一种管式滤膜在线冲洗系统及方法与流程

1.本发明属于膜清洗技术领域，尤其是涉及一种管式滤膜在线冲洗系统及方法。


背景技术：

2.目前，管式滤膜越来越多的应用于废水零排放回收、研磨水过滤、重金属处理等领域，随着用途的多样化，导致管式滤膜在使用过程中被污染导致通量下降的问题也越来越严重。为了维持较高的通量，目前主要的处理方式是在膜通量下降后，通过化学药剂在线清洗或者离线浸泡清洗，但是在线化学清洗时，系统不能继续处理待处理液，从而影响系统的正常工作，降低工作效率；离线浸泡清洗不仅系统不能连续运行，而且操作复杂，劳动强度大，并且两种清洗方式均采用清洗液进行清洗，处理成本提高。


技术实现要素：

3.本发明的目的之一是提供一种管式滤膜在线冲洗系统，可实现不间断产水的情况下使管式滤膜保持较大通量，延长膜连续运行时间，降低清洗成本，提高处理效率。
4.本发明的目的之二是提供一种管式滤膜在线冲洗方法。
5.为实现上述目的之一，本发明采用的技术方案是：一种管式滤膜在线冲洗系统，包括待处理料液罐，所述待处理料液罐的出水口连接出水总管，所述出水总管上设置有出水泵，所述出水总管的出水端连接有第一支水管和第二支水管，所述待处理料液罐的进水口连接有第一进水管和第二进水管，所述第一支水管和第一进水管之间并联连接有运行管路和冲洗管路，所述第二支水管和第二进水管之间并联连接有第一回流管路和第二回流管路，所述第一支水管上设置有膜组件，所述第一支水管的进水端与膜组件的原液进口相连接，所述第一支水管的出水端与膜组件的浓缩液出口相连接。
6.进一步地，所述运行管路上设置有第一电磁阀和第一球阀，所述冲洗管路上设置有第二电磁阀和第二球阀，所述第一回流管路上设置有第三电磁阀和第三球阀，所述第二回流管路上设置有第四电磁阀和第四球阀。
7.进一步地，所述第一电磁阀和第三电磁阀并联连接，所述第二电磁阀和第四电磁阀并联连接，所述第一电磁阀和第三电磁阀的并联电路与第二电磁阀和第四电磁阀的并联电路之间并联连接，并通过定时开关与电源电连接。
8.进一步地，所述第一电磁阀和第三电磁阀为常开状态，所述第二电磁阀和第四电磁阀为常闭状态。
9.进一步地，所述第一支水管上靠近膜组件浓缩液出口的一端设置有压力表。
10.进一步地，所述第一进水管上设置有流量计。
11.为实现上述目的之二，本发明采用的技术方案是：包括以下步骤：
12.步骤一：开启运行模式：接通电源，设置定时开关的运行时间，定时开关为打开状态，第一电磁阀和第三电磁阀打开，启动运行管路，调节第一球阀和第三球阀控制运行管路的运行压力和运行流速，待处理原液由出水泵一部分泵入膜组件过滤后浓缩液经运行管路
和第一进水管流回待处理料液罐，一部分流经第二支水管、第一回流管路和第二进水管流回待处理料液罐；
13.步骤二：开启冲洗模式：运行时间结束，设置定时开关的冲洗时间，定时开关关闭，第一电磁阀和第三电磁阀关闭，第二电磁阀和第四电磁阀开启，启动冲洗管路，调节第二球阀和第四球阀控制冲洗管路的冲洗压力和冲洗流速，待处理原液由出水泵一部分泵入膜组件过滤冲洗后浓缩液经冲洗管路和第一进水管流回待处理料液罐，一部分流经第二支水管、第二回流管路和第二进水管流回待处理料液罐。
14.进一步地，步骤一中设置运行时间为10min至30min之间，运行压力为0.2mpa至0.6mpa之间，运行流速为1m/s至2m/s之间。
15.进一步地，步骤二中设置冲洗时间为10s至20s之间，冲洗压力为0.2mpa至0.6mpa之间，冲洗流速为2m/s至4m/s之间。
16.与现有技术相比，本发明具有的优点和有益效果是：
17.本发明通过运行管路和冲洗管路不间断交替运行，在处理废液的过程中，首先由运行管路进行废水处理，由第一回流管路控制运行压力和运行流速，定时开关控制运行时长，到达运行时长后，系统自动切换冲洗管路，由第二回流管路控制冲洗流速和冲洗压力，定时开关控制冲洗时长，实现在不间断产水的情况下，有效提高管式滤膜的产水通量，延长膜的连续运行时间，从而延长了系统停机清洗周期，提高处理效率，降低运行成本。
附图说明
18.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
19.图1是本发明一种管式滤膜在线冲洗系统的整体结构示意图。
20.图2是本发明一种管式滤膜在线冲洗系统的电磁阀与电源连接电路示意图。
21.图3是本发明实施例1、实施例2和对比实施例1的产水通量的曲线对比示意图。
