一种悬浮物耐受超滤装置的制作方法

本发明涉及一种超滤装置，具体涉及一种悬浮物耐受超滤装置；属于水处理技术领域，适用于纯水处理、废水处理及中水回用工程。

背景技术：

目前，超滤装置的应用非常广泛，在医用无菌无热原水设备、工业用饮料、饮用水、矿泉水净化、工业分离、浓缩、提纯、工业废水处理、电泳漆、电镀含油废水处理中均有所应用。市场上生产的超滤膜设备品种多、规格全，在设计上吸取了国外同行业的先进技术，过滤工作压力0.3mpa以下，超滤膜规格有4寸、6寸、8寸、10寸等多个档次。

超滤装置的基本原理是在常温下以一定压力和流量，利用不对称微孔结构和半透膜介质，依靠膜两侧的压力差作为推动力，以错流方式进行过滤，使溶剂及小分子物质通过，大分子物质和微粒子（如蛋白质、水溶性高聚物、细菌等）被滤膜阻留，从而达到分离、分级、纯化、浓缩目的的一种新型膜分离技术。超滤装置具有诸多优势：化学性能稳定、抗腐蚀性强、耐酸、碱、盐的侵蚀（ph值：0～14），无毒、无味，重量轻，强度高（耐高温、高压），操作省力。目前市场上各款各式的管式超滤膜设备广泛用于石油、化工、果汁、轻工、制药、食品、资源开发、冶金煤炭、国防工业、环境保护等领域。

对于废水处理，大多数工艺都采用传统的重力沉淀法，用重力沉淀池-砂滤-中空纤维超滤相配合的工艺去除污染物。对于高悬浮耐受超滤装置，在缩短了废水处理工艺流程、减少药剂投加的品种和投加量的同时提高了产水水质，达到严格排放限值。在本工艺中，通常采用氢氧化钠或石灰中和沉淀镉、铬、铜、铅、镁、镍、锌等重金属，大部分重金属可以在ph7－10的范围内产生沉淀。待过滤的含有目标悬浮颗粒的水(介质)由进水口进入超滤装置，经进支母管分配至各个超滤膜组件内，大于过滤精度要求的目标悬浮颗粒被截留在滤芯的表面，符合要求的合格水经过滤芯滤层，汇集在超滤膜膜丝，净化水经出水口流出。

随着过滤时间的延长，被截留在滤芯的表面的目标悬浮颗粒也逐渐增加，超滤膜组件逐渐被堵塞，导致滤芯内外两侧的压差逐渐上升，当达到设定的过滤时间或设定的压差值时，过滤器滤芯失效。因此，必须定期进行反洗和化学清洗以确保超滤装置的正常工作，反洗周期（半小时）和化学清洗周期（1-6个月）都较短，这样不仅浪费了人力和财力，同时还造成了污染。

技术实现要素：

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具有高悬浮物耐受性、出水水质稳定、反洗周期和化学清洗周期都较长的超滤装置。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种悬浮物耐受超滤装置，包括：超滤系统、反洗系统及化学清洗系统；所述超滤系统包括：原水槽、原水泵、水箱及安装于水箱内的若干组超滤膜组件，所述原水泵设置于原水槽与水箱之间并通过管路连接前后，所述水箱的箱体上设置有分别与超滤膜组件的进水端和出水端连通的进水口和产水口，所述原水泵通过管路与进水口连接；

所述超滤膜组件的膜管由支撑层和膜层烧结制成，其中膜层由pvdf膜制成，支撑层由pe或pvdf材质制成；

所述反洗系统包括：反洗槽、加压反洗泵及出水泵，所述水箱的箱体上设置有进气口、反洗口和超滤排水口，所述加压反洗泵将反洗液从反洗槽通过管路泵入反洗口，所述出水泵通过管路与超滤排水口连通，所述反洗口和超滤排水口分别与超滤膜组件的出水端和进水端连通；

所述化学清洗系统包括：药洗槽和循环清洗泵，所述水箱的箱体上设置有清洗液进口、清洗液淡水回流口和清洗液浓水回流口，所述循环清洗泵与清洗液进口通过管路连接并且清洗液进口与超滤膜组件的进水端连通。

