微濾過程采用的清洗裝置及清洗方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種微濾過程采用的清洗裝置及清洗方法。所述的微濾清洗裝置為一個異徑流體切換缸，其兩端分別與原料液泵和微濾膜組件相連，缸內(nèi)設(shè)置滑動異徑活塞。其清洗過程包括：并聯(lián)的多個微濾膜器進行微濾及向流體切換缸注入濾液；對某一個微濾膜器進行清洗，其他微濾膜器正常工作；完成該微濾膜器清洗后，重復(fù)所有的微濾膜器進行微濾及向流體切換缸注入濾液；如此重復(fù)進行，依次實現(xiàn)對所有并聯(lián)微濾膜器清洗過程。本發(fā)明的特點是簡化清洗設(shè)備、操作過程簡單、微濾出水連續(xù)、節(jié)約能源資源、生產(chǎn)效率提高等。
【專利說明】微濾過程采用的清洗裝置及清洗方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微濾(MF)過程采用的清洗裝置及清洗方法，屬于膜清洗【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]微孔過濾(MF，簡稱微濾)與反滲透、超濾均屬于壓力驅(qū)動型膜分離技術(shù)，所分離的組分直徑為0.03-15 μ m,主要除去微粒、亞微粒和細(xì)粒物質(zhì)。其基本原理屬于篩網(wǎng)狀過濾，在靜壓差作用下，水分子及小于膜孔的顆粒通過濾網(wǎng)，大于膜孔的粒子則被截留在膜上面，從而使得大小不同的組分得以分離。微濾工藝因其具有能耗低、出水水質(zhì)穩(wěn)定、可以實現(xiàn)自動控制等有點而受到廣泛重視。
[0003]微濾在應(yīng)用過程中遇到的最主要的問題是通量下降，這是由于濃差極化和污染造成的。污染是由于溶質(zhì)在孔內(nèi)或膜表面的沉積。很多情況下，通量下降非常嚴(yán)重，以至于實際通量僅為純水通量的1%。因此，在微濾裝置運行時，需要定期對其進行清洗以帶走孔內(nèi)或膜表面的截留物，恢復(fù)微濾膜的過濾功能。目前普遍使用的微濾清洗裝置與方法如圖1所示，主要存在以下問題:通常設(shè)置多套微濾裝置，每套裝置中的所有微濾膜器同時進行生產(chǎn)、清洗、快沖、化學(xué)清洗等程序；微濾反沖洗泵流量比較大，清洗水量一般是運行時的2倍，需要設(shè)置較大容量的反洗水箱，當(dāng)對微濾裝置清洗時，微濾反沖洗泵從該水箱中抽水；微濾一般運行0.5到I小時清洗一次，每次清洗歷時約10分鐘，反沖洗泵頻繁啟停，每隔
0.5到I小時，泵啟停一次，每次只運行10分鐘，泵的利用率不高，頻繁啟停易使泵損壞，微濾產(chǎn)水不連續(xù)。
[0004]所以尋找新型連續(xù)清洗方法，不僅能夠提高生產(chǎn)效率，實現(xiàn)微濾連續(xù)產(chǎn)水，而且能夠延長設(shè)備使用壽命，降低設(shè)備和維修投資。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種微濾過程采用的清洗裝置及清洗方法。該清洗裝置結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，其方法過程能耗低。
[0006]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)，一種微濾過程采用的清洗裝置，所述的微濾過程，是采用包括原料液泵、切換閥和并聯(lián)的兩個或兩個以上的微濾膜器構(gòu)成的裝置加以實現(xiàn)的，其過程是原料液由微濾膜器下端進入微濾膜器，經(jīng)微濾膜的過濾，產(chǎn)品濾液從微濾膜器上端端頭流出，在該微濾過程采用的清洗裝置，其特征在于，該裝置由一個兩段長度相等的異徑圓筒體及圓筒體內(nèi)與兩段圓筒體滑動配合的一體異徑活塞構(gòu)成的流體切換缸，該流體切換缸的小直徑圓筒體外端與微濾膜器上端的濾液出口管線相連接，它的大直徑圓筒體外端與原料液管線連接。