22.图4是本发明实施例3和实施例4的产水通量的曲线对比示意图。
23.图5是本发明实施例5和对比实施例2的产水通量的曲线对比示意图。
24.图中：1-待处理料液罐；2-出水总管；3-出水泵；4-第一支水管；5-第二支水管；6-第一进水管；7-第二进水管；8-运行管路；9-冲洗管路；10-第一回流管路；11-第二回流管路；12-膜组件；13-第一电磁阀；14-第一球阀；15-第二电磁阀；16-第二球阀；17-第三电磁阀；18-第三球阀；19-第四电磁阀；20-第四球阀；21-定时开关；22-电源；23-压力表；24-流量计。
具体实施方式
25.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合图1-图5和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的技术方案及技术方案中的特征可以相互组合。
26.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体技术方案的限制。
27.下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行描述，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，基于本发明所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。
28.本发明的技术方案提供了一种管式滤膜在线冲洗系统，包括待处理料液罐1，所述待处理料液罐1的出水口连接出水总管2，所述出水总管2上设置有出水泵3，所述出水总管2的出水端连接有第一支水管4和第二支水管5，所述待处理料液罐1的进水口连接有第一进水管6和第二进水管7，所述第一支水管4和第一进水管6之间并联连接有运行管路8和冲洗管路9，所述第二支水管5和第二进水管7之间并联连接有第一回流管路10和第二回流管路11，所述第一支水管4上设置有膜组件12，所述第一支水管4的进水端与膜组件12的原液进口相连接，所述第一支水管4的出水端与膜组件12的浓缩液出口相连接，渗透液进行集中收集处理。
29.进一步地，所述运行管路8上设置有第一电磁阀13和第一球阀14，所述冲洗管路9上设置有第二电磁阀15和第二球阀16，所述第一回流管路10上设置有第三电磁阀17和第三球阀18，所述第二回流管路11上设置有第四电磁阀19和第四球阀20。
30.进一步地，所述第一电磁阀13和第三电磁阀17并联连接，所述第二电磁阀15和第四电磁阀19并联连接，所述第一电磁阀13和第三电磁阀17的并联电路与第二电磁阀15和第四电磁阀19的并联电路之间并联连接，并通过定时开关21与电源22电连接。
31.进一步地，所述第一电磁阀13和第三电磁阀17为常开状态，所述第二电磁阀15和第四电磁阀19为常闭状态。
32.其中，第一电磁阀13和第三电磁阀17为常开状态，通电闭合，第二电磁阀15和第四电磁阀19为常闭状态，通电开启，由定时开关21控制通断电，系统运行时，定时开关21为开启状态，电路断电，第一电磁阀13和第三电磁阀17开启，并通过调节第一球阀14和第三球阀18对运行压力和运行流速进行控制，定时开关21计时结束后，定时开关21关闭，电路通电，第一电磁阀13和第三电磁阀17关闭，第二电磁阀15和第四电磁阀19开启，冲洗管路9运行，并通过调节第二球阀16和第四球阀20对冲洗压力和冲洗流速进行控制，对膜组件12进行冲洗，实现在不间断产水的情况下，有效提高管式滤膜的产水通量，延长膜的连续运行时间，从而延长了系统停机清洗周期，提高处理效率，降低运行成本，同时，冲洗液即为待处理液，无需使用额外的清洗剂，降低清洗成本。
33.进一步地，所述第一支水管4上靠近膜组件12浓缩液出口的一端设置有压力表23，能够及时观测系统运行或冲洗压力，便于对球阀进行调节。
34.进一步地，所述第一进水管6上设置有流量计24，便于测量系统运行或冲洗时流速，便于对流速进行调节。
35.本发明还提供一种管式滤膜在线冲洗方法，包括以下步骤：
36.步骤一：开启运行模式：接通电源，设置定时开关的运行时间，定时开关为打开状态，第一电磁进阀和第三电磁阀打开，启动运行管路，调节第一球阀和第三球阀控制运行管路的运行压力和运行流速，待处理原液由出水泵一部分泵入膜组件过滤后浓缩液经运行管路和第一进水管流回待处理料液罐，一部分流经第二支水管、第一回流管路和第二进水管流回待处理料液罐。
