專利名稱：帶有膜污染控制與超聲清洗的組合式超濾裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于水處理裝置領(lǐng)域，涉及適用于源水或自來(lái)水的超濾裝置，具體涉及一種帶有膜污染控制與超聲清洗的組合式超濾裝置。
背景技術(shù)：
水源中的有機(jī)污染物，特別是常規(guī)處理難以去除的微量有機(jī)物，將影響人體健康。為解決飲用水對(duì)人體健康的危害，各種水處理裝置及技術(shù)被廣泛用于飲用水深度處理。超濾(簡(jiǎn)稱UF)，是ー種綠色的物理分離技術(shù)，是利用孔徑范圍為O. ΟΟΓΟ. 02微米的微孔過(guò)濾膜達(dá)到?jīng)坊|(zhì)的目的。超濾可以阻留細(xì)菌，具有極佳的除濁和殺菌功效，已經(jīng)普遍應(yīng)用于浄水處理中，但是并且隨著過(guò)濾的進(jìn)行超濾膜污染程度不斷増加，導(dǎo)致操作壓カ升高，運(yùn)行成本增加，超濾膜使用壽命減短?！つ壳俺瑸V膜過(guò)濾裝置的膜污染清洗裝置主要采用的是物理清洗和化學(xué)清洗，其中物理清洗通常利用曝氣控制膜污染的加劇，同時(shí)定期的使用超濾后的水進(jìn)行反沖洗，當(dāng)膜污染中不可逆污染積累到一定量時(shí)就必須使用化學(xué)藥劑進(jìn)行化學(xué)清洗，而化學(xué)清洗又會(huì)帶來(lái)成本增加、膜使用壽命縮短和清洗廢水難以處理的一系列的問(wèn)題。超聲波膜清洗是利用超聲波在媒質(zhì)中傳播時(shí)，會(huì)產(chǎn)生力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)和化學(xué)一系列效應(yīng)，其導(dǎo)致的壓力、引力、空化及聲壓等作用可以有效的清洗被污染的超濾膜表面。加壓溶氣反洗中的反沖洗水透過(guò)超濾膜膜孔時(shí)會(huì)伴隨著膜兩側(cè)壓カ的變化，通常的超濾膜反沖洗僅僅是使用濾后水，但是當(dāng)反沖洗水中含有高壓溶氣后，水中溶解氣體會(huì)在穿過(guò)膜孔時(shí)隨著壓カ下降逐漸溶出形成微小的氣泡，且氣泡不斷擴(kuò)大，在此同時(shí)膜孔的污染物質(zhì)會(huì)被氣泡擠出，當(dāng)氣泡穿出膜孔時(shí)由于超濾膜兩側(cè)壓力相差較大，氣泡瞬間潰滅，釋放能量使膜表面的污染物質(zhì)剝落。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種帶有膜污染控制與超聲清洗的組合式超濾裝置。本實(shí)用新型在傳統(tǒng)的膜污染清洗的基礎(chǔ)上又添加了超聲清洗系統(tǒng)，在超聲波的作用下使得膜污染得到實(shí)時(shí)的控制；同時(shí)采用加壓溶氣反沖洗系統(tǒng)可以有效防止污染物質(zhì)在超濾膜膜孔的停留，及時(shí)清除累計(jì)在膜表面的污染物質(zhì)，減少了不可逆污染的形成，避免頻繁的化學(xué)清洗，延長(zhǎng)超濾膜的使用壽命；并且采用PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了完全在線清洗，使得超濾膜運(yùn)行和膜清洗操作更加簡(jiǎn)單，運(yùn)行更為安全。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案帶有膜污染控制與超聲清洗的組合式超濾裝置，主要由超濾系統(tǒng)、鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)、超聲清洗系統(tǒng)、加壓溶氣反沖洗系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)組成；所述加壓溶氣反沖洗系統(tǒng)中含溶解有氣體的反沖洗液。所述超濾系統(tǒng)由進(jìn)水泵I、超濾箱體2和超濾膜組件3組成；所述進(jìn)水泵I與超濾箱體2通過(guò)管道連接，所述超濾膜組件3位于超濾箱體2內(nèi)，其上部與依次與出水泵13和儲(chǔ)水罐14相連，管道上具有閥門4用于調(diào)節(jié)出水流量和流速。 所述超聲清洗系統(tǒng)包括超聲波發(fā)生器5和換能器6 ;所述換能器6位于超濾箱體2內(nèi)壁；所述換能器的個(gè)數(shù)為6 10個(gè)，每?jī)蓚€(gè)ー組相對(duì)排列構(gòu)成對(duì)稱型的換能器陣。