优选地，前述产水口前端还安装有一产水槽，方便存储和随时取用处理过的水。

具体地，前述超滤膜组件为4组，每组由9根膜管并排组成，膜层的过滤精度为0.1微米。

更优选地，待过滤的流体在经超滤膜组件过滤时采用的是错流过滤，错流速度为3-4.9米/秒，压力为0.7-7bar，在错流过滤时，料液流经膜面时产生的剪切力会把膜面上滞留的固体颗粒物带走，从而使污染层保持在一个较薄的状态，避免在膜表面产生堆积，从而进一步延长了反洗周期和化学清洗周期。

再优选地，在反洗系统运行时，从进气口进入的气流方向与反洗液的流向是相反的，这样能够优化反洗效果。

更优选地，在管路上设置有多个阀门，所述阀门为气动蝶阀或手动蝶阀，方便对管路的启闭进行控制。

进一步优选地，前述水箱上还设置有不合格产水与排气口。

本发明的有益之处在于：

1、本发明的超滤装置对悬浮物具有高耐受性，特别适用于固含量高于0.5%的料液，能够去除尺寸大于膜孔径（过滤精度0.02微米、0.05微米及0.1微米可选）的固体物，不需要进一步后处理过滤器，而且无需投加絮凝剂等聚合物，确保出水水质稳定。

2、反洗周期和化学清洗周期都较长：膜管的pvdf膜层能极好地与pvdf支撑管内壁交联或嵌入到pe支撑管内壁中与支撑管形成强劲的结合，使膜管能在较高的运行压力和反洗压力下工作，从而获得极高的固体去除效率和膜通量，能够有效地延长反洗周期和化学清洗周期。此外，合理运用了错流过滤技术，料液平行于膜面流动，剪切力将膜面上滞留的颗粒带走，固体颗粒随着错流状态下在固液混合物中不断浓缩，使污染层保持在一个较薄的状态，避免在膜表面产生堆积。该装置一般无需反洗，特殊工况下也可每月反洗一次；化学清洗周期一般为12-18个月一次，大大降低了清洗成本。

3、该超滤装置是在常温下进行，条件温和无成分破坏，因而特别适宜对热敏感的物质，如药物、酶、果汁等的分离、分级、浓缩与富集；对于温度不敏感的物质进行过滤时，也可适当升高温度从而提高膜过滤产水量。

4、本发明的超滤装置在超滤过程中无需加热，能耗低，无需添加化学试剂，无污染，是一种节能环保的分离技术；而且分离效率高，对稀溶液中的微量成分的回收、低浓度溶液的浓缩均非常有效，具有结构简单、流程短、操作简便、易于控制和维护等诸多优势。

附图说明

图1是本发明的一种悬浮物耐受超滤装置的主体结构在过滤状态时的俯视图；

图2是本发明的一种悬浮物耐受超滤装置的主体结构在过滤状态时的主视图；

图3是本发明的一种悬浮物耐受超滤装置的主体结构在反洗状态时的俯视图；

图4是本发明的一种悬浮物耐受超滤装置的主体结构在反洗状态时的主视图；

图5是本发明的一种悬浮物耐受超滤装置的主体结构在化学清洗状态时的俯视图；

图6是本发明的一种悬浮物耐受超滤装置的主体结构在化学清洗状态时的主视图；

图7是本发明的一种悬浮物耐受超滤装置的主体结构后视图；

图8是本发明的一种悬浮物耐受超滤装置的主体结构左视图；

图9是本发明的一种悬浮物耐受超滤装置的主体结构右视图。

图中附图标记的含义：1、超滤膜组件，2、进水口，3、产水口，4、进气口，5、反洗口，6、超滤排水口，7、清洗液进口，8、清洗液淡水回流口，9、清洗液浓水回流口，10、产水取样口，11、不合格产水与排气口，12、阀门。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

图1至图9均主要展示了本发明的悬浮物耐受超滤装置的主体结构，即忽略了各溶液槽和泵体等外围设备。具体地，本发明的悬浮物耐受超滤装置包括：超滤系统、反洗系统及化学清洗系统。

