一种陶瓷平板膜的清洗装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种陶瓷平板膜的清洗装置，包括膜池，设于膜池中的陶瓷平板膜组件，压力传感器，流量传感器，清洗转刷机构，射流机构，产水泵，加药泵，控制机构等。本实用新型的清洗装置利用陶瓷膜片强度高的特点，通过采用清洁刷机械擦洗实现无曝气的陶瓷平板膜表面维护清洗，能够降低运行能耗，显著延长恢复清洗周期；通过采用高压射流、转刷机械擦洗、化学反冲洗配合使用对陶瓷膜组件进行恢复清洗，能够减少化学药剂使用量，降低运行成本。本实用新型适用于厌氧陶瓷膜生物反应器，扩大了陶瓷膜生物反应器的应用范围。
【专利说明】
一种陶瓷平板膜的清洗装置
技术领域
[0001]本实用新型属于膜法水处理技术领域，具体涉及一种陶瓷平板膜的清洗装置。
【背景技术】
[0002]严峻的水资源现状要求我国的污水处理向污水再利用进行转变。膜生物反应器(MBR)结合生物反应和膜分离两部分优势，广泛应用于水处理领域(如污水处理、工业废水回用和饮用水深度处理等)。在水处理领域MBR应用主要有两种形式，一为中空纤维膜，另一为板式膜。中空纤维膜。MBR主要优点表现为填装密度大，可以反冲洗;但废水中的固体和杂质容易对膜丝产生污染和堵塞，膜丝断裂和组件存在曝气死区都是中空纤维膜组件难以克服的缺点。平板MBR具有水力学条件易于控制、污泥浓度高、抗污染性能好、出水量大和膜组件易于更换等特点，适用于市政污水、高浓度有机废水和难降解的工业废水等。近年来，陶瓷平板膜由于其寿命长、耐污染、应用范围广等优势，也逐步进入水处理行业。
[0003]膜污染问题是影响MBR运行的关键问题，通过从膜组件的结构优化、污泥混合液的特性、膜分离操作条件优化等方面进行控制。在实际应用中，膜清洗一般包括物理清洗和化学清洗。物理清洗包括在线清水反冲洗、曝气清洗和超声波清洗等;化学清洗包括酸洗和碱洗，酸洗采用的药剂一般为柠檬酸、盐酸和草酸等，碱洗采用的药剂一般为次氯酸钠和氢氧化钠等。物理清洗是通过物理的机械冲刷及反冲洗使得膜表面和膜孔内的污染物脱落的过程。如中国专利CN102600729A公布了一种平板膜清洗组件，可选择性替代平板膜组件植入膜单元的插槽中，在膜单元的曝气装置和清洗组件的曝气装置复合作用下，利用大量气泡产生的水利扰动左右，对平板膜单元进行局部清洗。中国专利CN1533827A利用软质颗粒与膜片之间的膜槽和液流扰动作用，有效的去除膜表面污染物，延长膜化学清洗周期。中国专利CN202606043U采用微纳米气泡发生器取代传统的穿孔曝气管，在膜生物反应器中产生富含微米和纳米级气泡的高压水流，在供给微生物反应所必需的氧气的同时，对膜组件具有很好的冲刷作用，通过若干个均匀设置于膜生物反应器的曝气头，其产生的高压水流与膜组件产生平行或相切的作用力，对膜表面进行清洗。如中国专利CN203140342U提出一种超高压水射除膜清洗装置，利用扁平扇形喷射清洁头喷射的高压水进行膜表面清洁，适用于各种除膜工艺。
