CN103055701B - 一种可清洗保安过滤器及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种能够实现在线自动反洗的保安过滤器及其应用，本发明解决了工业中现用滤芯过滤精度不高、易造成深层污染，不能通过自动清洗达到长时间使用的技术问题。本发明可主要用于膜法污水处理领域中的双膜***，如超滤、反渗透***中的保安过滤措施，还可应用于如循环水补水等过滤精度、出水水质要求较高的水处理工艺中，可作为有效的预处理过滤手段，降低给水中颗粒物或因来水冲击造成的水质变化对后续工艺稳定运行造成的影响，提高出水水质，达到后续用水要求。

Description

一种可清洗保安过滤器及其应用

技术领域

本发明涉及一种可以实现在线自动反洗的保安过滤器及其应用***，属于膜法污水处理及回用技术领域。

背景技术

近年来，随着淡水资源短缺问题的日益加剧以及环保执法力度的不断加强，节水减排相关技术在实际的工业应用中得到了进一步的推广和应用，其中污水深度回用技术——膜分离技术在现有的技术条件下得到了快速发展并已经应用到众多领域中。从某种意义上说膜分离技术已成为解决当前能源、资源和环境问题，实现可持续发展的技术基础之一。在我国，随着膜技术的引进和研究工作的深入，膜技术已经开始在化工废水处理，海水、苦咸水淡化，环境污染治理等领域广泛应用。

膜技术作为一种物理分离过程，不需发生相变和添加助剂。因此拥有被处理对象有效组分损失小、操作运行能耗低、产品污染程度小、对处理对象的选择性高、适应性强、易于自动化等优点。但是，膜孔径一般小于1μm，由于其处理精度高，因此膜污染问题是影响膜技术应用的主要因素之一。因此，为了对膜***进行保护以及延长使用时间，通常在膜***工艺中要设置安装保安过滤装置。

目前工业中常用的保安过滤器滤芯大多采用熔喷或折叠滤芯，过滤方式是全流过滤，污染物截留在滤芯的表面。随着表面污染物的增多，滤芯的通量会大幅下降，而且过滤器内的滤芯由于制造技术本身的缺陷无法实现表层过滤，容易导致深度污染。当通量下降到一定程度，反应到保安过滤器上就是操作压力升高、出水水质变差，这时就必须更换滤芯，使得运行和维护成本升高。

目前工业膜装置中应用的滤芯存在以下缺点：（1）滤芯自身制备工艺存在缺陷使得滤芯孔径过大（一般为5μm左右），孔径分布不均，导致滤芯过滤精度不高；（2）由于滤芯制造工艺特点决定滤芯无法实现表面过滤，易形成深度污染；（3）现有工业滤芯使用周期较短，随着入水水质的波动，一般2个星期到1个月不等，无法长时间使用，频繁更换滤芯导致运行成本以及人工成本的大幅度增加。

针对目前保安过滤器滤芯在实际应用中存在的问题，如滤芯易形成深度污染，过滤精度不高，操作过程中受入水水质影响波动大等问题，目前有采用压缩空气进行反洗的保安过滤器，但采用压缩空气进行反洗一方面对压缩空气的压力要求较高，压力过大，容易损坏滤芯，压力过小无法达到反洗的目的，另外，实践证明，采用压缩空气进行反洗的效果不好，空气很难将滤芯上粘附的杂质完全吹走。

因此，本发明提供了一种可以实现在线自动反洗的新型保安过滤器，并提供其应用方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种可以实现在线自动反洗的新型保安过滤器及其应用方法，该保安过滤器不仅能够改进现有工业膜装置中因保安滤芯带来的各种问题，而且能够大大提高滤芯的运行和更换周期，降低现有双膜装置运行中的运行维护费用。

本发明所述的保安过滤器包括内部设置有多个滤芯的过滤器体，在过滤器体的出水端和进水端分别设置有出水阀和入水阀，同时所述的过滤器体上还设置有清洗入水阀以及清洗出水阀，所述清洗入水阀以及清洗出水阀分别设置在过滤器体的出水端和入水端；

另外，所述保安过滤器入水端和出水端均设置有压力传感器。

所述过滤器体内的多个滤芯以过滤器体横截面的中心为中心，呈中心对称纵向排布在过滤器体内，滤芯长度与过滤器体长度相同；

所述入水阀设置在入水管上，所述清洗出水阀设置在清洗出水管上，所述入水管和清洗出水管均连接在过滤器体的进水端上；

所述出水阀设置在出水管上，所述清洗入水阀设置在清洗入水管上，所述出水管和清洗入水管均连接在过滤器体的出水端上；

所述压力传感器分别设置在入水管和出水管上；

所述滤芯包括芯轴和均匀分布在芯轴周围的中空纤维丝，所述芯轴的两端分别设置布水器，所述布水器的布水孔与中空纤维丝的端面相接；所述芯轴的两端，布水器外侧还分别设置中间有通孔的密封端盖。

