集陶瓷膜微错流过滤与死端过滤于一体的智能过滤系统的制作方法

1.本实用新型属于水处理技术领域，涉及陶瓷膜过滤设备，尤其涉及一种集陶瓷膜微错流过滤与死端过滤于一体的智能过滤系统。


背景技术：

2.业内悉知，陶瓷膜过滤设备，是利用无机陶瓷膜材料对杂质进行截留，采用错流过滤将水与水中杂质分离的一种传统水处理过滤设备。目前，市场上的陶瓷膜过滤设备采用错流过滤，在错流过滤时，液体从一端进入膜通道内从另外一端流出，因为膜通道内流体的流速很高，在过滤的同时浓缩液体可以扫流一部分附着在膜表面的附着物一同流出，膜通道内表面附着的载流物较少，这种过滤形式必然会存在如下缺点：
3.①
为了能够实现最佳的净液量，防止表面污染对于膜面流速有着很高的要求：不同的浓度、不同的温度对于膜面流速的控制都有不同的要求，但实际操作受外界因素影响大。
②
净液量只占入口流量的一定比例 (约二十分之一到四十分之一)，大部分流体为了维持膜面流速，只是通过膜柱没有透过过滤层，使得错流过滤的单位能耗远大于死端过滤。
③
传统的错流过滤，浓水回至原水箱会对原水产生污染，并改变了原水的浓度，随着系统运行时间的增加，循环泵产生的热量也会使原水箱的温度发生变化，而温度的变化使得原有待过滤液体的粘度发生变化，造成当初设定的最佳膜面流速产生偏离。
④
任何过滤都有自己的截留率，对于稳定的原水，合格的过滤设备可以实现稳定的产水，但是错流过滤的原水箱浓度会逐渐累加，这就会造成产水的品质无法得到保证。
⑤
当膜面流速无法很好地控制，长期运行由于污堵会导致产水量下降，而膜柱的清洗需要人工停机并接入洁净水源才能进行，这必然导致设备运行效率大大降低；而且对浓水的循环过滤无疑会增加过滤的时间，循环浓度过高的浓液无疑会增加陶瓷膜膜柱的运行负担。
⑥
由于陶瓷膜污染后需要进行酸碱洗处理，因此该系统必需具有酸洗水箱、碱洗水箱、净水箱等设备，使得整个系统较为复杂，占地较大。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种集陶瓷膜微错流过滤与死端过滤于一体的智能过滤系统，以实现陶瓷膜系统的多功能智能过滤和膜柱的全自动智能清洗。
5.为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：
6.这种集陶瓷膜微错流过滤与死端过滤于一体的智能过滤系统，包括通过管道依次连接的原水箱、进水离心泵、陶瓷膜过滤器和储水桶，所述过滤系统包括错流过滤回路、死端过滤回路、正冲回路、反洗回路、化学清洗回路与加强反洗回路，且各回路均由控制器控制使所述过滤系统实现对应的运行方式；所述储水桶设置有浮球液位开关和计量加药装置，所述浮球液位开关、计量加药装置分别与控制器连接。
7.进一步，所述陶瓷膜过滤器包括至少一个陶瓷膜膜柱，所述陶瓷膜膜柱的过滤流
量为1.8～4.3m3/h。
8.进一步，所述原水箱的原液依次经进水前置阀、前置过滤器、泵前压力表、进水泵进水阀、电导率测量仪、进水离心泵、进水压力表、膜柱进水阀进入陶瓷膜过滤器；所述陶瓷膜过滤器的净水出口通过第一管路与储水桶的进水口相连通，所述陶瓷膜过滤器的净水出口还通过第二管路与储水桶的出水口相连通，所述陶瓷膜过滤器的浓水出口连接三条管路，第三管路可通过冲洗循环阀进入储水桶，第四管路上安装有冲洗排水阀，第五管路上安装有微错流排水阀。
9.进一步，所述第一管路上由左至右依次设置有净水压力表、净水流量变送器、水桶加水阀，所述净水流量变送器和水桶加水阀之间还设置净水排水管路，所述净水排水管路上设置净水排水阀。
10.进一步，所述第二管路上设置膜柱反清洗装置；所述膜柱反清洗装置包括反洗进水阀、膜柱反洗离心泵、反洗泵前阀，所述储水桶的出水口通过水桶放水阀与反洗泵前阀的一端连接，所述反洗泵前阀的另一端与膜柱反洗离心泵的一端连接，所述膜柱反洗离心泵的另一端与反洗进水阀的一端连接，所述反洗进水阀的另一端连接至净水流量变送器；所述膜柱反洗离心泵的另一端还连接有水桶清空阀。