[0007]上述結(jié)構(gòu)的微濾過程采用的連續(xù)清洗的裝置，其特征在于，流體切換缸的小直徑圓筒體與大直徑圓筒體的直徑比為1:(1.5?1.8)。
[0008]采用上述微濾過程的清洗裝置實現(xiàn)微濾過程的清洗方法，其特征在于包括以下過程:
1)η個(η > 2)微濾膜器同時進行微濾及向流體切換缸注入濾液:
開啟原料液泵，打開每個微濾膜器的原料液進入閥、濾液產(chǎn)出閥、微濾膜器與連通流體切換缸的連通閥和流體切換缸的原料液排出閥；關(guān)閉微濾膜器下端的清洗液排出閥和進入流體切換缸的原料液閥，微濾膜器在如此操作狀況下運行，由其上端不斷產(chǎn)出濾液產(chǎn)品，同時部分濾液進入流體切換缸并推動異徑活塞向左移動，直到異徑活塞的大直徑活塞移至流體切換缸的大直徑筒體端部；
2)對第Ii1微濾膜器進行連續(xù)清洗:
關(guān)閉第Ii1微濾膜器的原料液進入切換閥、濾液產(chǎn)出切換閥、其它微濾膜器連通流體切換缸的切換閥、流體切換缸原料液排出閥；打開第Ii1微濾膜器的清洗液排出閥、連通流體切換缸的切換閥、原料液進入流體切換缸的切換閥，在原料液泵連續(xù)運轉(zhuǎn)下實現(xiàn)對第Ii1微濾膜器進行連續(xù)清洗，此時，原料液泵輸出的部分原料液進入流體切換缸并推動異徑活塞向流體切換缸的右端移動，由于流體切換缸的大小圓筒直徑比為(1.5^1.8):1，且壓強相等，所以小直徑圓筒端的壓力為大直徑圓筒端的(2.25^3.24)倍，為清洗提供更大壓力，流體切換缸內(nèi)不斷注入原料液，異徑活塞在此移動過程中，將流體切換缸內(nèi)的濾液壓出并進入第Ii1微濾膜器，從微濾膜器下端的清洗液排出閥流出，實現(xiàn)了對第H1微濾膜器進行連續(xù)清洗，而其他微濾膜器仍然在進行微濾過程；
3)完成第Ii1微濾膜器連續(xù)清洗后，重復(fù)η個微濾膜器進行微濾及向流體切換缸注入濾
液:
打開第H1微濾膜器的原料液進入切換閥、濾液產(chǎn)出切換閥、其它微濾膜器連通流體切換缸的切換閥、流體切換`缸原料液排出閥，關(guān)閉第Ii1微濾膜器的清洗液排出閥、原料液進入流體切換缸的切換閥，此時η個微濾膜器再次進入微濾過程，而流體切換缸則進入不斷注入濾液，異徑活塞不斷移動和通過原料液排放閥排出原料液的過程；
4)不斷重復(fù)參照1)、2)步驟的做法，依次實現(xiàn)對第112……第化微濾膜器連續(xù)清洗過程。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明方法結(jié)構(gòu)簡單易實現(xiàn)，實施可靠，實用性強。其過程由流體切換缸儲存部分濾液作為清洗水，提供清洗壓力，減少了反沖洗泵和反洗水箱的配置，降低了設(shè)備費用和維修費用，節(jié)省了能源和資源。并且實現(xiàn)了微濾過程的連續(xù)化，大幅度提高了生產(chǎn)效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為目前微濾過程普遍采用的清洗方法的流程示意圖。
[0011]圖2為本發(fā)明以并聯(lián)2個微濾膜器為例的微濾過程處于微濾及向流體切換缸注入濾液過程的流程示意圖。
[0012]圖3為本發(fā)明以并聯(lián)2個微濾膜器為例的微濾過程處于第一個微濾膜器進行連續(xù)清洗過程的流程示意圖。