[0004]目前针对有机平板膜的清洗方式主要为曝气擦洗，利用曝气产生的气水两相流体，气泡尾流在膜表面产生的剪切作用。气泡尾流区的体积和气泡尺寸成正比，当气液呈大气泡流动式，其气泡尾流区更有利于抑制膜污染的发展。但气泡越大，其气体传质效率越低，影响了曝气给微生物的供氧效率，增加了 MBR的能耗。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种陶瓷平板膜的清洗装置，利用陶瓷膜片强度高的特点，不采用传统的曝气维护清洗方式，实现无曝气的膜表面机械擦洗进行膜运行过程中的维护清洗，并在长期运行过程中，采用射流装置，进行水力清洗配合化学清洗，减少化学药剂的使用，提高MBR系统长期稳定运行，降低运行能耗，实现了在运行过程中对MBR陶瓷平板膜组件进行清洗，极大的提高了其抗污染性能。
[0006]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0007]—种陶瓷平板膜的清洗装置，包括膜池及设于膜池中的陶瓷平板膜组件;所述膜池还设有压力传感器及流量传感器;所述陶瓷平板膜组件为圆形、矩形或方形;其膜孔径为0.05?ΙΟμπι，厚度为6?1mm;还包括:
[0008]清洗转刷机构，设于陶瓷平板膜组件上方;该清洗转刷机构包括若干可移动的用于擦洗陶瓷平板膜组件表面的清洁刷;该若干清洁刷平行间隔排列成一列，相邻两清洁刷之间的距离为12?20cm;该若干清洁刷所在平面与陶瓷平板膜组件所在平面平行，且清洁刷与垂直方向形成O?60°夹角；该清洁刷之刷毛长度为相邻两陶瓷平板膜膜片间距的一半；
[0009]射流机构，该射流机构包括用于向陶瓷平板膜组件表面喷射高压水的若干喷头；若干喷头设于陶瓷平板膜组件上方且平行间隔排布成一列，相邻两喷头之间的距离为相邻两陶瓷平板膜膜片间距的两倍;该若干喷头所在平面与陶瓷平板膜组件所在平面平行且两平面间的垂直距离为30?60cm;喷头的喷射方向与垂直方向形成O?60°夹角；该喷头之出水口为尖形喷嘴；
[0010]产水栗，与膜池连通；
[0011]加药栗，与膜池连通；
[0012]控制机构，所述压力传感器、流量传感器、清洗转刷机构、射流机构、产水栗、加药栗均与该控制机构信号连接。
[0013]—实施例中:所述清洗转刷机构还包括活动支架和连接杆;所述清洁刷通过连接杆装接在活动支架。
[0014]一实施例中:所述射流机构还包括射流发生器和射流管路;所述喷头通过射流管路与射流发生器相连。
[0015]—实施例中:所述产水栗上设有产水阀;所述加药栗上设有加药阀。
[0016]一实施例中:所述控制机构为PLC自动控制系统。
[0017]本技术方案与【背景技术】相比，它具有如下优点:
[0018](I)区别于传统平板膜的曝气清洗方式，利用陶瓷膜片强度高的特点，转刷机械擦洗的方式进行维护清洗，实现无曝气清洗，运行能耗至少降低20 %。
[0019](2)此种清洗方式由于无需曝气，因此适用于厌氧陶瓷膜生物反应器，扩大了陶瓷膜生物反应器的应用范围。
[0020](3)转刷机械擦洗式维护清洗可显著延长恢复清洗周期，可将恢复清洗周期延长至一年以上。
[0021](4)采用高压射流、转刷机械擦洗与化学反冲洗配合的恢复清洗方式，减少了化学药剂使用量，降低运行成本。
【附图说明】
[0022]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0023]图1为本实用新型的清洗方法原理示意图。
[0024]图2为本实用新型的清洗转刷机构示意图。
[0025]图3为本实用新型的射流机构示意图。
[0026]图4为本实用新型的射流机构产生高压水的流程示意图。
[0027]图5为本实用新型实验例I的处理效果示意图。
[0028]图6为本实用新型实验例2的恢复清洗过程处理效果示意图。
