本發(fā)明屬于膜污染清洗的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鐵污染微濾/超濾膜的清洗設(shè)備及清洗方法。
背景技術(shù)：
膜分離技術(shù)是指在分子水平上不同粒徑分子的混合物在通過半透膜時，實現(xiàn)選擇性分離的技術(shù)。膜分離技術(shù)已廣泛的應(yīng)用于水處理領(lǐng)域，包括飲用水、污水處理、中水回用、海水淡化以及超純水制備等。但是隨著工業(yè)化發(fā)展，工業(yè)廢水及生活污水被排放如水體，城市污水和地下水被種類繁雜的有機物、重金屬等物質(zhì)所污染，從而加重了膜污染，使膜分離技術(shù)的蓬勃發(fā)展受到巨大的制約與挑戰(zhàn)，因此如何對受污染的膜進(jìn)行合理有效的清洗具有非常重要的意義。
鐵是一種常見的金屬離子，在水中大量存在，且以鐵鹽為主要成分的無機物對微/超濾膜的污染，清洗十分困難。近年來，由于地表水、地下水不斷受到污染，水中鐵的質(zhì)量濃度也有上升的趨勢，在水處理工藝中，加劇了微濾/超濾工藝受到鐵污染的風(fēng)險。同時，隨著“混凝+微濾/超濾”技術(shù)研究的深入，無論是在新建工程，還是老舊工程提標(biāo)改造都大量的采用了“混凝+微濾/超濾”的技術(shù)，而由于鋁在水中殘留對人體存在潛在性危害，鐵系混凝劑得到廣泛應(yīng)用。大量研究表明混凝劑的投加有利于減緩膜污染、延長清洗周期，但是部分研究發(fā)現(xiàn)混凝條件對于不可逆膜污染有重大影響，對于這種不可逆的污染，常規(guī)清洗方法無法去除，對生產(chǎn)造成隱患，會提高運營成本。此外，已建成的水廠和管網(wǎng)隨著運行年限的增長，被腐蝕的風(fēng)險加劇，如自來水運輸過程中產(chǎn)生的“紅水”等。一旦管網(wǎng)管路及水廠內(nèi)部元件(包括設(shè)備、管路、罐體等)被腐蝕，會將含鐵污染物引入水體，造成微濾/超濾系統(tǒng)中的微濾/超濾膜不可逆污染。
微濾/超濾膜被鐵污染后，常規(guī)使用檸檬酸進(jìn)行清洗，清洗頻次增加，清洗效果較差，使得運行成本增加，供水可靠性降低。因此，開發(fā)一種鐵污染微濾/超濾膜的清洗設(shè)備及方法是十分必要的。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種鐵污染微濾/超濾膜的清洗設(shè)備及清洗工藝。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種鐵污染微濾/超濾膜的清洗設(shè)備，該設(shè)備包括通過管道依次循環(huán)連通的清洗水箱、清洗水泵、膜組件區(qū)、錳砂過濾器，清洗水箱的頂端設(shè)置有藥劑投料口，清洗水泵與膜組件區(qū)的進(jìn)水管道上設(shè)置有清洗進(jìn)水閥門，膜組件區(qū)的產(chǎn)水端通過產(chǎn)水管道與錳砂過濾器的進(jìn)水口連接，膜組件區(qū)的濃水端通過濃水管道與錳砂過濾器的進(jìn)水口連接，產(chǎn)水管道與濃水管道上均設(shè)置有回水閥門；清洗水泵與膜組件區(qū)產(chǎn)水端的連接管道上設(shè)置有反洗進(jìn)水閥門，膜組件區(qū)還連接有排水管道，排水管道上設(shè)置有排水閥門。
進(jìn)一步地，清洗水箱一側(cè)底端連接有配藥進(jìn)水管道，配藥進(jìn)水管道上設(shè)置有配藥進(jìn)水閥門；清洗水箱另一側(cè)連接有高低設(shè)置的多個取樣管道，每個取樣管道上設(shè)置有取樣閥門。
其中，清洗水箱內(nèi)上下交替設(shè)置有多個上隔板與下隔板。
進(jìn)一步地，清洗水箱與清洗水泵的連接管道上設(shè)置有管道加熱器。
進(jìn)一步地，該設(shè)備還包括可移動車，清洗水箱、清洗水泵、膜組件區(qū)、錳砂過濾器均固定在可移動車上。
進(jìn)一步地，該設(shè)備還包括plc控制器，plc控制器分別與清洗水泵、清洗進(jìn)水閥門、回水閥門、反洗進(jìn)水閥門、排水閥門連接。