其中，所述中空纤维丝是利用膜丝分布器平均分成若干份均匀分布到芯轴的周围，然后将环氧树脂和固化剂按照1:0.5-1:2.5，优选1:1的质量比混合均匀后固化中空纤维丝的两端得到。

所述布水器由具有通过轴心连接线的一组同心圆组成，各同心圆之间、同心圆和连接线之间的空隙构成所述布水孔。

具体的，所述的保安过滤器结构可见附图2，圆柱体形的过滤器体内设置有八个滤芯，在过滤器体的出水端和进水端分别设置有出水阀和入水阀，同时所述过滤器体上还设置有清洗入水阀以及清洗出水阀，所述清洗入水阀以及清洗出水阀分别设置在过滤器体的出水端和入水端；另外，所述保安过滤器入水端和出水端均设置有压力传感器。

所述进水端还包括将进水引入各个滤芯的分支进水管道，所述分支进水管道与进水管道分别连通；

具体的，所述的保安过滤器的滤芯的结构可见附图1所示，所述滤芯包括芯轴和沿轴向均匀分布在芯轴周围的中空纤维丝，所述芯轴的两端分别设置布水器，所述布水器的布水孔与中空纤维丝的端面相接；所述芯轴的两端，布水器外侧还分别设置密封端盖；

所述布水器由具有通过轴心连接线的一组同心圆组成，各同心圆之间、同心圆和连接线之间的空隙构成所述布水孔。

其中，所述滤芯材料可选择下列中的一种或几种：聚砜类、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚偏氟乙烯类，聚四氟乙烯、聚烯烃类、聚氯乙烯，或前述部分复合材料的共混膜；

其中，所述的聚砜类包括：双酚A型聚砜、聚醚砜、酚酞型聚醚砜、酚酞型聚醚酮。

所述的聚烯烃类主要包括聚乙烯、聚丙烯、亲水改性聚乙烯、亲水改性聚丙烯等；优选进行亲水改性的有机膜材料，如亲水改性的聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯。

所述滤芯中空纤维丝的孔径范围为0.5-5μm，优选的孔径范围为1-2μm。

所述滤芯的通量选择依据为0.1MPa下的纯水通量，大小范围为500-2000L/m²h，其中优选的滤芯通量为800-1500L/m²h。

所述滤芯的制备采用常温条件下固化的环氧树脂和固化剂，二者的比例范围为1:0.5-1:2.5，其中优选的环氧树脂和固化剂比例为1:1。

所述滤芯中的进水及产水密封方式均采用O型圈密封。

本发明还提供采用上述保安过滤器的保安过滤***，以解决背景技术中提及的问题，简单的说，本发明选用压力控制的自动控制程序，针对本发明上述的保安过滤器，增加在线反洗***以及对操作压力进行判断以实现自动反洗程序，可克服现有保安过滤存在的问题。

本发明所述的保安过滤***，由以下部件组成（见图3）：两组保安过滤器（E-1，E-2），各保安过滤器的出水端相互以管道连接，并同时该管道与总出水管连接，所述与总出水管连接的管道上分别设置出水阀（V-2A和V-2B）和出水口压力传感器（P-2A和P-2B）；同时连接出水端的管道与清洗入水管分别连通，该通路上分别设置清洗入水阀（V-3A和V-3B）；

所述两组保安过滤器（E-1，E-2）的入水端分别与总入水管以管道相连接，所述与总入水管连接的管道上分别设置入水阀（V-1A和V-1B）和入水口压力传感器（P-1A和P-1B）；同时，所述两组保安过滤器（E-1，E-2）的入水端以另一通路分别与总入水管相连接，该通路上分别设置清洗出水阀（V-4A和V-4B）。

采用本发明所述的保安过滤***，根据不同水质进行设定开始进行反洗的出水口、入水口压力差和停止反洗的出水口、入水口压力差。

一般来说，开始进行反洗的出水口、入水口压力差为大于等于0.1MPa；停止反洗的出水口、入水口压力差为小于等于0.02MPa；

正常运行时，清洗入水阀和清洗出水阀关闭，入水阀和出水阀打开，当压力传感器监测到进出水压差达到设定值（一般为0.1MPa）时，程序自动进行阀门切换，关闭入水阀和出水阀，打开清洗入水阀和清洗出水阀，开始进行在线自动清洗，一般清洗水量为正常出水量的1.5~2倍，清洗时间一般为3~5min。清洗后压差一般可恢复至0.02MPa以下。待清洗程序结束后即可继续运行。