[0029]附图标记:膜池I;陶瓷平板膜2;清洗转刷机构3;活动机械支架31;连接杆32;清洁刷33;射流机构4;射流发生器41;射流管路42;喷头43;产水栗5;加药栗6;产水阀7;加药阀8 ；控制机构1;压力传感器12;流量传感器13。
【具体实施方式】
[0030]下面通过实施例具体说明本实用新型的内容:
[0031 ] 一种陶瓷平板膜清洗装置，包括膜池I及竖直设于膜池I中的陶瓷平板膜组件2;所述膜池I还设有压力传感器12及流量传感器13;还包括:
[0032]清洗转刷机构3，设于陶瓷平板膜组件2上方;所述清洗转刷机构3包括活动机械支架31、连接杆32和若干可移动的用于擦洗陶瓷平板膜组件2表面的清洁刷33;所述清洁刷33通过连接杆32装接在活动机械支架31;该若干清洁刷33平行间隔排列成一列，相邻两清洁刷33之间的距离为12?20cm;该清洁刷33所在平面与陶瓷平板膜组件2所在平面平行，且清洁刷33与垂直方向形成O?60°夹角；该清洁刷33由刷杆和刷毛组成，刷毛材料为钢丝、尼龙、纤维素类材料，刷毛长度为相邻两陶瓷平板膜膜片间距的一半，在工作时，可以很好的对陶瓷平板膜膜片表面进行机械擦洗；
[0033]射流机构4，所述射流机构4包括射流发生器41、射流管路42和用于向陶瓷平板膜组件2表面喷射高压水的若干喷头43;所述喷头43通过射流管路42与射流发生器41相连;如图3所示，为该射流机构4的工作流程示意图，利用射流发生器41将水箱中的水加压形成高压水，并通过射流管路42从喷头43喷出高压水;本实施例之中，该若干个喷头43设于陶瓷平板膜组件2上方且平行间隔排布成一列，相邻两喷头43之间的距离为相邻两陶瓷平板膜膜片间距的两倍;该喷头43所在平面与陶瓷平板膜组件2所在平面平行且两平面间的垂直距离为30?60cm，喷头43的喷射方向与垂直方向形成O?60°夹角；所述喷头43之出水口为尖型喷嘴；
[0034]产水栗5，与膜池I连通;所述产水栗5上设有产水阀7，用于排出经陶瓷平板膜组件2处理后的清洁水；
[0035]加药栗6，与膜池I连通;所述加药栗6上设有加药阀8;
[0036]控制机构10，为PLC自动控制系统;所述压力传感器12、流量传感器13、清洗转刷机构3、射流机构4、产水栗5、加药栗6均与该控制机构10信号连接。
[0037]利用上述陶瓷平板膜清洗装置对陶瓷平板膜组件2进行清洗，包括维护清洗过程和/或恢复清洗过程;其原理如图1所示；
[0038]所述维护清洗过程包括:
[0039]I)陶瓷平板膜组件2运行10?30min后，间停2?6min;
[0040]2)间停期间，停止对污水的抽吸，关闭产水栗5;
[0041]3)启动清洗转刷机构3，清洁刷33按照I?lOcm/s的平移速度由上至下平移对陶瓷平板膜组件2表面进行擦洗2?5min;
[0042]4)擦洗结束后，静置Imin;
[0043]5)排出膜池I内水，完成维护清洗过程；
[0044]当流量传感器13检测显示产水量下降30%和/或压力传感器12检测显示膜池I内压力超过60KPa时，启动恢复清洗过程，包括:
[0045]I’)停止对污水的抽吸，关闭产水栗5，静置至少2min;
[0046]2’)将膜池I内泥水混合物排出；
[0047]3’)启动射流机构4和清洗转刷机构3，射流机构4按照运行30?180s间停30?180s的方式间歇运行，通过喷头43向陶瓷平板膜组件2表面喷射水进行冲洗，冲洗压力为0.2?
