CN108911222A - 用于中水回用的膜处理设备及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于中水回用的膜处理设备及其控制方法，所属污水处理技术领域，包括膜设备支架，膜设备支架上设有若干超滤膜，反渗透膜，反渗透进水泵，反渗透保安过滤器，反渗透高压泵，清洗水泵，超滤进水泵，超滤保安过滤器，超滤反洗泵。具有结构紧凑、功能齐全、集成化程度高、占地小、安装检修方便和污水回用率高的特点。一体化设计的污水回用技术，解决了整体吊装托运的问题。且对污水中污染物质特别是颗粒物和盐分的去除起到非常突出的作用，实现污水的高效回用。而且可以针对不同水质进行清洗保养参数设置，并搭配不同加药方式，适用于多种工业污水处理，适用面广。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种用于中水回用的膜处理设备及其控制方法。
背景技术
水资源的稀缺是一种水资源匮乏的现象，因为地球上水的总量一定，饮用淡水的总量则更少，随着利用和不合理浪费越来越剧烈，水资源缺乏问题日益明显。对于水资源短缺问题的解决，最有前景的应该是开发那些不可用水，比如污水回用。污水回用既可以有效地节约和利用有限的和宝贵的淡水资源，又可以减少污水或废水的排放量，减轻水环境的污染，还可以缓解城市排水管道的超负荷现象，具有明显的社会效益、环境效益和经济效益。
中国专利CN201621136369.6，公开日为2017年4月26日，公开了一种超滤反渗透水处理装置，通过超滤和反渗透技术结合，能有效去除水中的病毒、细菌、毒素、重金属、有害物质，去除水中的溶解盐类、胶体、有机物等，苦咸水的淡化，去除水中的一切杂质、热源、致癌物质、微生物等，不论是浊度、色度、PH 值、大肠菌群、氯化物、氰化物、砷、汞、铅等有害物质，改善水质，从而使水质更加甘醇甜美，过滤后水质达到中华人民共和国《生活饮用水一级标准》。但是只适用于处理较干净的原水，由于没有自清洗和防止膜污堵的措施，通用性不高，如原水中杂质、有机物较多，处理效果将受到很大影响，运行成本高，运行难度大。
发明内容
本发明主要解决现有技术中存在通用性差、无法自动维护保养、处理效果不理想和运行成本高的不足，提供了一种用于中水回用的膜处理设备及其控制方法，该用于中水回用的膜处理设备具有结构紧凑、功能齐全、集成化程度高、占地小、安装检修方便和污水回用率高的优点。一体化设计的污水回用技术，解决了整体吊装托运的问题。且对污水中污染物质特别是颗粒物和盐分的去除起到非常突出的作用，实现污水的高效回用。而且可以针对不同水质进行清洗保养参数设置，并搭配不同加药方式，适用于多种工业污水处理，适用面广。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种用于中水回用的膜处理设备，包括膜设备支架，所述的膜设备支架上设有若干超滤膜，反渗透膜，反渗透进水泵，反渗透保安过滤器，反渗透高压泵，清洗水泵，超滤进水泵，超滤保安过滤器，超滤反洗泵。
所述的超滤膜上设有超滤膜产水口、超滤膜进水口、超滤膜浓水口、超滤膜反洗进气口，所述的超滤膜产水口上设有与反渗透进水泵相连接的超滤产水连接管，所述的超滤产水连接管与反渗透进水泵之间设有超滤反洗进水阀，所述的超滤产水连接管下端依次设有超滤产水阀、超滤产水排放阀、超滤清洗产水排放阀。所述的超滤膜进水口通过活动接头与进水管道与清洗水泵、超滤保安过滤器相连通，所述的超滤膜进水口与清洗水泵之间设有超滤清洗进水阀，所述的超滤膜进水口与超滤保安过滤器之间设有超滤进水阀，所述的超滤进水阀下方设有与进水管道相连接的超滤下排阀。所述的超滤膜浓水口上设有超滤浓水连接管，所述的超滤浓水连接管下端依次设有超滤清洗浓水排放阀、超滤上排阀、超滤浓水阀。所述的超滤膜反洗进气口设有超滤膜反洗进气管，所述的超滤膜反洗进气管端口上设有超滤反洗进气阀。