37.其中，设置运行时间为10min至30min之间，运行压力为0.2mpa至0.6mpa之间，运行
流速为1m/s至2m/s之间。
38.具体地，在此运行时间、运行压力和运行流速范围内，膜组件可保持较好的产水通量，产水效率高，运行时间过长，膜组件产水通量下降较大，产水效率低，耗能大，运行压力过大，会引起膜面浓缩升高，截留率减小，运行流速过大，浓差极化现象减轻，截留率减小。
39.步骤二：开启冲洗模式：运行时间结束，设置定时开关的冲洗时间，定时开关关闭，第一电磁阀和第三电磁阀关闭，第二电磁阀和第四电磁阀开启，启动冲洗管路，调节第二球阀和第四球阀控制冲洗管路的冲洗压力和冲洗流速，待处理原液由出水泵一部分泵入膜组件过滤冲洗后浓缩液经冲洗管路和第一进水管流回待处理料液罐，一部分流经第二支水管、第二回流管路和第二进水管流回待处理料液罐。
40.其中，设置冲洗时间为10s至20s之间，冲洗压力为0.2mpa至0.6mpa之间，冲洗流速为2m/s至4m/s之间。
41.具体地，在此冲洗时间、冲洗压力和冲洗流速下，可对膜内达到较好的冲洗效果，使膜组件恢复产水通量，提高产水效率，设置运行模式和冲洗模式的运行压力和冲洗压力相同，降低冲洗过程中对膜组件截留率的影响，设置冲洗流速高于运行流速，达到对膜组件表面的冲洗效果，使膜组件恢复产水通量，虽然冲洗流速较大，会对膜组件截留率产生一定影响，但是通过控制冲洗时间，此影响可忽略不计。
42.本发明通过运行管路和冲洗管路不间断交替运行，实现不停机、不间断产水情况下的脉冲冲洗模式，有效提高膜组件平均产水通量。
43.实施例1
44.应用本发明对20℃下，污泥浓度1.2g/l含污泥废水进行处理，设置运行模式下，运行压力为0.2mpa，运行流速1m/s，运行时长为30min，冲洗模式下，冲洗压力为0.2mpa，冲洗流速4m/s，冲洗时长为10s，运行模式和冲洗模式不间断交替进行，其中一个运行模式和一个冲洗模式为一个运行周期，具体产水通量参数见表1。
45.表1脉冲冲洗模式下的产水通量(一)
46.运行周期运行流速(m/s)冲洗流速(m/s)产水通量(l/(m2*h))11419.86/22.92/19.121425.3/20.25/17.5731429.8/28.5/28.341429.3/28.3/28.451429.3/28.6/28.761429.3/28.8/28.8
47.注：产水通量为一周期内第1/15/29min时的通量；系统运行3h，平均运行通量26.17(l/(m2*h)))。
48.实施例2
49.应用本发明对20℃下，污泥浓度1.2g/l含污泥废水进行处理，设置运行模式下，运行压力为0.2mpa，运行流速2m/s，运行时长为30min，冲洗模式下，冲洗压力为0.2mpa，冲洗流速4m/s，冲洗时长为10s，运行模式和冲洗模式不间断交替进行，其中一个运行模式和一个冲洗模式为一个运行周期，具体产水通量参数见表2。
50.表2脉冲冲洗模式下的产水通量(二)
[0051][0052][0053]
注：产水通量为一周期内第1/15/29min系统运行3h，平均运行通量21.40(l/(m2*h))。
[0054]
对比实施例1
[0055]
对20℃下，污泥浓度1.2g/l含污泥废水进行处理，持续以运行压力为0.2mpa，运行流速1m/s的模式下进行废水处理，时的通量；具体产水通量参数见表3。
[0056]
表3持续运行模式下的产水通量(一)
[0057]
运行时间(h)运行流速(m/s)冲洗流速(m/s)产水通量(l/(m2*h))0.251-11.840.51-9.9311-7.641.51-5.7321-6.112.51-6.1131-5.73
[0058]
注：产水通量为一周期内第1/15/29min时的通量；系统运行3h，平均运行通量7.58(l/(m2*h))。
[0059]
综上，如图3所示，实施例1和实施例2相比较，在将运行流速调节到2m/s时，可以获得更优的运行效果，针对不同处理对象特征调整最适运行参数，可在废水处理过程中实现较大通量的维持，实施例1、实施例2和对比实施例1相比较，仅对比实施例1的持续运行模式下，膜组件的产水通量出现明显下降，而实施例1和实施例2的脉冲冲洗模式在不使用药剂清洗以及不间断产水的情况下明显呈现更优的膜性能即稳定的较大通量，另外，当系统运行至1.5h时，持续运行模式通量明显下降，需要停机清洗，但脉冲冲洗模式下膜组件仍保持了较高的通量，有效延长了膜组件连续运行时间，延长膜组件停机清洗周期。