所述鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)由鼓風(fēng)機(jī)7、曝氣擴(kuò)散裝置8、管道和閥門9組成；所述曝氣擴(kuò)散裝置8位于超濾箱體2底部，所述鼓風(fēng)機(jī)7穿過(guò)超濾箱體2底部并與曝氣擴(kuò)散裝置8通過(guò)管道相連接，管道上具有閥門9用于調(diào)節(jié)空氣流量和流速。所述加壓溶氣反沖洗系統(tǒng)由空氣壓縮機(jī)10、溶氣罐11、反沖洗加壓水泵1 2、出水泵13、儲(chǔ)水罐14、管道、第一閥門15、第二閥門16和第三閥門17組成；所述空氣壓縮機(jī)10、溶氣罐11、反沖洗加壓水泵12和儲(chǔ)水罐14依次通過(guò)管道相連接，管道上具有第一閥門15和第二閥門16用于調(diào)節(jié)空氣流量和流速；所述溶氣罐11的上部通過(guò)管道與超濾膜組件3并聯(lián)，并依次與出水泵13和儲(chǔ)水罐14相連，管道上具有第三閥門17用于調(diào)節(jié)出水流量和流速。所述PLC控制系統(tǒng)由PLC控制柜18和控制微機(jī)19組成；所述PLC控制系統(tǒng)用于控制超濾過(guò)濾-自清洗系統(tǒng)過(guò)程和加壓溶氣反沖洗過(guò)程。所述超濾膜組件3采用環(huán)氧樹(shù)脂密封，超濾膜組件中的超濾膜面積為20m2 ;所述超濾膜為中空纖維超濾膜，直徑為O. 01 μ m，截留分子量為5萬(wàn)道爾頓，材質(zhì)為PVC合金。所述超聲波發(fā)生器5為他激式震蕩線路超聲波發(fā)生器，頻率可調(diào)；所述超聲波發(fā)生器的超聲頻率為16 1000kHz，輸出功率為6 10kw。所述曝氣擴(kuò)散裝置8為固定式平板型微孔空氣擴(kuò)散器。所述溶氣罐11為填充式溶氣罐，使用梯形填料，溶氣效率為90%，表面負(fù)荷為1000"2000m3/ (m2d);所述反沖洗加壓水泵12的壓カ為O. 25^0. 35MPa，流量為l(T200mVh。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果(I)本實(shí)用新型在傳統(tǒng)的膜污染清洗的基礎(chǔ)上結(jié)合了超聲清洗系統(tǒng)，在超聲波的作用下使得膜污染得到實(shí)時(shí)的控制；(2)本實(shí)用新型采用的加壓溶氣反沖洗系統(tǒng)可以有效防止污染物質(zhì)在超濾膜膜孔的停留，及時(shí)清除累計(jì)在膜表面的污染物質(zhì)，減少不可逆污染的形成，避免頻繁的化學(xué)清洗，延長(zhǎng)了超濾膜的使用壽命；( 3)本實(shí)用新型采用了 PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了完全在線清洗，使得了超濾膜運(yùn)行和膜清洗操作更加簡(jiǎn)單，運(yùn)行更為安全。

圖I為本實(shí)用新型的帶有膜污染控制與超聲清洗的組合式超濾裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)ー步的解釋說(shuō)明，但是本實(shí)用新型要求保護(hù)的范圍并不僅限于此。如圖I所示，本實(shí)用新型的帶有膜污染控制與超聲清洗的組合式超濾裝置主要由超濾系統(tǒng)、鼓風(fēng)隱氣系統(tǒng)、超聲清洗系統(tǒng)、加壓溶氣反沖洗系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)組成。超濾系統(tǒng)由進(jìn)水泵I、超濾箱體2和超濾膜組件3組成；進(jìn)水泵I與超濾箱體2通過(guò)管道連接，超濾膜組件3位于超濾箱體2內(nèi)，其上部與依次與出水泵12和儲(chǔ)水罐13相連，管道上具有閥門4用于調(diào)節(jié)出水流量和流速。超聲清洗系統(tǒng)包括超聲波發(fā)生器5和換能器6 ；6個(gè)換能器位于超濾箱體2的內(nèi)壁，每?jī)蓚€(gè)一組相對(duì)排列構(gòu)成對(duì)稱型的換能器陣。鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)由鼓風(fēng)機(jī)7、曝氣擴(kuò)散裝置8、管道和閥門9組成；曝氣擴(kuò)散裝置8位于超濾箱體2的底部，鼓風(fēng)機(jī)7穿過(guò)超濾箱體2的底部并與曝氣擴(kuò)散裝置8通過(guò)管道相連接，管道上具有閥門9用于調(diào)節(jié)空氣流量和流速。加壓溶氣反沖洗系統(tǒng)由空氣壓縮機(jī)10、溶氣罐11、反沖洗加壓水泵12、出水泵13、儲(chǔ)水罐14、管道、第一閥門15、第二閥門16和第三閥門17組成；空氣壓縮機(jī)10、溶氣罐11、 反沖洗加壓水泵12和儲(chǔ)水罐14依次通過(guò)管道相連接，管道上具有第一閥門15和第二閥門16用于調(diào)節(jié)空氣流量和流速；溶氣罐11的上部通過(guò)管道與超濾膜組件3并聯(lián)，并依次與出水泵13和儲(chǔ)水罐14相連，管道上具有第三閥門17用于調(diào)節(jié)出水流量和流速。