11.进一步，所述水桶放水阀的一端还与电导率测量仪的一端连接。
12.进一步，所述第三管路上还设置有浓水压力表、浓水流量变送器。
13.进一步，所述第五管路上还安装有微错流排水调节阀，所述微错流排水调节阀位于微错流排水阀的后端。
14.与现有技术相比，本实用新型提供的技术方案包括以下有益效果：
15.一方面，本实用新型采用大通量陶瓷膜，使得在相同精度和原水流量的情况下净水量是现有陶瓷膜设备净水流量的20～40倍，可实现的运行模式包括但不限于：陶瓷膜微错流过滤模式、陶瓷膜死端过滤模式、陶瓷膜自动反洗模式、陶瓷膜自动加强反洗模式、陶瓷膜自动正冲模式及陶瓷膜自动化学清洗模式等。
16.另一方面，整个系统未采用浓水回流不会造成温度的叠加，不会对原水箱的液体的浓度造成影响，产水水质会非常稳定；对于死端过滤和微错流过滤，进水流量全部或90％以上为产水，降低了单位体积的产水能耗，且不用考虑膜面流速、温度、粘度等对过滤效率的影响；同时将过滤系统正反洗、加强反洗和化学清洗所用的储水桶与设备的过滤管道做成一体，极大地节省了陶瓷膜设备的占地面积，且储水桶的型号尺寸可根据设备运转和膜柱清洗所需水量进行设计，并在储水桶上安装浮球液位开关、水桶加水阀、水桶清空阀以及适应系统和膜柱的其他配件，替代了普通水箱、极大地减少了设备运转过程中所需要的占地面积、人工成本和操作难度，同时降低了设备运行对环境的依赖。
17.此外，本实用新型利用plc程序结合压力表、流量变送器、浮球液位开关、电导率测量仪等智能检测装置，配合相应运行算法，实现了陶瓷膜过滤系统的全自动灵活控制，自动化的多方式水处理方式加上plc 根据各仪表传来的参数变化，使得传统的半自动陶瓷膜过滤系统变得智能、灵活。通过死端过滤与微错流智能过滤模式相互配合，代替了以往的循环处理方式，在节省过滤时间的同时避免了循环过滤后期液浓度变高且未及时控制时对膜柱造成的污损，提高了系统整体的处理效率和安全性。
18.综上，本实用新型提供的这种集陶瓷膜微错流过滤与死端过滤于一体的智能过滤
系统，其多功能的运行方式、膜柱清洗方式再配合智能的人机交互方式均能有效地延长膜柱使用寿命，且循环泵全部或大部分流量产生净水，使得循环泵及配套管道、电缆、占地面积大量减少，减少了设备的一次投资。
附图说明
19.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，与说明书一起用于解释本实用新型的原理。
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本实用新型提供的一种集陶瓷膜微错流过滤与死端过滤于一体的智能过滤系统的结构示意图。
22.其中：1、进水前置阀；2、前置过滤器；3、泵前压力表；4、进水泵进水阀；5、进水离心泵；6、进水压力表；7、换膜放水阀；8、膜柱进水阀；9、陶瓷膜过滤器；10、微错流排水阀；11、微错流排水调节阀； 12、冲洗排水阀；13、浓水压力表；14、浓水流量变送器；15、冲洗循环阀；16、净水排水阀；17、净水压力表；18、净水流量变送器；19、反洗进水阀；20、水桶加水阀；21、储水桶；22、浮球液位开关；23、水桶放水阀；24、反洗泵前阀；25、膜柱反洗离心泵；26、水桶清空阀； 27、电导率测量仪；28、计量加药装置。
具体实施方式
23.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的系统的例子。
24.为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细描述。
25.实施例1