[0060]
实施例3
[0061]
应用本发明对20℃下，浓度2g/l caco3悬浊液进行处理，设置运行模式下，运行压力为0.2mpa，运行流速1m/s，运行时长为10min，冲洗模式下，冲洗压力为0.2mpa，冲洗流速4m/s，冲洗时长为10s，运行模式和冲洗模式不间断交替进行，其中一个运行模式和一个冲洗模式为一个运行周期，具体产水通量参数见表4。
[0062]
表4脉冲冲洗模式下的产水通量(三)
[0063]
运行周期运行流速(m/s)冲洗流速(m/s)通量(l/(m2*h))11440.13/55.821456.13/50.8331454.6/50.0741453.45/50.8351453.07/51.661452.69/50.07
[0064]
注：产水通量为1周期内第1/9min时的通量；系统运行1h，平均运行通量51.51(l/(m2*h))。
[0065]
实施例4
[0066]
应用本发明对20℃下，浓度2g/l caco3悬浊液进行处理，设置运行模式下，运行压力为0.2mpa，运行流速2m/s，运行时长为10min，冲洗模式下，冲洗压力为0.2mpa，冲洗流速4m/s，冲洗时长为10s，运行模式和冲洗模式不间断交替进行，其中一个运行模式和一个冲洗模式为一个运行周期，具体产水通量参数见表5。
[0067]
表5脉冲冲洗模式下的产水通量(四)
[0068]
运行周期运行流速(m/s)冲洗流速(m/s)通量(l/(m2*h))12444.28/46.6322449.39/45.8632448.63/45.142447.48/45.152446.86/45.1
[0069]
注：产水通量为1周期内第1/9min时的通量；系统运行1h，平均运行通量46.44(l/(m2*h))。
[0070]
综上，如图4所示，实施例3和实施例4在脉冲冲洗模式下，均保持较高的产水通量，实施例3的整体产水通量更大，冲洗后通量有所提升，实施例4冲洗后的产水通量的回升效果更加明显，说明利用此冲洗模式对于膜组件产水通量的回升具有积极效果，能够使膜组件保持较高的产水通量，提高产水效率。
[0071]
实施例5
[0072]
应用本发明对20℃下，浓度0.2g/l caco3悬浊液进行处理，设置运行模式下，运行压力为0.2mpa，运行流速2m/s，运行时长为10min，冲洗模式下，冲洗压力为0.2mpa，冲洗流速4m/s，冲洗时长为10s，运行模式和冲洗模式不间断交替进行，其中一个运行模式和一个冲洗模式为一个运行周期，具体产水通量参数见表6。
[0073]
表6脉冲冲洗模式下的产水通量(五)
[0074][0075][0076]
注：产水通量为1周期内第1/5/9min的通量；系统运行1h，平均运行通量1167.06(l/(m2*h))。
[0077]
对比实施例2
[0078]
对20℃下，浓度0.2g/l caco3悬浊液进行处理，持续以运行压力为0.2mpa，运行流速2m/s的模式下进行废水处理，记录第1min、5min、10min、20min、30min、40min、50min、60min的通量，具体产水通量参数见表7。
[0079]
表7持续运行模式下的产水通量(二)
[0080]
运行时间(min)运行流速(m/s)冲洗流速(m/s)产水通量(lmh)12-1176.5652-1161.28102-1161.28202-1160.11302-1151.36402-1138.36502-1136602 1130.72
[0081]
注：系统运行1h，平均运行通量1151.96(l/(m2*h)。
[0082]
综上，如图5所示，对比实施例2的产水通量呈下降趋势，实施例5的脉冲冲洗模式下，产水通量相比于持续运行组更大并且更稳定，实现在不间断产水的情况下，有效提高管式滤膜的产水通量，降低膜通量衰减幅度，延长膜的连续运行时间，从而延长了系统停机清洗周期，提高处理效率，降低运行成本。
[0083]
本发明所说的“管式滤膜”包括有机管式膜、陶瓷管式膜、金属管式膜等；同时该系统除了应用于管式滤膜外，还可应用于卷式膜、平板膜、中空纤维膜等，可根据情况调节各项参数。
[0084]
以上为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。