本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用所述清洗設(shè)備清洗鐵污染微濾/超濾膜的方法，該方法包括以下步驟：
(1)待清洗膜組件放置在膜組件區(qū)，分別將膜組件的進(jìn)水端與進(jìn)水管道連接，產(chǎn)水端與產(chǎn)水管道連接，濃水端與濃水管道連接；
(2)投加藥劑，在清洗水箱中生成藥液，打開清洗進(jìn)水閥門、產(chǎn)水管道與濃水管道上的回水閥門，關(guān)閉反洗進(jìn)水閥門、排水閥門，開啟清洗水泵進(jìn)行循環(huán)；關(guān)閉清洗水泵，浸泡膜組件，然后開啟清洗水泵再循環(huán)；
(3)循環(huán)完畢后，打開反洗進(jìn)水閥門和排水閥門，關(guān)閉清洗進(jìn)水閥門、產(chǎn)水管道與濃水管道上的回水閥門，開啟清洗水泵進(jìn)行反沖洗。
進(jìn)一步地，步驟(1)中將膜組件連接后，打開排水閥門、及清洗水箱和錳砂過濾器中的放空閥，使整個設(shè)備放空。
進(jìn)一步地，步驟(2)中，藥劑為堿劑和/或酸劑，堿劑為氫氧化鈉和次氯酸鈉；酸劑為草酸和鹽酸。
進(jìn)一步地，步驟(2)中，循環(huán)0.8-1.2h，浸泡1.8-2.5h，再循環(huán)0.8-1.2h。
本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明的清洗設(shè)備通過將清洗水箱、清洗水泵、膜組件區(qū)、錳砂過濾器循環(huán)連通，利用藥液對膜組件進(jìn)行循環(huán)浸泡和反洗反沖處理，能夠有效地去除鐵污染，且占地面積小可移動，能耗低，經(jīng)濟實用，安全可靠。
附圖說明
圖1為本發(fā)明鐵污染微濾/超濾膜的清洗設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中：
1、清洗水箱；101、藥劑投料口；2、清洗水泵；3、膜組件區(qū)；4、錳砂過濾器；5、進(jìn)水管道；6、清洗進(jìn)水閥門；7、產(chǎn)水管道；8、濃水管道；9、回水閥門；10、連接管道；11、反洗進(jìn)水閥門；12、排水管道；13、排水閥門；14、配藥進(jìn)水管道；15、配藥進(jìn)水閥門；16、取樣管道；17、取樣閥門；18、上隔板；19、下隔板；20、管道加熱器；21、放空閥。
具體實施方式
下面通過說明書附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
如附圖1所示，本發(fā)明的鐵污染微濾/超濾膜的清洗設(shè)備包括通過管道依次循環(huán)連通的清洗水箱1、清洗水泵2、膜組件區(qū)3、錳砂過濾器4，清洗水箱1的頂端設(shè)置有藥劑投料口101，清洗水泵2與膜組件區(qū)3的進(jìn)水管道5上設(shè)置有清洗進(jìn)水閥門6，膜組件區(qū)3的產(chǎn)水端通過產(chǎn)水管道7與錳砂過濾器4的進(jìn)水口連接，膜組件區(qū)3的濃水端通過濃水管道8與錳砂過濾器4的進(jìn)水口連接，產(chǎn)水管道7與濃水管道8上均設(shè)置有回水閥門9；清洗水泵2與膜組件區(qū)3產(chǎn)水端的連接管道10上設(shè)置有反洗進(jìn)水閥門11，膜組件區(qū)3還連接有排水管道12，排水管道12上設(shè)置有排水閥門13。
本發(fā)明的清洗設(shè)備通過設(shè)置相應(yīng)的管道和閥門將清洗水箱1、清洗水泵2、膜組件區(qū)3、錳砂過濾器4依次循環(huán)連通，能夠?qū)崿F(xiàn)對超濾系統(tǒng)中用到的膜組件的有效清洗。這里連入錳砂過濾器4，錳砂過濾器4的進(jìn)水口與膜組件區(qū)3連接，出水口與清洗水箱1連接，錳砂過濾器4不僅可以對清洗后的藥液進(jìn)行過濾，還可以進(jìn)一步去除鐵污染物。錳砂過濾器4中的濾芯濾料能夠?qū)λ幰哼M(jìn)行過濾，錳砂濾料還可以將溶解狀態(tài)的二價鐵或二價錳分別氧化成不溶解的三價鐵或四價錳的化合物，從而將鐵污染物去除。本發(fā)明的清洗設(shè)備不僅可以實現(xiàn)清洗(正洗)循環(huán)通路，還可以進(jìn)行反洗反沖，可針對鐵污染微濾/超濾膜進(jìn)行清洗，有效地去除鐵污染物，恢復(fù)膜通量。