26.参见图1所示，本实用新型提供了一种集陶瓷膜微错流过滤与死端过滤于一体的智能过滤系统，包括通过管道依次连接的原水箱、进水离心泵5、陶瓷膜过滤器9和储水桶21，该过滤系统包括错流过滤回路、死端过滤回路、正冲回路、反洗回路、化学清洗回路与加强反洗回路，且各回路均由控制器控制以使整个过滤系统实现对应的运行方式；所述储水桶21设置有浮球液位开关22，并与控制器连接，所述浮球液位开关22根据储水桶21内水位判断是否运行陶瓷膜自动反洗模式或陶瓷膜自动正冲模式；所述储水桶21还设置有计量加药装置28，并与控制器连接，所述计量加药装置28由计量泵和储药室组成，在陶瓷膜自动加强反洗模式或陶瓷膜自动化学清洗模式时为清洗水里添加清洗剂。
27.进一步，所述陶瓷膜过滤器9包括至少一个陶瓷膜膜柱，单个陶瓷膜膜柱的过滤流量为1.8～4.3m3/h，实际使用时可将多只陶瓷膜膜柱并联，以保证在相同精度和原水流量的情况下净水量是原有陶瓷膜设备净水流量的20～40倍；而且对于死端过滤和微错流，进水流量全部或90％以上为产水，降低了单位体积的产水能耗。不用考虑膜面流速、温度、粘
度等对过滤效率的影响。
28.进一步，所述原水箱的原液依次经进水前置阀1、前置过滤器2、泵前压力表3、进水泵进水阀4、电导率测量仪27、进水离心泵5、进水压力表6、陶瓷膜过滤器的膜柱进水阀8进入陶瓷膜过滤器9；所述陶瓷膜过滤器9的净水出口通过第一管路与储水桶21的进水口相连通，所述陶瓷膜过滤器9的净水出口还通过第二管路与储水桶21的出水口相连通，所述陶瓷膜过滤器9的浓水出口连接三条管路，第三管路可通过冲洗循环阀15进入储水桶21，第四管路上安装有冲洗排水阀12，第五管路上安装有微错流排水阀10。该系统合理灵活地将死端过滤、微错流智能过滤模式相互配合，代替了以往循环处理方式，节省了过滤时间，同时避免了循环过滤后期液浓度变高且未及时控制时对膜柱造成的污损，提高了系统整体的处理效率和安全性。
29.进一步，所述第一管路上由左至右依次设置有净水压力表17、净水流量变送器18、水桶加水阀20，所述净水流量变送器18和水桶加水阀 20之间还设置净水排水管路，所述净水排水管路上设置净水排水阀16。
30.进一步，所述第二管路上设置膜柱反清洗装置；所述膜柱反清洗装置包括反洗进水阀19、膜柱反洗离心泵25、反洗泵前阀24，所述储水桶21的出水口通过水桶放水阀23与反洗泵前阀24的一端连接，所述反洗泵前阀24的另一端与膜柱反洗离心泵25的一端连接，所述膜柱反洗离心泵25的另一端与反洗进水阀19的一端连接，所述反洗进水阀19 的另一端连接至净水流量变送器18；所述膜柱反洗离心泵25的另一端还连接有水桶清空阀26。
31.通过以上可知，该系统通过将正反洗、加强反洗和化学清洗所用的储水桶21集成于一体并应用于该过滤系统中，且储水桶21的型号、尺寸可根据陶瓷膜过滤器9的运转和膜柱清洗所需水量而设计，并在储水桶21上加入浮球液位开关22、水桶加水阀20、水桶放水阀23以及适应设备和膜柱的其他配件，从而替代了普通水箱，极大地减少了设备运转过程中所需要的占地面积和人工成本，降低了操作难度及系统运行对环境的依赖。
32.进一步，所述水桶放水阀23的一端还与电导率测量仪27的一端连接。
33.进一步，所述第三管路上还设置有浓水压力表13、浓水流量变送器 14。
34.进一步，所述第五管路上还安装有微错流排水调节阀11，所述微错流排水调节阀11位于微错流排水阀10的后端。
35.具体地，上述各模块的定义或功能如下：1.进水前置阀，用于隔离系统与预过滤原液。2.前置过滤器，采用精密的不锈钢滤网，防止较大的颗粒物进入系统。3.泵前压力表，用于检测进水泵是否抽负压，并附带压力变送器。4.进水泵进水阀，用于隔离进水泵与管道其它走向。5. 进水离心泵，用于将预处理的原水吸入系统，形成一定压力。6.进水压力表，用于检测原水进入膜柱前的压力，并附带压力变送器。7.换膜放水阀，在更换膜柱或长时间停机时，用于放出膜柱内多余水的手动阀。 8.膜柱进水阀，用于控制原水进入膜柱。9.陶瓷膜过滤器，可根据过滤需求采用对应精度的陶瓷膜膜柱进行水处理。10.微错流排水阀，控制系统进行微错流过滤。11.微错流排水调节阀，可根据需求调节排浓水流量阀门。12.冲洗排水阀，用于控制排出系统清洗废水。13.浓水压力表，用于检测陶瓷膜过滤后排出的浓水压力，附带压力变送器。14.浓水流量变送器，用于检测陶瓷膜过滤后排出的浓水流量。15.冲洗循环阀，控制系统是否进行循环冲洗。16.净水排水阀；系统产净水阀门。17.净水压力表，用于检测陶瓷膜过滤后产出的净水压力，附带压力变送器。18.净水流量变送器，用于检测