PLC控制系統(tǒng)由PLC控制柜18和控制微機(jī)19組成。本實(shí)用新型的工作過(guò)程包括既可以同時(shí)運(yùn)行又可以獨(dú)立運(yùn)行的超濾過(guò)濾-自清洗過(guò)程與加壓溶氣反沖洗兩個(gè)過(guò)程，分別如下( I)超濾過(guò)濾-自清洗過(guò)程處理原水由進(jìn)水泵送至超濾箱體中，超濾組件浸沒(méi)在原水中；之后出水泵啟動(dòng)，對(duì)管道中水進(jìn)行抽吸，進(jìn)而使得超濾組件內(nèi)形成負(fù)壓，為原水透過(guò)超濾膜提供動(dòng)カ；原水透過(guò)超濾膜在出水泵的作用下到達(dá)儲(chǔ)水箱；與此同時(shí)，超聲波清洗系統(tǒng)一直以較低的頻率進(jìn)行實(shí)時(shí)的清洗，防止污染物質(zhì)在膜表面沉積；首先由超聲波發(fā)生器將220V或380V，50或60Hz的市電轉(zhuǎn)換成與超聲波換能器相匹配的高頻交流電信號(hào)，通過(guò)傳送線路輸送至超聲波換能器，由6個(gè)換能器形成的環(huán)繞超聲波場(chǎng)全面覆蓋超濾膜組件；通過(guò)PLC控制系統(tǒng)，可以設(shè)定在一定的時(shí)間間隔內(nèi)啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)對(duì)超濾箱體進(jìn)行曝氣，曝氣時(shí)間可以根據(jù)需要自行設(shè)定，由鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的氣體經(jīng)過(guò)曝氣擴(kuò)散裝置后形成微小氣泡，這些小氣泡在超濾箱體不斷上升的過(guò)程中對(duì)超濾組件中的超濾膜表面進(jìn)行摩擦，將沉積在膜表面的污染物質(zhì)從膜表面剝落下來(lái)；( 2)加壓反沖洗過(guò)程當(dāng)超濾膜組件內(nèi)部的出水壓カ傳感器檢測(cè)到跨膜壓差增大到設(shè)定數(shù)值，即不可逆膜污染較為嚴(yán)重吋，PLC控制系統(tǒng)會(huì)關(guān)閉超濾系統(tǒng)的運(yùn)行，啟動(dòng)加壓溶氣反沖洗系統(tǒng)，反沖洗加壓泵啟動(dòng)，將超濾后的出水由儲(chǔ)水箱加壓后送至溶氣罐；同時(shí)空氣壓縮機(jī)將空氣壓縮后送至溶氣罐；壓縮空氣在溶氣罐中溶解后通過(guò)管道進(jìn)入超濾出水中，形成了含有大量溶解氣體的反沖洗水，反沖洗水通過(guò)管道輸送到超濾組件內(nèi)進(jìn)行反沖洗。
權(quán)利要求1.帶有膜污染控制與超聲清洗的組合式超濾裝置，其特征在于，主要由超濾系統(tǒng)、鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)、超聲清洗系統(tǒng)、加壓溶氣反沖洗系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)組成；所述加壓溶氣反沖洗系統(tǒng)中含溶解有氣體的反沖洗液。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的組合式超濾裝置，其特征在于，所述超濾系統(tǒng)由進(jìn)水泵(I)、超濾箱體(2)和超濾膜組件(3)組成；所述進(jìn)水泵(I)與超濾箱體(2)通過(guò)管道連接，所述超濾膜組件(3)位于超濾箱體(2)內(nèi)，其上部與依次與出水泵(13)和儲(chǔ)水罐(14)相連，管道上具有閥門(4)用于調(diào)節(jié)出水流量和流速。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合式超濾裝置，其特征在干，所述超聲清洗系統(tǒng)包括超聲波發(fā)生器(5)和換能器(6);所述換能器(6)位于超濾箱體(2)內(nèi)壁；所述換能器的個(gè)數(shù)為6^10個(gè)，每?jī)蓚€(gè)一組相對(duì)排列構(gòu)成對(duì)稱型的換能器陣。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的組合式超濾裝置，其特征在于，所述鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)由鼓風(fēng)機(jī)(7)、曝氣擴(kuò)散裝置(8)、管道和閥門(9)組成；所述曝氣擴(kuò)散裝置(8)位于超濾箱體(2)底部，所述鼓風(fēng)機(jī)(7 )穿過(guò)超濾箱體(2 )底部并與曝氣擴(kuò)散裝置(8 )通過(guò)管道相連接，管道上具有閥門(9)用于調(diào)節(jié)空氣流量和流速。