其中，超滤系统是实现水处理的核心，具体包括：原水槽、原水泵、水箱及安装于水箱内的若干组超滤膜组件1，原水泵设置于原水槽与水箱之间并通过管路连接前后，水箱的箱体上设置有分别与超滤膜组件1的进水端和出水端连通的进水口2和产水口3，原水泵通过管路与进水口2连接。具体到本实施例中，超滤膜组件1为4组，每组由9根膜管并排组成，膜管由支撑层和膜层烧结制成，是一种具有优异运行特征的高性能管式膜，其中膜层由pvdf膜制成，膜孔径可选择，本实施例中采用0.1μm(微米)的膜孔径，支撑层由pe或pvdf材质制成，一致的、全方位热熔接的多孔结构为管式膜提供了最优化的支撑层，从而增强了膜组件的耐用性。

为了方便存储和随时取用处理过的水，在产水口3前端还安装有一产水槽。

实现超滤操作时，待过滤的流体流向如图1和图2中箭头方向所示，待过滤的流体从进水口2经管路进入箱体，流至超滤膜组件1中各个膜管的膜层表面进行错流过滤，过滤完成后的处理水汇集至产水口3流出。

为了保持超滤装置长期优质的过滤性能，该超滤装置还设置有反洗系统及化学清洗系统。

其中，反洗系统包括：反洗槽、加压反洗泵及出水泵，在水箱的箱体上设置有进气口4、反洗口5和超滤排水口6。在反洗操作时，反洗液的流向如图3和图4中箭头方向所示，加压反洗泵将反洗液从反洗槽通过管路泵入反洗口5，反洗口5和超滤排水口6分别与超滤膜组件1的出水端和进水端连通，实现对膜管的反向清洗，最后，反洗液通过出水泵从超滤排水口6排出，完成反洗。

化学清洗系统则包括：药洗槽和循环清洗泵，水箱的箱体上设置有清洗液进口7、清洗液淡水回流口8和清洗液浓水回流口9，循环清洗泵与清洗液进口7通过管路连接并且清洗液进口7与超滤膜组件1的进水端连通。在化学清洗操作时，化学清洗液的流向如图5和图6中箭头方向所示，化学清洗液通过循环清洗泵从清洗液进口7进入超滤膜组件1，对膜管进行化学清洗，最后，清洗液分别从清洗液淡水回流口8和清洗液浓水回流口9流出进行回收。

另外，在管路上设置有多个阀门12（仅用附图标记标出了其中一部分），具体地，阀门12为气动蝶阀或手动蝶阀，方便对管路的启闭进行控制，这是很容易理解的，因此本发明中不作赘述。

综上，本发明的悬浮物耐受超滤装置适用于液体中特别是有毒介质中固体悬浮颗粒的分离（固含量高于0.5%），可广泛应用于水处理、冶金、石油、化工、电力、轻工、食品、医药、纺织、造纸等行业，尤其在电力、钢铁行业等需生产用水循环使用的场合。该超滤装置基于一种先进的膜分离技术，料液中含有的溶剂及各种小的溶质从高压料液侧透过滤膜到达低压侧，从而得到透过液或称为超滤液；其超滤膜微孔最小可达0.01微米（十万分之一毫米）以下，能有效地去除水中的微粒、胶体、细菌、热源和有机物力作用下，而尺寸比膜孔径大的溶质分子被膜截留成浓缩液，利用特殊的膜管材质和错流过滤技术，使料液流经膜面时产生的剪切力会把膜面上滞留的固体颗粒物带走，从而使污染层保持在一个较薄的状态，避免在膜表面产生堆积，从而进一步延长了反洗周期和化学清洗周期。

作为本实施例的进一步改进，在水箱内设有产水取样口10，以对水样进行检测，不合格的水样即从不合格产水与排气口11排出，避免进入产水槽。

经验证，本发明的超滤装置结构高效、紧凑、占地面积小，过滤精度很高，可以为反渗透膜提供最大限度的保护，适用于大中型饮用水厂的深度处理和市政及工业废水处理，能够去除水中各种悬浮物、胶体杂质，特别是去除隐孢子、鞭毛虫、大肠杆菌等致病微生物，实现中水、废水回用及循环排污水回用净化处理，还可实现污水中有用物质的回收，亦可实现果汁、蛋白质、酶制剂的浓缩分离，具有极好的市场推广前景。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。