正向走料逆向清洗膜系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种正向走料逆向清洗膜系统，膜系统组成主要包括从前到后排列的N级串联膜堆(N＞1)，通过一根公共管连接起来，物料(水)在进入膜系统后经过逐级接力过滤；本发明中所说的逆向清洗包含两个层次：第一个层次是在膜组间实现正向过滤逆向清洗，本发明将清洗模块(清洗泵和清洗罐)布置在第N级膜堆后面，清洗时清洗液自后向前实现了膜组间的逆向清洗；第二个层次是在每个膜组内部实现与过滤状态相反的清洗液流动。本发明工作走料时液体流动方向和清洗工作时液体流动方向相反，提高膜清洗效率，延长膜芯使用寿命，降低清洗能耗及清洗水量，从而达到高效、节能、环保的目的。
【专利说明】正向走料逆向清洗膜系统
【技术领域】
[0001]本发明公开一种正向走料逆向清洗膜系统，按国际专利分类表(IPC)划分属于水处理膜分离系统【技术领域】。
【背景技术】
[0002]膜系统安装中膜堆排列往往是从前到后，料液依次经过前后的膜堆，自最后一级膜堆出料口流出，工作过程中，随着液体的流动方向，膜表面会形成浓差极化，即膜的污染层。常规膜系统在清洗时，清洗液流动方向和走料流动方向是一致的，即清洗作业和走料时，都是从膜系统的进料端进入，从另一端流出，这样会出现两个问题:
[0003]1、对于膜系统，膜堆排列从前到后，污染也是从轻到重，清洗过程中，清洗液的浓度则是由浓到稀，从而导致清洗不彻底，大大降低了膜芯使用寿命；
[0004]2、对于常规膜系统，膜元件污染的方向和清洗的方向一致，清洗效率降低，效果不好。
[0005]中国文献CN1311055公开一种双向工作的膜分离方法,主要适用于中空纤维膜，膜组件每工作一定时间后，利用设计的转换系统，使膜组件中的料液反向流动，使膜分离和清洗工作同时进行，而透过液流向不变，前述膜组件清洗是利用料液反向流动，工作时需要定时转换流向；中国文献CN95103432.4公开一种提高超滤膜分离效率的方法，具体是在中空纤维滤膜分离或浓缩物质的流程中增设一个可对膜面进行逆向冲洗的逆向清洗系统；中国文献CN201310250776.4公开一种反渗透膜元件离线清洗方法，该方法可以对反渗透膜元件通过大水量清洗、逆向洗、正向洗、浸泡等操作，多角度、多层次离线加强清洗单支反渗透膜元件。然而，前述各文献中并没有涉及到对前后串联膜堆的走料与清洗呈反向的膜系统，因此，才有本发明的提出。
【发明内容】
[0006]针对现有技术的不足，本发明提供了一种正向走料逆向清洗膜系统，提高膜清洗效率，延长膜芯使用寿命，降低清洗能耗及清洗水量，从而达到高效、节能、环保的目的。
[0007]为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的:
[0008]一种正向走料逆向清洗膜系统，其包括从前到后排列的N级串联膜堆，其中NS 1，所述各膜堆通过一根公共管连接而成:
[0009]物料在进入膜系统后经过逐级接力过滤，依次进入第一级膜堆、第二级膜堆……第N级膜堆后口浓缩液流出；
[0010]清洗作业采用逆向清洗，其包含两个层次:第一个层次是在各级膜堆组间实现正向过滤逆向清洗；第二个层次是在每个膜堆组内部实现与过滤状态相反的清洗液流动，清洗液自第N膜堆组出料口进入从进料口流出，并流入N-1级膜堆。
[0011]进一步，在第N级膜堆后面布置清洗模块，该清洗模块包括清洗泵和清洗罐，清洗时，清洗液首先流入第N级膜堆、第N-1级膜堆……第I级膜堆进行清洗，实现了膜组间的逆向清洗。
[0012]进一步，所述第M膜堆组内逆向清洗的实现方式是通过第M+1组的循环泵实现，通过一根短管将第M+1组的循环泵与第M组的出料管路连接，并将第M组进料管路与公共管连接，跳过第M组的循环泵，并相应的设置切换阀门，其中M < N，此处的第M膜堆组内逆向清洗实质为每一膜堆组内逆向清洗。
[0013]进一步，所述膜系统采用的膜堆为卷式膜组件，各级膜堆的进料管道上设有循环泵及切换阀、出料管道设有切换阀，最后一级膜堆的出料管道设有循环泵及切换阀，且在该组膜堆后设有CIP清洗罐及清洗泵，清洗罐通过清洗泵及公共管连接到最后一级膜堆的出料管道，各级膜堆借助循环泵及配合的切换阀使清洗液进入到前一级膜堆清洗。
[0014]进一步，所述膜堆的各透析口并连后流出，各级膜堆透析液的管道上设有料液阀V16及清洗阀V17，膜堆料液走料或清洗时两阀交替打开，其中膜堆清洗透析液经阀V17返回到清洗罐。
[0015]进一步，所述膜系统进料端设有保安泵及进料总阀VI，料液经膜分离后浓缩液经阀V18流出。