所述的反渗透膜上设有反渗透膜产水口、反渗透膜浓水口、反渗透膜进水口，所述的反渗透膜产水口上设有反渗透膜产水连接管，所述的反渗透膜产水连接管上设有反渗透产水阀、 反渗透清洗水产水阀。所述的反渗透膜浓水口与反渗透保安过滤器相管路连通；所述的反渗透膜进水口与反渗透高压泵之间设有反渗透膜进水管，所述的反渗透膜进水管与反渗透高压泵之间设有反渗透进水阀相连通。所述的反渗透膜进水管与清洗水泵之间设有反渗透清洗进水阀。
作为优选，所述的超滤产水连接管上端设有与超滤产水连接管相连通的超滤产水排气阀、超滤产水压力检测器。所述的超滤反洗进水阀上方设有与超滤产水连接管相连通的超滤反洗加药口。所述的超滤浓水连接管上端设有与超滤浓水连接管相连通的超滤浓水排气阀。所述的超滤进水阀与超滤保安过滤器之间设有超滤进水压力检测仪。所述的反渗透膜进水管上设有反渗透进水压力检测仪。
作为优选，所述的反渗透进水泵与反渗透保安过滤器之间的管路上设有反渗透进水加药口。所述的反渗透膜与反渗透保安过滤器之间设有反渗透浓水回流流量计量器，反渗透浓水回流阀，所述的反渗透膜浓水口与反渗透浓水回流阀之间设有反渗透浓水压力检测仪，所述的反渗透浓水压力检测仪下方设有反渗透清洗浓水阀、 反渗透浓水阀。所述的超滤进水泵与超滤保安过滤器间设有超滤进水流量计量器，所述的超滤进水流量计量器与超滤进水泵之间设有超滤进水加药口。
一种用于中水回用的膜处理设备的控制方法按如下操作步骤：
步骤一：过滤过程。
第一步：将污水通过超滤进水泵输送入超滤膜内进行处理的过程，首先依据超滤进水流量计量器对进水水量进行调节，将进水水量控制在一定值，而后通过超滤保安过滤器对污水进行预处理，主要去除污水中的大于50～100μm的颗粒物，同时防止坚硬物质通过而损坏超滤膜膜丝。
第二步：将经过超滤保安过滤器处理的污水由超滤膜进水口进入超滤膜，超滤膜过滤精度在0.01μm以下，在一定的压力下，当污水经过超滤膜时，当污水流过膜表面时，超滤膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为超滤膜产水，而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧，成为超滤膜浓水，因而实现对原液的净化、分离和浓缩的目的。
第三步：将经过超滤膜的超滤膜产水由超滤膜产水口排出超滤膜，最后通过超滤产水阀排入中间水池，超滤膜产水流量一般为超滤膜进水流量80%～90%。
第四步：将中间水池的超滤膜产水通过反渗透进水泵输送入后续反渗透处理过程，首先通过反渗透保安过滤器对超滤膜产水进行预处理，去除水中的大于5μm以下的杂质，防止大颗粒杂质进入反渗透膜而使反渗透膜损坏。
第五步：将经过反渗透保安过滤器的处理水通过反渗透高压泵增压，然后由反渗透膜进水口进入反渗透膜。反渗透膜是一种反向迁移膜，只能透过溶剂而不能透过溶质，施加的压力越大，通过膜的产水量越大，因此为了达到预期的产水量，采用反渗透高压泵增压。反渗透膜可将原水中的无机离子、细菌、病毒、有机物及胶体等杂质去除，以获得高质量的纯净水；反渗透膜产水一般在反渗透膜进水流量的70%以下，最终通过反渗透膜产水口由反渗透产水阀排入指定回用水容器作为回用水使用。
第六步：将经过反渗透膜的反渗透浓水由反渗透膜浓水口排出反渗透膜，然后分两路分流，一路通过反渗透浓水阀排出，按要求进行后续处理，另一路通过反渗透浓水回流阀回流进入反渗透高压泵进口，与反渗透处理过程进水一同进入反渗透膜。反渗透浓水回流需达到一定流量，对反渗透膜起到冲刷清洗作用，可缓解反渗透膜污堵现象的发生。