0.6Mpa，同时清洁刷33按照I?lOcm/s的平移速度由上至下平移对陶瓷平板膜组件2表面进行擦洗;共持续10?30min ；
[0048]4’)开启反洗栗及计量栗将清洗药液NaC10(2000ppm)注入加药阀8，打开加药栗6，在30min内向膜池I内注入上述清洗药液，进行反冲洗，反冲洗压力为0.1?0.3MPa，反冲洗结束后静置90min;
[0049]5’)再次启动射流机构4，通过喷头43向陶瓷平板膜组件2表面喷射水进行冲洗，冲洗压力为0.2?0.6Mpa，按照运行Imin间停Imin的方式间歇运行，持续10?30min;
[0050]6’)排出膜池I内水，完成恢复清洗过程。
[0051]本实用新型的陶瓷平板膜的清洗装置及清洗方法适用的陶瓷平板膜组件2可以为圆形、矩形或方形;其膜孔径为0.05?ΙΟμπι，厚度为6?10_。
[0052]实验例I
[0053]采用陶瓷平板膜进行市政污水处理:膜孔径为Ο.?μπι，污泥浓度MLSS为8000mg/L。陶瓷平板膜组件2为矩形，本实用新型的陶瓷平板膜的清洗装置安装在陶瓷平板膜组件2的上方，清洁刷33与垂直方向形成60°夹角;若干喷头43平行间隔设置且相互之间间距为相邻两陶瓷平板膜膜片间距的两倍，为30cm;该若干喷头43所在平面与陶瓷平板膜组件2所在平面间的垂直距离为30cm，喷头43的喷射方向与垂直方向形成O?60°夹角。
[0054]所述维护清洗过程包括:
[0055]I)陶瓷平板膜组件2的运行模式为30min-3min，30min运行期间，平均运行通量为7 5 LMH，运彳丁 3 Om i η后，间停3m i η;利用间停时间进彳丁维护清洗过程；
[0056]2)间停期间，停止对污水的抽吸，关闭产水栗5;
[0057]3)启动清洗转刷机构3，清洁刷33按照I?lOcm/s的平移速度由上至下平移对陶瓷平板膜组件2表面进行擦洗2min;此时，陶瓷平板膜组件2底部曝气暂停；
[0058]4)擦洗结束后，静置并空曝Imin;
[0059]5)打开出水管，排出膜池I内水，完成维护清洗过程;可继续进行污水处理。
[0060]通过上述维护清洗过程，陶瓷平板膜组件2通量基本完全恢复，其效果如图5所示。[0061 ] 实验例2
[0062]采用转盘式陶瓷平板膜进行厌氧市政污水处理:膜孔径为0.05μπι，污泥浓度MLSS为6000mg/L。陶瓷平板膜组件2为圆形，本实用新型的陶瓷平板膜的清洗装置安装在陶瓷平板膜组件2的上方，清洁刷33与垂直方向形成60°夹角。若干喷头43平行间隔设置且相互之间间距为相邻两陶瓷平板膜膜片间距的两倍，为30cm;该若干喷头43所在平面与陶瓷平板膜组件2所在平面间的垂直距离为30cm，喷头43的喷射方向与垂直方向形成O?60°夹角。
[0063]所述维护清洗过程包括:
[0064]I)陶瓷平板膜组件2的运行模式为10min-2min，1min运行期间，平均运行通量为35LMH，运彳丁 1min后，间停2min;利用间停时间进彳丁维护清洗过程；
[0065]2)间停期间，停止对污水的抽吸，关闭产水栗5;
[0066]3)启动清洗转刷机构3，清洁刷33按照I?lOcm/s的平移速度由上至下平移对陶瓷平板膜组件2表面进行擦洗2min;此时，转盘式陶瓷平板膜组件2持续旋转，线速度2r/min;
[0067]4)擦洗结束后，静置Imin;
[0068]5)打开出水管，排出膜池I内水，完成维护清洗过程;可继续进行污水处理。
[0069]通过上述维护清洗过程，陶瓷平板膜组件2通量恢复>90%。
[0070]长期运行膜污染后，通量下降至22LMH，下降>35%，启动下述恢复清洗过程:
[0071]I’)停止对污水的抽吸，关闭产水阀7以停止产水栗5，静置1min以上；
