一种膜组件的超声波技术耦合化学清洗处理系统及方法与流程

本发明属于水处理领域，涉及一种膜组件的超声波技术耦合化学清洗处理系统及方法。

背景技术：

反渗透、超滤、纳滤、微滤等膜法技术在水处理领域应用非常广泛，具有对来水中污染物及杂质去除率高、出水水质稳定、制水能力突出等优点，为企业用水需求提供了很好的保证。不过由于水中存在悬浮物、有机物、硅以及硬度离子等，造成膜在水处理过程中的发生无机污染物和有机污染物结垢，使膜通量以及产水率均下降，因此常常需要进行清洗以恢复其性能。

现阶段膜清洗技术主要采用气水联合冲洗以及化学清洗的方式，其中气水联合冲洗是利用气力、水力作用去除膜表面的不稳定的沉积垢层，但其无法去除膜表面的稳定结垢物以及膜空隙内部的污染物；化学清洗是利用化学药剂与膜结垢物质进行反应，将冲洗不能去除的、附着在膜丝及孔隙间的结垢物(硬度离子、硅以及有机物)去除，但由于膜是多层孔状结构，现阶段膜单次化学清洗时间较长，且清洗过程中存在死角，一部分顽固性结垢物以及膜内部污染物均难以彻底去除，导致膜通量不无法完全恢复、制水能力衰减，后期运行中只能不断增加清洗频次以满足制水需求，造成膜系统维护工作量及运行成本上升；同时，频繁的清洗会破坏膜结构，导致其产水品质下降、影响膜的使用寿命，使得膜未达到使用年限不得不提前更换，进一步增加了运行成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种膜组件的超声波技术耦合化学清洗处理系统及方法，该系统及方法对膜组件的清洗效果好，清洗时间短，能够延长膜组件的使用寿命，降低系统运行成本。

为达到上述目的，本发明所述的膜组件的超声波技术耦合化学清洗处理系统包括冲洗水管道、自动控制阀门、化学清洗水箱、清洗槽、酸配药箱、碱配药箱、化学清洗液输送泵、循环泵、自动排放控制阀、超声波发生器及换能器；

冲洗水管道的出口分为两路，其中一路经自动控制阀门与化学清洗水箱的入口相连通，另一路与清洗槽的入口相连通，酸配药箱的出口及碱配药箱的出口与化学清洗水箱的入口相连通，化学清洗水箱的出口经化学清洗液输送泵与清洗槽的入口相连通，清洗槽的出口经循环泵后分为两路，其中一路经自动排放控制阀排出，另一路与化学清洗水箱的入口相连通；

换能器正对清洗槽，超声波发生器与换能器相连接。

循环泵的出口处设置有温度传感器、在线ph计及在线浊度仪。

冲洗水管道的出口经冲洗水泵后分为两路。

冲洗水泵的出口处设置有冲洗水流量计。

换能器位于清洗槽的底部。

清洗槽的出口经循环泵后分为两路，其中一路经自动排放控制阀排出，另一路经循环流量计与化学清洗水箱的入口相连通。

一种膜组件的超声波技术耦合化学清洗处理方法包括以下步骤：

1)将待清洗的膜元件放置在清洗槽中，冲洗水管道输出的水进入到清洗槽中对膜元件进行预冲洗处理，以去除膜元件表面上不稳定的结垢层，然后经自动排放控制阀后排出，冲洗完成后，向清洗槽中重新注水，使得膜元件浸泡于冲洗水；

2)启动超声波发生器，并通过换能器产生的超声波在冲洗水中形成往复振动的超声波场，利用超声波的空化作用，对膜元件表面及内部的污垢层形成冲击及冲刷作用，使得膜元件表面及内部的污垢层剥离下来，再排出冲洗水，然后关闭冲洗水泵；

3)在化学清洗水箱中配置化学清洗酸液，并关闭自动排放控制阀，打开自动控制阀门，通过化学清洗液输送泵将化学清洗酸液输送至膜元件中，化学清洗液再循环至化学清洗水箱中，膜元件在化学酸洗以及超声波双重作用下，其内部残留的顽固无机物垢层被去除，最后关闭化学清洗液输送泵；

4)将膜元件浸泡于化学清洗酸液中，等待浸泡时间达到后，开启冲洗水泵及自动排放控制阀，对膜元件进行大流量冲洗，同时将清洗槽内的清洗液冲洗排出，直至排水的ph值接近中性，停止冲洗并关闭冲洗水泵；

5)在化学清洗水箱中配置化学清洗碱液，启动化学清洗液输送泵，通过化学清洗液输送泵将化学清洗碱液输送至膜元件中，化学清洗液再循环至化学清洗水箱，膜元件在化学碱洗以及超声波双重作用下，其内部残留的顽固有机物垢层和油性污染物被去除，再关闭化学清洗液输送泵，随后对膜元件进行浸泡处理；浸泡完成后打开自动排放控制阀，开启冲洗水泵，对膜元件进行大流量冲洗，并同步将清洗槽内的清洗液冲洗排出，直至排水的ph值至中性，停止冲洗水泵，并关闭自动排放控制阀；