作為優(yōu)化方案，本具體實施方式中，清洗水箱1一側(cè)底端連接有配藥進(jìn)水管道14，配藥進(jìn)水管道14上設(shè)置有配藥進(jìn)水閥門15；清洗水箱1另一側(cè)連接有高低設(shè)置的多個取樣管道16，每個取樣管道16上設(shè)置有取樣閥門17。
清洗水箱1在運行產(chǎn)水時，可充當(dāng)進(jìn)水調(diào)節(jié)池使用，可進(jìn)行藥劑投加調(diào)整進(jìn)水水質(zhì)，從而得到不同的污染類型，根據(jù)運行參數(shù)進(jìn)行污染研究。清洗水箱1在設(shè)備進(jìn)行清洗時，可充當(dāng)清洗藥箱使用，根據(jù)污染類型的不同，調(diào)整藥劑種類及藥劑投加量，進(jìn)行清洗方法研究。通過設(shè)置多個取樣管道16，可在清洗水箱1中分層取樣，對清洗藥液中污染物進(jìn)行逐層分析。
作為優(yōu)化方案，本具體實施方式中，清洗水箱1內(nèi)上下交替設(shè)置有多個上隔板18與下隔板19，多個上隔板18與下隔板19將清洗水箱1內(nèi)分隔成往復(fù)式的蛇形的過水通道。在配藥時，上隔板18與下隔板19可進(jìn)行水力攪拌，無需額外增加攪拌設(shè)備，而是進(jìn)行水力自攪拌，節(jié)約了能源。
作為優(yōu)化方案，本具體實施方式中，清洗水箱1與清洗水泵2的連接管道上設(shè)置有管道加熱器20。管道加熱器20可對清洗水箱1中的藥液進(jìn)行加熱，通過清洗水泵2使藥液進(jìn)入到膜組件區(qū)3，使得膜組件的清洗效果更佳。
作為優(yōu)化方案，本具體實施方式中，該設(shè)備還包括可移動車，清洗水箱1、清洗水泵2、膜組件區(qū)3、錳砂過濾器4均固定在可移動車上。本發(fā)明的清洗設(shè)備集中固定在可移動車上，占地面積小且可移動。
作為優(yōu)化方案，本具體實施方式中，該設(shè)備還包括plc控制器，plc控制器分別與清洗水泵2、清洗進(jìn)水閥門6、回水閥門9、反洗進(jìn)水閥門11、排水閥門13連接。清洗水箱1內(nèi)安裝有ph計等測量儀表。膜組件區(qū)的進(jìn)水端、產(chǎn)水端、濃水端的管道上均安裝有壓力計，分別對膜組件的進(jìn)水壓力、產(chǎn)水壓力、濃水壓力進(jìn)行檢測。膜組件區(qū)的進(jìn)水端及產(chǎn)水端的管道上還可安裝濁度儀。ph計、壓力計、濁度儀等測量儀表均與plc控制器連接，實現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)自采集，并記錄儲存。plc控制器可以自控控制清洗水泵2、清洗進(jìn)水閥門6、回水閥門9、反洗進(jìn)水閥門11、排水閥門13的開啟，實現(xiàn)了自動化。plc控制器還可以與顯示器連接，便于遠(yuǎn)程了解該清洗設(shè)備的清洗進(jìn)程，真正做到了遠(yuǎn)程管理，提高了勞動效率。
本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用所述清洗設(shè)備清洗鐵污染微濾/超濾膜的方法，該方法包括以下步驟：
(1)待清洗膜組件放置在膜組件區(qū)3，分別將膜組件的進(jìn)水端與進(jìn)水管道5連接，產(chǎn)水端與產(chǎn)水管道7連接，濃水端與濃水管道8連接。
其中，將膜組件底端的進(jìn)水托盤通過卡箍固定在進(jìn)水管道5上，膜組件產(chǎn)水端通過塑料軟管與產(chǎn)水管道7連接，膜組件濃水端通過塑料軟管與濃水管道8連接。塑料軟管預(yù)留一定長度，可調(diào)整連接部位，從而實現(xiàn)不同型號的膜組件的安裝。液料進(jìn)入膜組件，由于部分組分更容易通過膜，進(jìn)入膜組件的液料通過膜組件后分成兩股，通過膜那部分的液料即滲透液，被膜所截留的液料即截留液，滲透液通過產(chǎn)水端進(jìn)入產(chǎn)水管道7，截留液通過濃水端進(jìn)入濃水管道8。