陶瓷膜过滤后排出的净水流量。19.反洗进水阀，控制反洗水进入膜柱的阀门。20.水桶加水阀，控制陶瓷膜产出的净水进入储水桶21的阀门。21.储水桶，用于储存清洗设备水的专用水桶，储水量不小于单次清洗膜柱所需水量。22.浮球液位开关，可根据储水桶21内的水位判断是否运行设备冲洗。23.水桶放水阀，控制储水桶21的清洗水进入管道。24.反洗泵前阀，用于隔离反洗泵与管道其它走向。25.膜柱反洗离心泵，将储水桶的水吸入系统，并给水一定压力。26.水桶清空阀，配合膜柱反洗离心泵25排出储水桶21内剩余的水。27.电导率测量仪，用于测量设备需处理的液电导率，并配合plc，自动选择对应的过滤方式。28.计量加药装置，由计量泵和储药室组成，在需要化学清洗和加强反洗时为清洗水里加清洗剂。
36.综上，本实用新型提供的这种集陶瓷膜微错流过滤与死端过滤于一体的智能过滤系统，控制器采用可编程逻辑控制器(plc)，整个系统实际的运行方式包括：
37.在进行水处理过滤时，包括两种模式，
38.①
当原水浓度较高(高于plc中设定的浓度阈值)时，系统选择微错流模式进行过滤，具体的过滤模式如下：陶瓷膜微错流模式阀门(进水前置阀1、进水泵进水阀4、膜柱进水阀8、微错流排水阀10、净水排水阀16)处于开启状态，其余阀门处于关闭状态；开启进水离心泵5，系统需处理的原水经过进水前置阀1
→
前置过滤器2
→
泵前压力表3
→
进水泵进水阀4
→
进水离心泵5
→
进水压力表6
→
膜柱进水阀8
→
陶瓷膜过滤器9的进水口进入陶瓷膜过滤器9。产出的净水经过路径：陶瓷膜过滤器9的净水出口
→
净水压力表17
→
净水流量变送器18
→
净水排水阀 16。排出的浓水经过路径：陶瓷膜过滤器9的浓水出口
→
浓水压力表13
ꢀ→
浓水流量变送器14
→
微错流排水阀10
→
微错流排水调节阀11。
39.②
当原水浓度较低(低于plc中设定的浓度阈值)时，系统选择死端模式进行过滤，具体的过滤模式如下：陶瓷膜死端模式阀门(进水前置阀1、进水泵进水阀4、膜柱进水阀8、微错流排水阀10)处于开启状态，其余阀门处于关闭状态；开启进水离心泵5，系统需处理的原水经过进水前置阀1
→
前置过滤器2
→
泵前压力表3
→
进水泵进水阀4
→
进水离心泵5
→
进水压力表6
→
膜柱进水阀8
→
陶瓷膜过滤器9的进水口进入陶瓷膜过滤器9。产出的净水经过路径：陶瓷膜过滤器9的净水出口
→
净水压力表17
→
净水流量变送器18
→
净水排水阀16。排出的浓水经过路径：陶瓷膜过滤器9的浓水出口
→
浓水压力表13
→
浓水流量变送器14，浓水出口端阀门关闭。
40.在对陶瓷膜过滤器进行自动清洗时，包括四种模式，
41.当系统准备进入清洗模式时，若储水桶21内的浮球液位开关22检测到桶内液位没有达到指定清洗液位时，陶瓷膜过滤器9进行的正常过滤状态会发生变化：即陶瓷膜过滤器9的净水出口的净水排水阀16关闭，水桶加水阀20开启，陶瓷膜膜柱过滤后的净水会自动进入膜柱清洗用的储水桶21内；当液位达到陶瓷膜膜柱的反洗水位后，进水离心泵5关闭，同时所有阀门关闭，液位满足清洗条件时则直接进行膜柱清洗。当系统连续过滤超过一定时间，或系统检测到膜柱前后的压力差(即进水压力表6与净水压力表17的差值)有小幅变动时，系统进入陶瓷膜自动反洗模式或陶瓷膜自动正冲模式。
42.a)陶瓷膜自动反洗模式
43.陶瓷膜自动反洗模式阀门(冲洗排水阀12、反洗进水阀19、水桶放水阀23、反洗泵前阀24)处于开启状态，其余阀门处于关闭状态，开启膜柱反洗离心泵25，清洗陶瓷膜膜柱的水经过储水桶21