[0016]进一步，所述清洗罐的清洗管道上在清洗泵后设有清洗总阀V15。
[0017]本发明与现有方案之间在功能和结构上的不同之处:
[0018]传统清洗为，正向走料，正向清洗，因走料时膜越往后面，污染越严重，越不易清洗，正向清洗后几级清洗效果差，造成越后面膜污染越严重。
[0019]本发明清洗方案，正向走料，逆向清洗，且膜内部也为逆向清洗，清洗时，刚开始清洗剂较浓，清洗污染最严重的膜芯，可大大提高膜清洗效果，提高膜使用寿命。
[0020]本发明公开一种正向走料逆向清洗膜系统，膜系统组成主要包括从前到后排列的N级串联膜堆(NS 1)，通过一根公共管连接起来，物料(水)在进入膜系统后经过逐级接力过滤；本发明中所说的逆向清洗包含两个层次:第一个层次是在膜组间实现正向过滤逆向清洗，本发明将清洗模块(清洗泵和清洗罐)布置在第N级膜堆后面，清洗时清洗液自后向前实现了膜组间的逆向清洗；第二个层次是在每个膜组内部实现与过滤状态相反的清洗液流动。本发明工作走料时液体流动方向和清洗工作时液体流动方向相反，提高膜清洗效率，延长膜芯使用寿命，降低清洗能耗及清洗水量，从而达到高效、节能、环保的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是本发明流程示意图。
[0022]图2是本发明与现有清洗膜系统对比图。
[0023]图3是本发明与现有清洗膜系统膜内部对比图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图对本发明作进一步说明:
[0025]实施例:目前市场上普遍应用的用于物料分离(纯化或浓缩)或者水过滤的膜分离系统是采用多级(组)串联排布的膜分离系统。膜系统组成主要包括从前到后排列的N级串联膜堆(NS I)，通过一根公共管连接起来。物料(水)在进入膜系统后经过逐级接力过滤，依次进入第一级膜堆、第二级膜堆……第N级膜堆后口浓缩液流出。
[0026]本发明公开一种可以实现正向过滤和逆向清洗(再生)的多级膜分离系统。本发明中所说的逆向清洗包含两个层次。
[0027]第一个层次是在膜组间实现正向过滤逆向清洗。一般膜分离系统的清洗模块(清洗泵和清洗罐)布置在第一级膜堆前面，清洗时与过滤时相同，清洗液首先先进入第一级膜堆，然后逐次进入后续膜堆。本专利将清洗模块(清洗泵和清洗罐)布置在第N级膜堆后面。清洗时，清洗液首先流入第N级膜堆、第N-1级膜堆……第I级膜堆进行清洗。实现了膜组间的逆向清洗。
[0028]第二个层次是在每个膜组内部实现与过滤状态相反的清洗液流动，清洗液自第N膜堆出料口进入从进料口流出，并流入N-1级膜堆。本发明中实现膜堆内清洗液逆向流动的方式不是通过膜堆内增加一套逆向管路实现，这样的实现模式结构过于复杂，并且由于结构复杂流体阻力很大。本专利中第M膜堆组内逆向清洗的实现方式是通过第M+1组的循环泵实现，通过一根短管将第M+1组的循环泵与第M组的出料管路连接，并将第M组进料管路与公共管连接，跳过第M组的循环泵，并相应的设置切换阀门，其中M < N，此处的第M膜堆组内逆向清洗实质为每一膜堆组内逆向清洗。本实现方式的优点是管路结构相对简单，流体阻力小,但需要额外增加一台清洗泵。
[0029]本发明中M、N均是自然数。
[0030]本发明工作走料时液体流动方向和清洗工作时液体流动方向相反，提高膜清洗效率，延长膜芯使用寿命，降低清洗能耗及清洗水量，从而达到高效、节能、环保的目的。
[0031]请参阅图1，一种正向走料逆向清洗膜系统，包括从前到后排列的N级膜堆，其中N > 1，走料时，料液正向流动依次进入第一级膜堆、第二级膜堆……第N级膜堆后口浓缩液流出，各膜堆的透析口并连后流出，各膜堆的料液均是自进料口进入膜堆从出料口流出进入下一级膜堆；清洗时，清洗液逆向流动进入第N级膜堆、第N-1级膜堆……第I级膜堆进行清洗，各膜堆的清洗液是自膜堆出料口进入从进料口流出进入前一级膜堆，清洗透析及浓缩液回清洗罐；膜系统采用的膜堆为卷式膜组件，膜分离过程可以是超滤、纳滤，也可以是微滤。在第一级膜堆的进料管道上设有循环泵P002、切换阀V3、V4，第一级膜堆的出料管道上设有切换阀V5、V6，各级膜堆的进料管道上设有循环泵及切换阀、出料管道设有切换阀；最后一级膜堆的出料管道设有循环泵P004及切换阀VlL V12，最后膜堆后设有CIP清洗罐，清洗罐通过清洗泵P006及公共管连接到最后一级膜堆的出料管道，各级膜堆借助循环泵及配合的切换阀使清洗液进入到前一级膜堆清洗。在各级膜堆透析液的管道上设有料液阀V16及清洗阀V17，膜堆料液走料或清洗时两阀交替打开，其中膜堆清洗透析液经阀V17返回到CIP清洗罐。所述膜堆进料端设有保安泵POOl及进料总阀VI，料液经膜分离后浓缩液经阀V18流出。在CIP清洗罐的清洗管道上在清洗泵后设有清洗总阀V15。在进料端与第一级膜堆入口之间节点通过回流管将逆向清洗各膜堆的清洗液返回到清洗罐，在该回流管上安装阀门V2。