第七步：将经过超滤膜的超滤膜浓水由超滤膜浓水口排出超滤膜，最后通过超滤浓水阀排入原污水池回收再处理，超滤膜浓水流量一般为超滤膜进水流量10%～20%。
第八步：将经过超滤保安过滤器处理的污水通过超滤进水加药口加药，根据不同水质可投加氧化剂或酸，投加量一般在5～10ppm；其中氧化剂可以有效杀死超滤进水中的微生物、藻类等物质，防止其在后续的管道或膜管中繁殖孳生，有利于设备的稳定运行；酸可以有效去除大部分无机盐沉淀物，防止其在后续管道或膜管中沉淀堆积，同样有利于设备的稳定运行。
第九步：将经过反渗透保安过滤器的处理水通过反渗透进水加药口加药，根据不同水质可投阻垢剂或还原剂，投加量一般在5～20ppm。阻垢剂溶于水后吸附在无机盐的微晶上，使微粒间斥力增加，阻碍它们的聚结，使它们处于良好的分散状态，从而防止或减少垢物的形成；氧化性物质对反渗透膜的损害较大，较高浓度的氧化性物质可使反渗透膜穿孔，还原剂可与反渗透进水中的氧化性物质反应，消除进反渗透膜水中的余氯等氧化性物质。
步骤二：气水反洗过程。
第一步：超滤反洗水采用中间水池中的超滤膜产水，超滤反洗水通过超滤反洗泵输送入超滤膜，控制每个膜组件1～3 m3/h的流量，由超滤膜产水口进入超滤膜，超滤反洗水反向冲刷膜丝，使粘附在膜丝上的污染物质通过冲刷力脱离超滤膜，最终排出。
第二步：经过超滤膜的冲洗水由超滤膜浓水口通过超滤上排阀排出，进入原污水池再处理。
第三步：在对超滤膜反洗水过程的同时开启超滤反洗进气阀，超滤反洗水同时进气，控制每个膜组件进气量为2～4 m3/h 的流量，压力在0.1～0.2MPa之间。气水反洗增大了反洗的扰动度，对膜丝的振动更大，清洗效果更好。
步骤三：反洗过程；超滤反洗过程与气水反洗过程相比，无需打开超滤反洗进气阀进气，主要是将气水反洗中产生的剩余污染位置充分排出超滤膜。
步骤四：正冲过程；正冲进水与过滤进水一样，由超滤膜进水口进入超滤膜，主要是将气水反洗和反洗过程中振落的在膜另一侧的污染物质排出超滤膜，冲洗水分别由超滤膜产水口和超滤膜浓水口从超滤产水排放阀和超滤上排阀排出超滤膜。
作为优选，超滤进水阀、超滤下排阀、超滤产水阀、超滤产水排放阀、超滤反洗进水阀、超滤浓水阀、超滤上排阀、超滤反洗进气阀均采用气动控制阀，通过电机控制电路实现泵阀在不同处理过程中的切换，其各泵阀开闭情况如下：
第一步：过滤过程；超滤进水阀、超滤产水阀、超滤浓水阀、超滤进水泵开启，超滤下排阀、超滤产水排放阀、超滤反洗进水阀、超滤上排阀、超滤反洗进气阀、超滤反洗泵关闭。
第二步：气水反洗过程；超滤下排阀、超滤反洗进水阀、超滤反洗进气阀、超滤反洗泵开启，超滤进水阀、超滤产水阀、超滤产水排放阀、超滤浓水阀、超滤上排阀、超滤进水泵关闭。
第三步：反洗过程；超滤下排阀、超滤反洗进水阀、超滤反洗泵开启，超滤进水阀、超滤产水阀、超滤产水排放阀、超滤浓水阀、超滤上排阀、超滤反洗进气阀、超滤进水泵关闭。
第四步：正冲过程；超滤进水阀、超滤产水排放阀、超滤上排阀、超滤进水泵开启，超滤下排阀、超滤产水阀、超滤反洗进水阀、超滤浓水阀、超滤反洗进气阀、超滤反洗泵关闭。
作为优选，过滤过程、气水反洗过程、反洗过程和正冲过程的一个周期运行30～60分钟，运行24小时后，自动进行清洗，首先进行反洗，然后关闭水泵，开启超滤上排阀、超滤下排阀和超滤产水阀，对***排空；接着注入清洗药剂，并通过超滤反洗加药口加药，一般采用氧化剂，投加量在200～500ppm之间，清洗药剂注入完毕，关闭所有阀门，浸泡一段时间后，开启超滤上排阀、超滤下排阀和超滤产水阀，对***排空，最后再进行反洗，自动清洗结束后***重新运行。