本发明的应用技术方案优选的是采用两组可以实现在线自动清洗的过滤装置进行工业应用，主要通过压差控制的方式进行保安过滤装置的运行与清洗的切换，清洗后的保安过滤器的性能恢复主要通过运行状态的压差进行判定。

本发明与现有技术的实质性区别主要在于，在线自动反洗的保安过滤器采用压力判断清洗时间，防止保安过滤器滤芯由于长时间连续运行导致的深度污染。清洗后滤芯通量恢复、压差降低，可以有效地延长滤芯的更换周期，降低了运行与维护成本。

本发明的有益效果是：

在线自动反洗的保安过滤器采用压力判断清洗时间，防止保安过滤器滤芯由于长时间连续运行导致的深度污染。清洗后滤芯通量恢复、压差降低，可以有效地延长滤芯的使用周期，降低了运行与维护成本。

附图说明

图1是滤芯结构示意图；其中，6-中空纤维丝；7-布水器；8-密封端盖；9-布水孔。

图2是新型保安过滤器主体结构；其中，1-压力传感器；2-入水阀；3-出水阀；4-清洗入水阀；5-清洗出水阀。

图3是保安过滤器在工业装置中的应用示意图。其中，E-1，E-2分别为保安过滤器；P-1A，P-1B分别为进水口压力传感器； P-2A，P-2B分别为出水口压力传感器；V-1A，V-1B分别为入水阀； V-2A ，V-2B分别为出水阀；V-3A，V-3B分别为清洗入水阀； V-4A ，V-4B分别为清洗出水阀。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

本实施例中的新型保安过滤用滤芯采用PTFE中空纤维膜作为主要材料，选用的PTFE中空纤维微滤膜为外表面相对致密，微滤膜的平均孔径为1μm，孔径分布范围为0.5-1.5μm，保安滤芯的长度为1m，每个组件的有效膜面积为5m²，单支滤芯的处理量为3-5t/h，采用常温环氧树脂和固化剂的比例为1:1.5进行固化封端后使用。滤芯与保安过滤器采用O型圈密封的方式以将进水和产水、反洗水与清洗水进行隔离。滤芯结构和保安过滤器结构分别见图1和2。

采用本发明所述的保安过滤***（见图3）：

两组保安过滤器E-1，E-2，各保安过滤器E-1，E-2的出水端相互以管道连接，并同时各管道与总出水管连接，所述与总出水管连接的管道上分别设置出水阀（V-2A和V-2B）和出水口压力传感器（P-2A和P-2B）；同时连接出水端的管道与清洗入水管分别连通，该通路上分别设置清洗入水阀（V-3A和V-3B）；

所述两组保安过滤器E-1，E-2的入水端分别与总入水管以管道相连接，所述与总入水管连接的管道上分别设置入水阀（V-1A和V-1B）和入水口压力传感器（P-1A和P-1B）；同时，所述两组保安过滤器E-1，E-2的入水端以另一通路分别与总入水管相连接，该通路上分别设置清洗出水阀（V-4A和V-4B）。

以某石化厂生产污水处理后出水作为入水。开车时A、B两套保安过滤器同时使用，打开V-1A、V-1B，V-2A、V-2B，关闭V-3A、V-3B，V-4A、V-4B。经过11天的运行，P-2A与P-1A之间的压差达到设定值0.1MPa。此时，关闭V-1A、V-2A，打开V-3A、V-4A，用后续双膜工艺中的超滤产水进行反洗，清洗时间3min。清洗后关闭V-3A、V-4A，打开V-1A、V-2A，此时保安过滤器A恢复正常运行，出入口压力传感器压差恢复至0.02MPa。13天后，P-2B与P-1B之间的压差达到设定值0.1MPa。此时，关闭V-1B、V-2B，打开V-3B、V-4B，用后续双膜工艺中的超滤产水进行反洗，清洗时间3min。清洗后关闭V-3B、V-4B，打开V-1B、V-2B，此时保安过滤器B恢复正常运行，出入口压力传感器压差恢复至0.02MPa。连续运行102天后，滤芯清洗后压差超过0.08MPa，此时停机更换滤芯。

实施例2

本实施例中的新型保安过滤用滤芯采用亲水改性的PVC中空纤维膜滤芯的主要组成部分，选用的亲水性PVC中空纤维微滤膜为外表面相对致密，微滤膜的平均孔径为0.5μm，孔径分布范围为0.1-1.0μm，保安滤芯的长度为1m，每个组件的有效膜面积为8m²，单支滤芯的处理量为4-6t/h，采用常温环氧树脂和固化剂的比例为1:1进行固化封端后使用。滤芯与保安过滤器采用O型圈密封的方式以将进水和产水、反洗水与清洗水进行隔离。滤芯结构和保安过滤器结构分别见图1和2。