→
水桶放水阀 23
→
反洗泵前阀24
→
膜柱反洗离心泵25
→
反洗进水阀19
→
净水流量变送器18
→
净水压力表17
→
陶瓷膜过滤器9的浓水出水口
→
浓水压力表 13
→
浓水流量计14
→
冲洗排水阀12流出。
44.b)陶瓷膜自动正冲模式
45.陶瓷膜自动正冲模式阀门(进水泵进水阀4、膜柱进水阀8、冲洗排水阀12、水桶放水阀23)处于开启状态，其余阀门处于关闭状态，开启进水离心泵5，清洗膜柱的水经过储水桶21
→
水桶放水阀23
→
进水泵进水阀4
→
进水离心泵5
→
进水压力表6
→
膜柱进水阀8
→
陶瓷膜过滤器9 的浓水出水口
→
浓水压力表13
→
浓水流量计14
→
冲洗排水阀12流出。
46.当plc程序监测到系统运行较长时间，陶瓷膜过滤器9的陶瓷膜膜柱跨膜压差短时间内上升数值较大，或膜柱产水量下降到一定量时，且通过设备陶瓷膜自动反洗模式或陶瓷膜自动正冲模式仍不能恢复到理想效果时。plc通过各压力变送器及流量变送器的各项参数对比分析，会在设备屏幕上显示提醒字样或提示音，选择合适时间让设备运行陶瓷膜自动加强反洗模式或陶瓷膜自动化学清洗模式。该两种清洗模式具体如下：
47.c)陶瓷膜自动加强反洗模式
48.陶瓷膜自动加强反洗模式阀门(冲洗循环阀15、反洗进水阀19、水桶放水阀23、反洗泵前阀24)处于开启状态，其余阀门处于关闭状态；开启膜柱反洗离心泵25，利用储水桶21的计量加药装置28，为冲洗水中加入定量酸碱清洗剂，清洗陶瓷膜膜柱的水经过储水桶21
→
水桶放水阀23
→
反洗泵前阀24
→
膜柱反洗离心泵25
→
反洗进水阀19
→
净水流量变送器18
→
净水压力表17
→
陶瓷膜过滤器9的浓水出水口
→
浓水压力表 13
→
浓水流量计14
→
冲洗循环阀15。当冲洗循环到指定时间时，自动关闭冲洗循环阀15，开启冲洗排水阀12。
49.d)陶瓷膜自动化学清洗模式
50.陶瓷膜自动化学清洗模式阀门(进水泵进水阀4、膜柱进水阀8、冲洗循环阀15、水桶放水阀23)处于开启状态，其余阀门处于关闭状态；开启设备进水离心泵5，利用储水桶21的计量加药装置28，为冲洗水中加入定量酸碱清洗剂，清洗陶瓷膜膜柱的水经过储水桶21
→
水桶放水阀 23
→
进水泵进水阀4
→
设备进水离心泵5
→
进水压力表6
→
膜柱进水阀8
ꢀ→
陶瓷膜过滤器9的浓水出水口
→
浓水压力表13
→
浓水流量计14
→
冲洗循环阀15。当冲洗循环到指定时间时，关闭冲洗循环阀15，开启冲洗排水阀12。
51.以上六种运行方式并不代表本发的全部的运行方式，仅呈现了系统几种常见的运行状态，用户可根据系统的需要调整各阀门的状态以实现不同的功能；在系统运行时可根据不同的运行参数，可根据水质的不同调整系统的过滤模式及不同的反洗模式和反洗频率，保证系统时刻处于最佳的效率点。
52.本实用新型提供的这种集陶瓷膜微错流过滤与死端过滤于一体的智能过滤系统，采用大通量陶瓷膜，可实现的运行模式包括但不限于：陶瓷膜微错流过滤模式、陶瓷膜死端过滤模式、陶瓷膜自动反洗模式、陶瓷膜自动加强反洗模式；陶瓷膜自动正冲模式、陶瓷膜自动化学清洗模式等。同时，利用plc程序结合压力表、流量变送器、浮球液位开关 22、电导率测量仪27等智能检测装置，配合相应运行算法，实现了陶瓷膜设备的多功能智能过滤和全自动智能膜柱清洗。同时，膜柱各种清洗方式所用的正反洗储水桶与设备的过滤管道做成一体，极大地节省了陶瓷膜设备的占地面积，提高了清洗效率。
53.以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所
定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。
54.应当理解的是，本实用新型并不局限于上述已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。