作为优选，通过软件监控模块，实时监控超滤进水压力检测仪、超滤产水压力检测仪、反渗透进水压力检测仪和反渗透浓水压力检测仪数值。当压力异常时，通过电机控制电路，控制相关泵阀动作；当超滤进水压力检测仪与超滤产水压力检测仪数值差值达到0.1MPa时，反渗透进水压力检测仪与反渗透浓水压力检测仪数值差值达到0.35MPa时，需要分别对超滤膜和反渗透膜进行化学清洗，清洗过程分别如下：
第一步：超滤膜化学清洗。采用酸溶液，调整pH值为2～3，依次打开超滤清洗进水阀、超滤清洗产水排放阀、超滤清洗浓水排放阀和清洗水泵，其他泵阀关闭，控制每个膜组件1～1.5 m3/h 的流量，让酸溶液进入膜组件，并返回清洗溶液箱中。循环清洗时间为30 ～60min。然后测试 pH 值，若pH 值高于3，排净，重新配制清洗液，再次清洗。然后关闭清洗水泵，静置浸泡30～60min，浸泡完成后，打开清洗水泵，再次以相同流量情况下循环30 min。关闭超滤清洗进水阀、超滤清洗产水排放阀、超滤清洗浓水排放阀和清洗水泵，打开超滤上排阀、超滤下排阀和超滤产水阀，对***排空，最后再进行反洗，化学清洗结束，返回生产运行状态。
第二步：反渗透膜化学清洗。采用2%柠檬酸，pH 控制在 1～2，温度控制在 35℃以下，依次打开反渗透清洗进水阀、反渗透清洗水产水阀、反渗透清洗浓水阀和清洗水泵，其他泵阀关闭，控制每个膜组件6～10 m3/h的流量，循环30分钟，关闭清洗水泵，浸泡30分钟，打开清洗水泵，再循环30分钟，关闭反渗透清洗进水阀、反渗透清洗水产水阀、反渗透清洗浓水阀和清洗水泵，打开反渗透进水泵、反渗透进水阀、反渗透产水阀和反渗透浓水阀，用纯水冲至PH为中性，化学清洗结束，返回生产运行状态。
本发明能够达到如下效果：
本发明提供了一种用于中水回用的膜处理设备及其控制方法，与现有技术相比较，具有结构紧凑、功能齐全、集成化程度高、占地小、安装检修方便和污水回用率高的特点。一体化设计的污水回用技术，解决了整体吊装托运的问题。且对污水中污染物质特别是颗粒物和盐分的去除起到非常突出的作用，实现污水的高效回用。而且可以针对不同水质进行清洗保养参数设置，并搭配不同加药方式，适用于多种工业污水处理，适用面广。
附图说明
图1是本发明的设备布置结构示意图。
图2是本发明的超滤膜安装的结构示意图。
图3是本发明的超滤反洗进气管路示意图。
图4是本发明的反渗透膜安装的结构示意图。
图5是本发明的反渗透清洗管路示意图。
图中：膜设备支架1，超滤膜2，反渗透膜3，反渗透进水泵4，反渗透保安过滤器5，反渗透高压泵6，清洗水泵7，超滤进水泵8，超滤保安过滤器9，超滤反洗泵10，超滤产水阀11，超滤产水排放阀12，超滤清洗产水排放阀13，超滤膜产水口14，超滤产水排气阀15，超滤产水压力检测器16，超滤产水连接管17，超滤浓水排气阀18，超滤清洗浓水排放阀19，超滤浓水连接管20，超滤上排阀21，超滤浓水阀22，超滤清洗进水阀23，超滤膜进水口24，超滤进水流量计量器25，超滤进水压力检测仪26, 超滤下排阀27, 超滤进水阀28, 超滤反洗进水阀29, 超滤反洗加药口30, 超滤膜浓水口31, 超滤膜反洗进气管32，超滤膜反洗进气口33，超滤反洗进气阀34, 反渗透产水阀35, 反渗透清洗水产水阀36, 反渗透膜产水连接管37,反渗透膜产水口38, 反渗透膜浓水口39, 反渗透膜进水口40, 反渗透膜进水管41, 反渗透进水压力检测仪42, 反渗透进水阀43, 反渗透进水加药口44，反渗透浓水回流流量计量器45，反渗透浓水回流阀46, 反渗透清洗浓水阀47, 反渗透浓水阀48, 反渗透浓水压力检测仪49, 反渗透清洗进水阀50，超滤进水加药口51。