[0032]本发明工作原理如下:
[0033]走料时，开泵P001, P002, P003, P004,阀 VI, V4, V5, V7, V9, VII, V13, V18，其它阀门关闭，料液正向流动，透过液从V16流出，浓缩液从V18流出。
[0034]清洗时，开泵？006，？005，？004，？003，？002，开阀V2, V3, V6, V8, V10, V12, V14, V15, V17其它阀门关闭，清洗液从CIP清洗罐进泵P006后，逆向进膜堆进行清洗，清洗透析及浓缩液回清洗罐。
[0035]对于膜系统，膜堆排列从前到后，污染也是从轻到重，如图2所示，清洗过程中，现有膜系统正向走料正向清洗，清洗液的浓度则是由浓到稀，浓度高的清洗液先进行轻污染的膜元件，容易导致清洗过度而损坏膜芯，而浓度低的清洗液最后才清洗重污染的膜元件，显然清洗不彻底；而本发明则正向走料、逆向清洗，解决了清洗液与污染反向配合问题。
[0036]如图3所示，对于现有常规膜系统，膜元件内污染的方向和清洗的方向一致，清洗效率降低，效果不好。就好比鱼鳞顺向清洗鱼鳞不会受到冲击，而本发明的逆向清洗就有可能掀起鱼鳞一样，会大大提高清洗效率。
[0037]本发明能够提高膜清洗效率，延长膜芯使用寿命，降低清洗能耗及清洗水量，从而达到高效、节能、环保的目的。
[0038]本发明中膜堆行业内也称为膜组或膜堆组。本发明工作走料时液体流动方向和清洗工作时液体流动方向相反，如下箭头示意。
[0039]—工作清洗时液体流动方向
[0040]—工作走料时液体流动方向
[0041]以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。
【权利要求】
1.一种正向走料逆向清洗膜系统，其特征在于:包括从前到后排列的N级串联膜堆，其中N > I，所述各膜堆通过一根公共管连接而成: 物料在进入膜系统后经过逐级接力过滤，依次进入第一级膜堆、第二级膜堆……第N级膜堆后口浓缩液流出； 清洗作业采用逆向清洗，其包含两个层次:第一个层次是在各级膜堆组间实现正向过滤逆向清洗；第二个层次是在每个膜堆组内部实现与过滤状态相反的清洗液流动，清洗液自第N膜堆组出料口进入从进料口流出，并流入N-1级膜堆。
2.根据权利要求1所述的正向走料逆向清洗膜系统，其特征在于:在第N级膜堆后面布置清洗模块，该清洗模块包括清洗泵和清洗罐，清洗时，清洗液首先流入第N级膜堆、第N-1级膜堆……第I级膜堆进行清洗，实现了膜组间的逆向清洗。
3.根据权利要求1所述的正向走料逆向清洗膜系统，其特征在于:所述第M膜堆组内逆向清洗的实现方式是通过第M+1组的循环泵实现，通过一根短管将第M+1组的循环泵与第M组的出料管路连接，并将第M组进料管路与公共管连接，跳过第M组的循环泵，并相应的设置切换阀门，其中M < N。
4.根据权利要求1所述的正向走料逆向清洗膜系统，其特征在于:所述膜系统采用的膜堆为卷式膜组件，各级膜堆的进料管道上设有循环泵及切换阀、出料管道设有切换阀，最后一级膜堆的出料管道设有循环泵及切换阀，且在该组膜堆后设有CIP清洗罐及清洗泵，清洗罐通过清洗泵及公共管连接到最后一级膜堆的出料管道，各级膜堆借助循环泵及配合的切换阀使清洗液进入到前一级膜堆清洗。
5.根据权利要求1或2所述的正向走料逆向清洗膜系统，其特征在于:所述膜堆的各透析口并连后流出，各级膜堆透析液的管道上设有料液阀V16及清洗阀V17，膜堆料液走料或清洗时两阀交替打开，其中膜堆清洗透析液经阀V17返回到清洗罐。
6.根据权利要求1所述的正向走料逆向清洗膜系统，其特征在于:所述膜系统进料端设有保安泵及进料总阀VI，料液经膜分离后浓缩液经阀V18流出。
7.根据权利要求2至6之一所述的正向走料逆向清洗膜系统，其特征在于:所述清洗罐的清洗管道上在清洗泵后设有清洗总阀V15。
【文档编号】B01D65/02GK104437098SQ201410717073
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月1日 优先权日:2014年12月1日
【发明者】张勇, 董海峰, 林光跃 申请人:厦门市天泉鑫膜科技股份有限公司