采用本发明所述的保安过滤***（见图3）：

以某市政污水厂处理后外排水作为入水。开车时A、B两套保安过滤器同时使用，打开入水阀V-1A、V-1B，V-2A、V-2B，关闭V-3A、V-3B，V-4A、V-4B。经过8天的运行，P-2B与P-1B之间的压差达到设定值0.15MPa。此时，关闭V-1B、V-2B，打开V-3B、V-4B，用后续双膜工艺中的超滤产水进行反洗，清洗时间5min。清洗后关闭V-3B、V-4B，打开V-1B、V-2B，此时保安过滤器B恢复正常运行，出入口压力传感器压差恢复至0.02MPa。9天后，P-2A与P-1A之间的压差达到设定值0.15MPa。此时，关闭V-1A、V-2A，打开V-3A、V-4A，用后续双膜工艺中的超滤产水进行反洗，清洗时间5min。清洗后关闭V-3A、V-4A，打开V-1A、V-2A，此时保安过滤器A恢复正常运行，出入口压力传感器压差恢复至0.02MPa。连续运行162天后，滤芯清洗后压差超过0.13MPa，此时停机更换滤芯。

Claims (5)

1.一种保安过滤器，包括内部设置有多个滤芯的过滤器体，所述多个滤芯以过滤器体的横截面中心为中心，呈对称纵向排布在过滤器体内，在过滤器体的出水端和进水端分别设置有出水阀和入水阀，所述出水阀设置在出水管上，所述入水阀设在入水管上，其特征在于，

所述的过滤器体上还设置清洗入水阀以及清洗出水阀，所述清洗入水阀以及清洗出水阀分别设置在过滤器体的出水端和入水端；

所述清洗入水阀设置在清洗入水管上，所述清洗出水阀设置在清洗出水管上，使所述保安过滤器能实现在线自动反洗，

同时，所述保安过滤器入水端和出水端均设有压力传感器，所述压力传感器分别设在入水管和出水管上，

所述入水管和清洗出水管均连接在过滤器体的进水端上；所述出水管和清洗入水管均连接在过滤器体的出水端上；

所述保安过滤器，其特征在于，所述滤芯包括芯轴和沿轴向均匀分布在芯轴周围的中空纤维丝，所述芯轴的两端分别设置布水器，所述布水器的布水孔与中空纤维丝的端面相接；所述芯轴的两端，布水器外侧还分别设置中间有通孔的密封端盖，

所述中空纤维丝是利用膜丝分布器平均分成若干份均匀分布到芯轴的周围，然后将环氧树脂和固化剂按照1:0.5-1:2.5的质量比混合均匀后固化中空纤维丝的两端得到，所述滤芯中的进水及产水密封方式均采用O型圈密封。

2.如权利要求1所述的保安过滤器，其特征在于，滤芯长度与过滤器体长度相同。

3.如权利要求1所述的保安过滤器，其特征在于，所述布水器由具有通过轴心连接线的一组同心圆组成，各同心圆之间、同心圆和连接线之间的空隙构成所述布水孔。

4.如权利要求1所述的保安过滤器，其特征在于，所述滤芯的材料可选择下列中的一种或几种：聚砜类、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚偏氟乙烯类，聚四氟乙烯、聚烯烃类、聚氯乙烯或前述部分材料的共混膜；

其中，所述的聚砜类包括：双酚A型聚砜、聚醚砜、酚酞型聚醚砜、酚酞型聚醚酮；

所述的聚烯烃类包括聚乙烯、聚丙烯、亲水改性聚乙烯、亲水改性聚丙烯。

5.采用如权利要求1-4任一所述的保安过滤器的保安过滤***，其特征在于，由以下部件组成：

两组保安过滤器，各保安过滤器的出水端以管道连接，并同时该管道与总出水管连接，所述与总出水管连接的管道上分别设置一出水阀和一出水压力传感器；同时连接出水端的管道与清洗入水管分别连通，该通路上分别设置清洗入水阀；

所述两组保安过滤器的入水端分别与总入水管以管道相连接，所述与总入水管连接的管道上分别设置一入水阀和一入水压力传感器；同时，所述两组保安过滤器的入水端以另一通路分别与总入水管相连 接，该通路上分别设置清洗出水阀，

所述的保安过滤***，根据不同水质进行设定开始进行反洗的出水口、入水口压力差和停止反洗的出水口、入水口压力差：开始进行反洗的出水口、入水口压力差为大于等于0.1MPa；停止反洗的出水口、入水口压力差为小于等于0.02MPa，

当压力传感器监测到出水口、入水口的进出水压差达到设定值，开始进行在线自动清洗，一般清洗水量为正常出水量的1.5～2倍，清洗时间一般为3～5min。