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的組合式超濾裝置，其特征在干，所述加壓溶氣反沖洗系統(tǒng)由空氣壓縮機(jī)(10)、溶氣罐(11)、反沖洗加壓水泵(12)、出水泵(13)、儲(chǔ)水罐(14)、管道、第一閥門(15)、第二閥門(16)和第三閥門(17)組成；所述空氣壓縮機(jī)(10)、溶氣罐(11)、反沖洗加壓水泵(12)和儲(chǔ)水罐(14)依次通過(guò)管道相連接，管道上具有第一閥門(15)和第二閥門(16)用于調(diào)節(jié)空氣流量和流速；所述溶氣罐(11)的上部通過(guò)管道與超濾膜組件(3)并聯(lián)，并依次與出水泵(13)和儲(chǔ)水罐(14)相連，管道上具有第三閥門(17)用于調(diào)節(jié)出水流量和流速。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的組合式超濾裝置，其特征在于，所述PLC控制系統(tǒng)由PLC控制柜(18)和控制微機(jī)(19)組成；所述PLC控制系統(tǒng)用于控制超濾過(guò)濾-自清洗系統(tǒng)過(guò)程和加壓溶氣反沖洗過(guò)程。
7.根據(jù)權(quán)利要求1飛之一所述的組合式超濾裝置，其特征在于，所述超濾膜組件(3)采用環(huán)氧樹(shù)脂密封，超濾膜組件中的超濾膜面積為20m2 ;所述超濾膜為中空纖維超濾膜，直徑為0. 01 ii m,截留分子量為5萬(wàn)道爾頓,材質(zhì)為PVC合金。
8.根據(jù)權(quán)利要求8所述的組合式超濾裝置，其特征在于，所述超聲波發(fā)生器(5)為他激式震蕩線路超聲波發(fā)生器，頻率可調(diào)；所述超聲波發(fā)生器的超聲頻率為16 1000kHz，輸出功率為6 10kw。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的組合式超濾裝置，其特征在于，所述曝氣擴(kuò)散裝置(8)為固定式平板型微孔空氣擴(kuò)散器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的組合式超濾裝置，其特征在于，所述溶氣罐(11)為填充式溶氣罐，使用梯形填料，溶氣效率為90%，表面負(fù)荷為100(T2000m3/(m2d);所述反沖洗加壓水泵(12)的壓カ為0. 25 0. 35MPa，流量為10 200m3/h。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種帶有膜污染控制與超聲清洗的組合式超濾裝置，主要由超濾系統(tǒng)、鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)、超聲清洗系統(tǒng)、加壓溶氣反沖洗系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)組成；其中，超濾系統(tǒng)由超濾箱體和超濾膜組件組成，鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)由鼓風(fēng)機(jī)和曝氣擴(kuò)散裝置組成，超聲清洗系統(tǒng)由超聲波發(fā)生器和換能器組成，加壓溶氣反沖洗系統(tǒng)由空氣壓縮機(jī)組成、加壓水泵和溶氣罐組成，PLC控制系統(tǒng)由PLC控制柜和控制微機(jī)組成。本實(shí)用新型采用了組合式的清洗策略，使得超濾過(guò)程中膜污染得到較好的控制，特別是使用加壓溶氣反沖洗可以有效去除污染物質(zhì)，減少化學(xué)清洗的頻率；同時(shí)由于采用PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)，使得本實(shí)用新型具有運(yùn)行成本低、膜使用壽命長(zhǎng)和操作簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01D65/00GK202654945SQ20122010964
公開(kāi)日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月22日
發(fā)明者牛曉君, 魏愛(ài)書 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)