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：如图1-5所示，一种用于中水回用的膜处理设备，包括膜设备支架1，膜设备支架1上设有5个超滤膜2，5个反渗透膜3，2个反渗透进水泵4，1个反渗透保安过滤器5，2个反渗透高压泵6，2个清洗水泵7，2个超滤进水泵8，1个超滤保安过滤器9，2个超滤反洗泵10。反渗透进水泵4与反渗透保安过滤器5之间的管路上设有反渗透进水加药口44。反渗透膜3与反渗透保安过滤器5之间设有反渗透浓水回流流量计量器45、反渗透浓水回流阀46，反渗透膜浓水口39与反渗透浓水回流阀46之间设有反渗透浓水压力检测仪49，反渗透浓水压力检测仪49下方设有反渗透清洗浓水阀47、 反渗透浓水阀48。超滤进水泵8与超滤保安过滤器9之间设有超滤进水流量计量器25，超滤进水流量计量器25与超滤进水泵8之间设有超滤进水加药口51。
超滤膜2上设有超滤膜产水口14、超滤膜进水口24、超滤膜浓水口31、超滤膜反洗进气口33，超滤膜产水口14上设有与反渗透进水泵4相连接的超滤产水连接管17，超滤产水连接管17上端设有与超滤产水连接管17相连通的超滤产水排气阀15、超滤产水压力检测器16。超滤产水连接管17与反渗透进水泵4之间设有超滤反洗进水阀29，超滤反洗进水阀29上方设有与超滤产水连接管17相连通的超滤反洗加药口30。超滤产水连接管17下端依次设有超滤产水阀11、超滤产水排放阀12、超滤清洗产水排放阀13。超滤膜进水口24通过活动接头与进水管道与清洗水泵7、超滤保安过滤器9相连通，超滤膜进水口24与清洗水泵7之间设有超滤清洗进水阀23，超滤膜进水口24与超滤保安过滤器9之间设有超滤进水阀28，超滤进水阀28与超滤保安过滤器9之间设有超滤进水压力检测仪26，超滤进水阀28下方设有与进水管道相连接的超滤下排阀27。超滤膜浓水口31上设有超滤浓水连接管20，超滤浓水连接管20上端设有与超滤浓水连接管20相连通的超滤浓水排气阀18。超滤浓水连接管20下端依次设有超滤清洗浓水排放阀19、超滤上排阀21、超滤浓水阀22。超滤膜反洗进气口33上设有超滤膜反洗进气管32，超滤膜反洗进气管32端口上设有超滤反洗进气阀34。
反渗透膜3上设有反渗透膜产水口38、反渗透膜浓水口39、反渗透膜进水口40，反渗透膜产水口38上设有反渗透膜产水连接管37，反渗透膜产水连接管37上设有反渗透产水阀35、 反渗透清洗水产水阀36。反渗透膜浓水口39与反渗透保安过滤器5相管路连通。反渗透膜进水口40与反渗透高压泵6之间设有反渗透膜进水管41，反渗透膜进水管41上设有反渗透进水压力检测仪42。反渗透膜进水管41与反渗透高压泵6之间设有反渗透进水阀43相连通；所述的反渗透膜进水管41与清洗水泵7之间设有反渗透清洗进水阀50。
一种用于中水回用的膜处理设备的控制方法，采用超滤进水阀28、超滤下排阀27、超滤产水阀11、超滤产水排放阀12、超滤反洗进水阀29、超滤浓水阀22、超滤上排阀21、超滤反洗进气阀34均采用气动控制阀，通过电机控制电路实现泵阀在不同处理过程中的切换。包括如下操作步骤：
步骤一：过滤过程。超滤进水阀28、超滤产水阀11、超滤浓水阀22、超滤进水泵8开启，超滤下排阀27、超滤产水排放阀12、超滤反洗进水阀29、超滤上排阀21、超滤反洗进气阀34、超滤反洗泵10关闭。
第一步：将污水通过超滤进水泵8输送入超滤膜2内进行处理的过程，首先依据超滤进水流量计量器25对进水水量进行调节，将进水水量控制在一定值，而后通过超滤保安过滤器9对污水进行预处理，主要去除污水中的大于50μm的颗粒物，同时防止坚硬物质通过而损坏超滤膜膜丝。