6)关闭超声波发生器，开启自动排放控制阀，将清洗槽内冲洗水排空，取出膜元件，完成清洗。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的膜组件的超声波技术耦合化学清洗处理系统及方法在具体操作时，结合超声波物理和化学清洗作用，通过超声波的空化作用实现膜元件表面及内部深层结垢物的全方位清洗，同时协同化学清洗，将顽固结垢物彻底清除，实现对膜元件无死角的清洗，大大提高清洗效率、缩短清洗时间、提高清洗效果，清洗时间较短，提高膜组件的使用寿命，降低系统运行的成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的流程图。

其中，1为冲洗水泵、2为冲洗水流量计、3为清洗槽、4为换能器、5为超声波发生器、6为自动控制阀门、7为化学清洗水箱、8为酸配药箱、9为碱配药箱、10为化学清洗液输送泵、11为循环泵、12为温度传感器、13为在线ph计、14为在线浊度仪、15为循环流量计、16为自动排放控制阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参考图1，本发明所述的膜组件的超声波技术耦合化学清洗处理系统包括冲洗水管道、自动控制阀门6、化学清洗水箱7、清洗槽3、酸配药箱8、碱配药箱9、化学清洗液输送泵10、循环泵11、自动排放控制阀16、超声波发生器5及换能器4；冲洗水管道的出口分为两路，其中一路经自动控制阀门6与化学清洗水箱7的入口相连通，另一路与清洗槽3的入口相连通，酸配药箱8的出口及碱配药箱9的出口与化学清洗水箱7的入口相连通，化学清洗水箱7的出口经化学清洗液输送泵10与清洗槽3的入口相连通，清洗槽3的出口经循环泵11后分为两路，其中一路经自动排放控制阀16排出，另一路与化学清洗水箱7的入口相连通；换能器4正对清洗槽3，超声波发生器5与换能器4相连接。

循环泵11的出口处设置有温度传感器12、在线ph计13及在线浊度仪14。

冲洗水管道的出口经冲洗水泵1后分为两路。

冲洗水泵1的出口处设置有冲洗水流量计2。

换能器4位于清洗槽3的底部。

清洗槽3的出口经循环泵11后分为两路，其中一路经自动排放控制阀16排出，另一路经循环流量计15与化学清洗水箱7的入口相连通。

参考图2，本发明所述的膜组件的超声波技术耦合化学清洗处理方法包括以下步骤：

1)将待清洗的膜元件放置在清洗槽3中，冲洗水管道输出的水进入到清洗槽3中对膜元件进行预冲洗处理，以去除膜元件表面上不稳定的结垢层，然后经自动排放控制阀16后排出，以减少对膜元件的二次污堵以及化学清洗的药剂消耗，冲洗完成后，向清洗槽3中重新注水，使得膜元件浸泡于冲洗水，通过根据冲洗水流量计2检测的流量，控制冲洗水泵1，使得冲洗水的流量控制在1～20m³/h之间；

2)启动超声波发生器5，并通过换能器4产生的超声波在冲洗水中形成往复振动的超声波场，利用超声波的空化作用，对膜元件表面及内部的污垢层形成冲击及冲刷作用，使得膜元件表面及内部的污垢层剥离下来，再排出冲洗水，然后关闭冲洗水泵1；

3)在化学清洗水箱7中配置化学清洗酸液，并关闭自动排放控制阀16，打开自动控制阀门6，通过化学清洗液输送泵10将化学清洗酸液输送至膜元件中，化学清洗液再循环至化学清洗水箱7中，膜元件在化学酸洗以及超声波双重作用下，其内部残留的顽固无机物垢层被去除，最后关闭化学清洗液输送泵10；

4)将膜元件浸泡于化学清洗酸液中，等待浸泡时间达到后，开启冲洗水泵1及自动排放控制阀16，对膜元件进行大流量冲洗，同时将清洗槽3内的清洗液冲洗排出，直至ph值接近中性，停止冲洗并关闭冲洗水泵1；

5)在化学清洗水箱7中配置化学清洗碱液，启动化学清洗液输送泵10，通过化学清洗液输送泵10将化学清洗碱液输送至膜元件中，化学清洗液再循环至化学清洗水箱7，膜元件在化学碱洗以及超声波双重作用下，其内部残留的顽固有机物垢层和油性污染物被去除，再关闭化学清洗液输送泵10，随后对膜元件进行浸泡处理；浸泡完成后打开自动排放控制阀16，开启冲洗水泵1，对膜元件进行大流量冲洗，并同步将清洗槽3内的清洗液冲洗排出，直至ph值至中性，停止冲洗水泵1，并关闭自动排放控制阀16；

6)关闭超声波发生器5，开启自动排放控制阀16，将清洗槽3内冲洗水排空，取出膜元件，完成清洗。

另外，化学清洗步骤也可根据膜元件污染物特性诊断情况，判断污染物类型，针对性地进行单一化学清洗或者复合化学清洗，防止频繁或无效清洗造成膜元件性能的衰减和成本增加。