[0072]2’)将膜池I内泥水混合物排出至另外储存罐中；
[0073]3，)启动射流机构4和清洗转刷机构3，射流机构4按照运行30s间停30s的方式间歇运行，通过喷头43向陶瓷平板膜组件2表面喷射水进行冲洗，冲洗压力为0.2?0.6Mpa，且清洁刷33按照I?lOcm/s的平移速度由上至下对陶瓷平板膜组件2表面进行擦洗，去除膜表面的污染层;射流机构4可以根据实际应用污染状况进行调节，例如可以为运行30?180s间停30?180s的方式间歇运行;共持续1min;
[0074]4’)开启反洗栗及计量栗将清洗药液NaC10(2000ppm)注入加药阀8，启动加药栗6，在30min内向膜池I内注入上述清洗药液，进行反冲洗，反冲洗压力为0.1?0.3MPa，反冲洗结束后静置90min;
[0075]5’)再次启动射流机构4，通过喷头43向陶瓷平板膜组件2表面喷射水进行冲洗，冲洗压力为0.2?0.6Mpa，按照运行Imin间停Imin的方式间歇运行，持续1min ；此过程膜组件产水栗5关闭，不进行过滤产水；
[0076]6’)打开出水管，排出膜池I内水，完成恢复清洗过程;可继续进行污水处理。
[0077]膜过滤通量恢复效果对比如图6所示，通量恢复率>95%。
[0078]以上所述，仅为本实用新型较佳实施例而已，故不能依此限定本实用新型实施的范围，即依本实用新型专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖的范围内。
【主权项】
1.一种陶瓷平板膜的清洗装置，包括膜池及设于膜池中的陶瓷平板膜组件;其特征在于:所述膜池还设有压力传感器及流量传感器;所述陶瓷平板膜组件为圆形、矩形或方形；其膜孔径为0.05?ΙΟμ??，厚度为6?1mm;还包括: 清洗转刷机构，设于陶瓷平板膜组件上方;该清洗转刷机构包括若干可移动的用于擦洗陶瓷平板膜组件表面的清洁刷;该若干清洁刷平行间隔排列成一列，相邻两清洁刷之间的距离为12?20cm;该清洁刷所在平面与陶瓷平板膜组件所在平面平行，且清洁刷与垂直方向形成O?60°夹角;该清洁刷之刷毛长度为相邻两陶瓷平板膜膜片间距的一半； 射流机构，该射流机构包括用于向陶瓷平板膜组件表面喷射高压水的若干喷头;若干喷头设于陶瓷平板膜组件上方且平行间隔排布成一列，相邻两喷头之间的距离为相邻两陶瓷平板膜膜片间距的两倍;该喷头所在平面与陶瓷平板膜组件所在平面平行且两平面间的垂直距离为30?60cm;喷头的喷射方向与垂直方向形成O?60°夹角；该喷头之出水口为尖形喷嘴； 产水栗，与膜池连通； 加药栗，与膜池连通； 控制机构，所述压力传感器、流量传感器、清洗转刷机构、射流机构、产水栗、加药栗均与该控制机构信号连接。2.根据权利要求1所述的一种陶瓷平板膜的清洗装置，其特征在于:所述清洗转刷机构还包括活动支架和连接杆;所述清洁刷通过连接杆装接在活动支架。3.根据权利要求1所述的一种陶瓷平板膜的清洗装置，其特征在于:所述射流机构还包括射流发生器和射流管路;所述喷头通过射流管路与射流发生器相连。4.根据权利要求1所述的一种陶瓷平板膜的清洗装置，其特征在于:所述产水栗上设有产水阀;所述加药栗上设有加药阀。5.根据权利要求1所述的一种陶瓷平板膜的清洗装置，其特征在于:所述控制机构为PLC自动控制系统。
【文档编号】B01D65/02GK205517291SQ201620230853
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年3月24日
【发明人】姚萌, 丘助国, 洪昱斌, 蓝伟光
【申请人】三达膜科技（厦门）有限公司, 三达膜环境技术股份有限公司