第二步：将经过超滤保安过滤器9处理的污水由超滤膜进水口24进入超滤膜2，超滤膜2过滤精度在0.01μm以下，在一定的压力下，当污水经过超滤膜2时，当污水流过膜表面时，超滤膜2表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为超滤膜产水，而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧，成为超滤膜浓水，因而实现对原液的净化、分离和浓缩的目的。
第三步：将经过超滤膜2的超滤膜产水由超滤膜产水口14排出超滤膜2，最后通过超滤产水阀11排入中间水池，超滤膜产水流量一般为超滤膜进水流量85%。
第四步：将中间水池的超滤膜产水通过反渗透进水泵4输送入后续反渗透处理过程，首先通过反渗透保安过滤器5对超滤膜产水进行预处理，去除水中的大于5μm以下的杂质，防止大颗粒杂质进入反渗透膜3而使反渗透膜3损坏。
第五步：将经过反渗透保安过滤器5的处理水通过反渗透高压泵6增压，然后由反渗透膜进水口40进入反渗透膜3。反渗透膜3是一种反向迁移膜，只能透过溶剂而不能透过溶质，施加的压力越大，通过膜的产水量越大，因此为了达到预期的产水量，采用反渗透高压泵增压6。反渗透膜3可将原水中的无机离子、细菌、病毒、有机物及胶体等杂质去除，以获得高质量的纯净水。反渗透膜产水一般在反渗透膜进水流量的70%以下，最终通过反渗透膜产水口38由反渗透产水阀35排入指定回用水容器作为回用水使用。
第六步：将经过反渗透膜3的反渗透浓水由反渗透膜浓水口39排出反渗透膜3，然后分两路分流，一路通过反渗透浓水阀48排出，按要求进行后续处理，另一路通过反渗透浓水回流阀46回流进入反渗透高压泵6进口，与反渗透处理过程进水一同进入反渗透膜3。反渗透浓水回流需达到一定流量，对反渗透膜3起到冲刷清洗作用，可缓解反渗透膜3污堵现象的发生。
第七步：将经过超滤膜2的超滤膜浓水由超滤膜浓水口33排出超滤膜2，最后通过超滤浓水阀16排入原污水池回收再处理，超滤膜浓水流量一般为超滤膜进水流量15%。
第八步：将经过超滤保安过滤器9处理的污水通过超滤进水加药口51加药，根据不同水质可投加氧化剂或酸，投加量一般在8ppm。其中氧化剂可以有效杀死超滤进水中的微生物、藻类等物质，防止其在后续的管道或膜管中繁殖孳生，有利于设备的稳定运行。酸可以有效去除大部分无机盐沉淀物，防止其在后续管道或膜管中沉淀堆积，同样有利于设备的稳定运行。
第九步：将经过反渗透保安过滤器5的处理水通过反渗透进水加药口44加药，根据不同水质可投阻垢剂或还原剂，投加量一般在12ppm；阻垢剂溶于水后吸附在无机盐的微晶上，使微粒间斥力增加，阻碍它们的聚结，使它们处于良好的分散状态，从而防止或减少垢物的形成。氧化性物质对反渗透膜3的损害较大，较高浓度的氧化性物质可使反渗透膜穿孔，还原剂可与反渗透进水中的氧化性物质反应，消除进反渗透膜3水中的余氯等氧化性物质。
步骤二：气水反洗过程。超滤下排阀27、超滤反洗进水阀29、超滤反洗进气阀34、超滤反洗水泵10开启，超滤进水阀28、超滤产水阀11、超滤产水排放阀12、超滤浓水阀22、超滤上排阀21、超滤进水泵8关闭。
第一步：超滤反洗水采用中间水池中的超滤膜产水，超滤反洗水通过超滤反洗水泵10输送入超滤膜2，控制每个膜组件2 m3/h的流量，由超滤膜产水口14进入超滤膜2，超滤反洗水反向冲刷膜丝，使粘附在膜丝上的污染物质通过冲刷力脱离超滤膜2，最终排出。
第二步：经过超滤膜2的冲洗水由超滤膜浓水口31通过超滤上排阀21排出，进入原污水池再处理。