[0013]圖2與圖3中:1為原料液泵，2為壓力表，3為流量計，4_1為微濾膜器1^4-2為微濾膜器η2，5為流體切換缸，6為異徑活塞，7-1為原料液進入微濾膜器Ii1的切換閥，7_2為原料液進入微濾膜器η2的切換閥，8-1為微濾膜器Ii1清洗液的排出閥，8-2為微濾膜器η2清洗液的排出閥，9-1為微濾膜器Ii1的濾液產(chǎn)出閥，9-2為微濾膜器η2的濾液產(chǎn)出閥，10_1為微濾膜器Ii1連通流體切換缸的切換閥，10-2為微濾膜器n2連通流體切換缸的切換閥，11為原料液進入流體切換缸的切換閥，12為流體切換缸原料液排出閥，13為空氣流道。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖2和附圖3對本發(fā)明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍。
[0015]本實施例所采用的兩個微濾膜器均為聚偏氟乙烯M0F-910微濾膜組件，每個微濾膜器的外形尺寸為Φ 90mmX 1106mm,微濾膜的分離孔徑0.2 μ m。流體切換缸的缸體為玻璃鋼體，大圓筒外形尺寸為Φ 150mmX 1000mm,小筒外形尺寸為Φ IOOmmX 1000mm。進料泵的型號為25YW8-22-1.1，管道上所安裝的切換閥均采用電磁閥。
[0016]采用以上裝置對污水二級出水進行微濾的過程是:經(jīng)過預(yù)處理的污水(相當(dāng)原料液)通過污水泵(相當(dāng)進料泵)I以流量為1.4 m3/h和壓力為0.1 MPa進行輸送，打開兩個微濾膜器的原料液進入切換閥7-1、7-2，濾液產(chǎn)出閥9-1、9-2，連通流體切換缸的切換閥10-1、10-2，流體切換缸原料液排出閥12，關(guān)閉清洗液排出閥8-1、8-2，原料液進入流體切換缸的切換閥11，則污水分別由每個微濾膜器下端進入微濾膜器內(nèi)，污水通過微濾膜的微濾作用，產(chǎn)水(相當(dāng)濾液)由微濾膜器上端產(chǎn)出，一部分產(chǎn)水進入流體切換缸5內(nèi)，并推動異徑活塞6由流體切換缸的右端向左端移動，在異徑活塞移動的同時，由流體切換缸原料液排出閥12排出流體切換缸內(nèi)污水，如此操作I小時后，發(fā)現(xiàn)淡水產(chǎn)量有下降趨勢，且異徑活塞6處于流體切換缸的左端，則開始對第一個微濾膜器進行連續(xù)清洗。
[0017]第一個微濾膜器連續(xù)清洗過程如下:關(guān)閉第一個微濾膜器的原料液進入切換閥
7-1、濾液產(chǎn)出閥9-1、打開連通流體切換缸的切換閥10-1、清洗液排出閥8-1，關(guān)閉第二個微濾膜器的連通流體切換缸的切換閥10-2、流體切換缸原料液排出閥12，打開原料液進入流體切換缸的切換閥11，此時，來自污水泵I的部分污水通過原料液進入流體切換缸的切換閥11進入流體切換缸5內(nèi)，推動異徑活塞6向流體切換缸的小直徑圓筒端移動，異徑活塞在該移動過程不斷將流體切換缸內(nèi)的產(chǎn)水?dāng)D壓排出，由流體切換缸排出的產(chǎn)水經(jīng)過連通流體切換缸的切換閥10-1進入第一個微濾膜器，對其進行清洗，清洗液由清洗液排出閥
8-1排出，這一清洗過程在10分鐘完成，對第一個微濾膜器進行清洗過程的同時，第二個微濾膜器仍然處于微濾運行，此時，流體切換缸5內(nèi)的異徑活塞6處在流體切換缸的小直徑圓筒端，則調(diào)節(jié)切換閥恢復(fù)第一個微濾膜器進行微濾過程。
[0018]恢復(fù)第一個微濾膜器處于微濾運行過程是:打開第一個微濾膜器的原料液進入切換閥7-1、濾液產(chǎn)出閥9-1、連通流體切換缸的切換閥10-1，關(guān)閉清洗液排出閥8-1，打開第二個微濾膜器的連通流體切換缸的切換閥10-2、流體切換缸原料液排出閥12，關(guān)閉原料液進入流體切換缸的切換閥11，此時，來自污水泵I的污水進入兩個微濾膜器，第一個微濾膜器重新處于微濾運行，第二個微濾膜器繼續(xù)微濾運行，這一過程運行的時間由異徑活塞6從流體切換缸小直徑圓筒端到大直徑圓筒端所需時間確定。當(dāng)異徑活塞到達大直徑圓筒端，開始對第二個微濾膜器進行連續(xù)清洗。