膜組件連接后，打開排水閥門6、及清洗水箱1和錳砂過濾器3中的放空閥21，使整個設(shè)備放空。
(2)從藥劑投藥口101投入藥劑，打開配藥進(jìn)水閥門14配藥，藥劑與水通過水力作用完全混合。
鐵污染的實際情況包括以下三種：主要為鐵污染、鐵污染伴隨有機物污染、鐵污染伴隨其他金屬離子無機污染。根據(jù)實際污染情況進(jìn)行藥劑復(fù)配。主要為鐵污染的膜組件使用2％草酸和2％鹽酸清洗；鐵污染伴隨有機物污染的膜組件使用4％氫氧化鈉、5000ppm次氯酸鈉、2％草酸和2％鹽酸清洗；鐵污染伴隨其他金屬離子污染的膜組件使用2％草酸、2％鹽酸和2％edta清洗。
打開清洗進(jìn)水閥門6、產(chǎn)水管道7與濃水管道8上的回水閥門9，關(guān)閉反洗進(jìn)水閥門11、排水閥門13，開啟清洗水泵2進(jìn)行循環(huán)0.8-1.2h，待清洗藥液返回清洗水箱1后可以開啟管道加熱器20；關(guān)閉清洗水泵2，浸泡膜組件1.8-2.5h，然后開啟清洗水泵2再循環(huán)0.8-1.2h。
(3)循環(huán)完畢后，打開反洗進(jìn)水閥門11和排水閥門13，關(guān)閉清洗進(jìn)水閥門6、產(chǎn)水管道與7濃水管道8上的回水閥門9，開啟清洗水泵2進(jìn)行反洗，當(dāng)清洗藥箱中藥液用完時，開啟配藥進(jìn)水閥門15，對膜元件進(jìn)行反沖。
實驗例
1、某再生水廠超濾采用恒流方式運行，通量設(shè)定為43l/m2*h，初始壓力為0.1mpa，當(dāng)運行壓力到達(dá)0.16mpa時進(jìn)行efm(增強通量維持)清洗，efm清洗周期3～5天，化學(xué)清洗周期2～3個月。次氯酸鈉儲罐內(nèi)涂層被腐蝕，罐體鐵溶出，并隨藥液投加進(jìn)行超濾系統(tǒng)，導(dǎo)致超濾系統(tǒng)被鐵污染，膜組件的污染主要為鐵污染。常規(guī)使用檸檬酸的清洗效果不佳，膜系統(tǒng)處于高壓運行，清洗后壓力0.12mpa，efm清洗周期縮短至12h，化學(xué)清洗周期縮短至半個月。
采用本發(fā)明的清洗方法進(jìn)行清洗，流量設(shè)置為43l/m2*h，清洗后壓力0.09mpa，穩(wěn)定運行一周壓力無明顯上升。
2、某再生水廠前端污水廠進(jìn)行提標(biāo)改造，增加了混凝工藝，混凝后無沉淀直接進(jìn)入濾布系統(tǒng)，而后經(jīng)紫外消毒進(jìn)入再生水廠，在調(diào)試階段由于控制不穩(wěn)，大量鐵系混凝劑隨調(diào)試產(chǎn)水進(jìn)行超濾系統(tǒng)，調(diào)試階段產(chǎn)水水質(zhì)不穩(wěn)定，有機物含量較高，導(dǎo)致超濾系統(tǒng)被有機物及鐵污染。膜組件的污染為鐵污染伴隨有機污染。
調(diào)試前超濾采用恒流方式運行，通量設(shè)定為47.8l/m2*h，初始壓力為0.1mpa，當(dāng)運行壓力到達(dá)0.15mpa時進(jìn)行efm清洗，efm清洗周期3～5天，化學(xué)清洗周期2～3個月。調(diào)試導(dǎo)致超濾系統(tǒng)被污染，水質(zhì)正常后采用檸檬酸進(jìn)行常規(guī)清洗，通量無法達(dá)到47.8l/m2*h運行，通量下調(diào)至43.5l/m2*h，且清洗后壓力0.11-0.13mpa，efm清洗周期縮短至12h，化學(xué)清洗周期縮短至半個月。
采用本發(fā)明的清洗方法進(jìn)行清洗，清洗后流量設(shè)置為47.8l/m2*h，清洗后壓力0.09-0.1mpa穩(wěn)定運行，efm清洗周期在4-7天。
3、北京亦莊開發(fā)區(qū)再生水的超濾系統(tǒng)在運行8年后，超濾系統(tǒng)被鐵污染伴隨其他金屬離子無機污染。膜組件的污染為鐵污染伴隨伴隨其他金屬離子無機污染。采用本發(fā)明的清洗方法進(jìn)行清洗，清洗后，鐵和其他金屬離子被完全去除。膜的透水率保持率為99％，膜絲清洗后的拉伸強度保持率為87％、拉伸率保持率為67％，不影響超濾系統(tǒng)的正常運行。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。