图说明

图1为本发明间歇分流式进料控制膜污染的装置的结构示意图；

图2为实施例1中不同切换频率下膜通量比随时间的变化；图中，1、15s，2、30s，3、45s，4、60s，5、90s，6、120s，7、不切换；

图中，8、进料泵，9、三通阀，10、膜组件，11、原料液，12、膜组件入口，13、渗透液，14、浓缩液。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

如图所示，间歇分流式进料控制膜污染的装置，其特征在于：包括进料泵、总管、两组膜组件(膜组件1、膜组件2)、料液槽和渗透液储槽；总管一端与进料泵连接，总管另一端分支为两路分路，两组膜组件分别装设在两路分路上；总管通过三通阀与两路分路连接；进料泵一端与料液槽相接、另一端与总管相接；渗透液储槽与膜组件的渗透液出口相接。

进料泵为恒定流量的连续式离心式水泵。

使用时，原料液通过进料泵流入总管，经三通阀的开闭转换交替流经两个膜组件，是一种间歇的进料方式，与稳定流进料相比，原料液间歇性在膜组件中流动，增大了料液在膜表面的剪切力与膜管内的湍动程度，进而引起附着在膜表面的沉积物疏松或脱落，从而减轻膜污染。本申请装置简单易行，节省能耗，与常用的连续进料相比，相同能耗条件下，可以有效提高膜处理效率。

配制2g/l的腐殖酸溶液，采用聚氯乙烯(pvc)中空纤维膜过滤(纤维外径1.6mm,纤维内径1.3mm，平均膜孔径0.3μm)，离心泵出口设置三通阀，连接并联的两个相同的膜组件，三通阀切换至每个膜组件的时间相同，即料液流经每个膜组件的时间相同。通过改变切换频率，考察过滤效果。实验设置了15s，30s，45s，60s，90s，120s，和不切换(恒定流经一个膜组件)等7种流体方式，测定的膜体量比(即时膜通量j和初始膜通量j0的比值)结果如图2所示。由图所示，当切换间隔时间为30s时，平均膜通量比是恒流量进料的2.5倍。说明采用间歇分流式进料可以有效控制膜污染，提高膜分离效率。同时，采用1台进料泵同时进料两个膜组件，可以降低50％的能耗。

切换到每个支路的时间相同，所以每个膜组件的停止和进料时间相同。如切换时间为30s，即膜组件1进料30s(组件2关闭)，然后切换到组件2进料30s(组件1关闭)。如此类推。