[0019]第二個微濾膜器連續(xù)清洗過程與一個微濾膜器連續(xù)清洗過程相仿。
[0020]恢復(fù)第二個微濾膜器處于微濾運行過程是，該過程與恢復(fù)第一個微濾膜器處于微濾運行過程相仿。[0021]依次進行上述的連續(xù)清洗過程和恢復(fù)微濾膜器處于微濾運行過程，從而實現(xiàn)對多個并聯(lián)微濾膜器進行周期循環(huán)連續(xù)清洗。
【權(quán)利要求】
1.一種微濾過程采用的清洗裝置，所述的微濾過程，是采用包括原料液泵、切換閥和并聯(lián)的兩個或兩個以上的微濾膜器構(gòu)成的裝置加以實現(xiàn)的，其過程是原料液由微濾膜器下端進入微濾膜器，經(jīng)微濾膜的過濾，產(chǎn)品濾液從微濾膜器上端端頭流出，在該微濾過程采用的清洗裝置，其特征在于，該裝置由一個兩段長度相等的異徑圓筒體及圓筒體內(nèi)與兩段圓筒體滑動配合的一體異徑活塞構(gòu)成的流體切換缸，該流體切換缸的小直徑圓筒體外端與微濾膜器上端的濾液出口管線相連接，它的大直徑圓筒體外端與原料液管線連接。
2.按權(quán)利要求1所述的微濾過程清洗裝置，其特征在于，流體切換缸的小直徑圓筒體與大直徑圓筒體的直徑比為1:(1.5~1.8)。
3.一種采用權(quán)利要求1所述的微濾過程的清洗裝置進行清洗方法，其特征在于包括以下過程: 1)η個(n ^ 2)微濾膜器同時進行微濾及向流體切換缸注入濾液: 開啟原料液泵，打開每個微濾膜器的原料液進入閥、濾液產(chǎn)出閥、微濾膜器與連通流體切換缸的連通閥和流體切換缸的原料液排出閥；關(guān)閉微濾膜器下端的清洗液排出閥和進入流體切換缸的原料液閥，微濾膜器在如此操作狀況下運行，由其上端不斷產(chǎn)出濾液產(chǎn)品，同時部分濾液進入流體切換缸并推動異徑活塞向左移動，直到異徑活塞的大直徑活塞移至流體切換缸的大直徑筒體端部； 2)對第Ii1微濾膜器進行連續(xù)清洗: 關(guān)閉第Ii1微濾膜器的原料液進入切換閥、濾液產(chǎn)出切換閥、其它微濾膜器連通流體切換缸的切換閥、流體切換缸原料液排出閥；打開第Ii1微濾膜器的清洗液排出閥、連通流體切換缸的切換閥、原料液進入流體切換缸的切換閥，在原料液泵連續(xù)運轉(zhuǎn)下實現(xiàn)對第Ii1微濾膜器進行連續(xù)清洗，此時，原料液泵輸出的部分原料液進入流體切換缸并推動異徑活塞向流體切換缸的右端移動，由于流體切換缸的大小圓筒直徑比為(1.5^1.8):1，且壓強相等，所以小直徑圓筒端的壓力為大直徑圓筒端的(2.25^3.24)倍，為清洗提供更大壓力，流體切換缸內(nèi)不斷注入原料 液，異徑活塞在此移動過程中，將流體切換缸內(nèi)的濾液壓出并進入第Ii1微濾膜器，從微濾膜器下端的清洗液排出閥流出，實現(xiàn)了對第H1微濾膜器進行連續(xù)清洗，而其他微濾膜器仍然在進行微濾過程； 3)完成第Ii1微濾膜器連續(xù)清洗后，重復(fù)η個微濾膜器進行微濾及向流體切換缸注入濾液: 打開第H1微濾膜器的原料液進入切換閥、濾液產(chǎn)出切換閥、其它微濾膜器連通流體切換缸的切換閥、流體切換缸原料液排出閥，關(guān)閉第Ii1微濾膜器的清洗液排出閥、原料液進入流體切換缸的切換閥，此時η個微濾膜器再次進入微濾過程，而流體切換缸則進入不斷注入濾液，異徑活塞不斷移動和通過原料液排放閥排出原料液的過程。
【文檔編號】B01D61/20GK103768949SQ201410018075
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月16日
【發(fā)明者】解利昕, 辛婧, 孫晨, 李慧, 李曉偉, 周文萌, 陳飛 申請人:天津大學(xué)