第三步：在对超滤膜2反洗水过程的同时开启超滤反洗进气阀34，超滤反洗水同时进气，控制每个膜组件进气量为3 m3/h 的流量，压力为0.15MPa。气水反洗增大了反洗的扰动度，对膜丝的振动更大，清洗效果更好。
步骤三：反洗过程；超滤下排阀27、超滤反洗进水阀29、超滤反洗水泵10开启，超滤进水阀28、超滤产水阀11、超滤产水排放阀12、超滤浓水阀22、超滤上排阀21、超滤反洗进气阀34、超滤进水泵8关闭。超滤反洗过程与气水反洗过程相比，无需打开超滤反洗进气阀34进气，主要是将气水反洗中产生的剩余污染位置充分排出超滤膜2。
步骤四：正冲过程；超滤进水阀28、超滤产水排放阀12、超滤上排阀21、超滤进水泵8开启，超滤下排阀27、超滤产水阀11、超滤反洗进水阀29、超滤浓水阀22、超滤反洗进气阀34、超滤反洗泵10关闭。正冲进水与过滤进水一样，由超滤膜进水口24进入超滤膜2，主要是将气水反洗和反洗过程中振落的在膜另一侧的污染物质排出超滤膜2，冲洗水分别由超滤膜产水口14和超滤膜浓水口31从超滤产水排放阀11和超滤上排阀21排出超滤膜2。
过滤过程、气水反洗过程、反洗过程和正冲过程的一个周期运行45分钟，运行24小时后，自动进行清洗，首先进行反洗，然后关闭水泵，开启超滤上排阀21、超滤下排阀27和超滤产水阀11，对***排空；接着注入清洗药剂，并通过超滤反洗加药口30加药，一般采用氧化剂，投加量为300ppm之间，清洗药剂注入完毕，关闭所有阀门，浸泡一段时间后，开启超滤上排阀21、超滤下排阀27和超滤产水阀11，对***排空，最后再进行反洗，自动清洗结束后***重新运行。
通过软件监控模块，实时监控超滤进水压力检测仪26、超滤产水压力检测仪16、反渗透进水压力检测仪42和反渗透浓水压力检测仪49数值。当压力异常时，通过电机控制电路，控制相关泵阀动作；当超滤进水压力检测仪26与超滤产水压力检测仪16数值差值达到0.1MPa时，反渗透进水压力检测仪42与反渗透浓水压力检测仪49数值差值达到0.35MPa时，需要分别对超滤膜2和反渗透膜3进行化学清洗，清洗过程分别如下：
第一步：超滤膜2化学清洗。采用酸溶液，调整pH值为2.5，依次打开超滤清洗进水阀23、超滤清洗产水排放阀13、超滤清洗浓水排放阀19和清洗水泵7，其他泵阀关闭，控制每个膜组件1.2 m3/h 的流量，让酸溶液进入膜组件，并返回清洗溶液箱中。循环清洗时间为45min；然后测试 pH 值，若pH 值高于3，排净，重新配制清洗液，再次清洗。然后关闭清洗水泵7，静置浸泡45min，浸泡完成后，打开清洗水泵7，再次以相同流量情况下循环30 min。关闭超滤清洗进水阀23、超滤清洗产水排放阀13、超滤清洗浓水排放阀19和清洗水泵7，打开超滤上排阀21、超滤下排阀27和超滤产水阀11，对***排空，最后再进行反洗，化学清洗结束，返回生产运行状态；
第二步：反渗透膜化学清洗。采用2%柠檬酸，pH 控制在 1.5，温度控制在 35℃以下，依次打开反渗透清洗进水阀50、反渗透清洗水产水阀36、反渗透清洗浓水阀47和清洗水泵7，其他泵阀关闭，控制每个膜组件8 m3/h的流量，循环30分钟，关闭清洗水泵7，浸泡30分钟，打开清洗水泵7，再循环30分钟，关闭反渗透清洗进水阀50、反渗透清洗水产水阀36、反渗透清洗浓水阀47和清洗水泵7，打开反渗透进水泵4、反渗透进水阀43、反渗透产水阀35和反渗透浓水阀48，用纯水冲至PH为中性，化学清洗结束，返回生产运行状态。
该用于中水回用的膜处理设备运用于化工厂污水中水回用项目，预处理采用沉淀池、砂滤和活性炭过滤的组合，处理量为8m³/h，本设备整体安装后总长6m，高3m，宽1.5m，超滤膜配置5个，反渗透膜配置5个，产水率保持在60%以上，产水满足《城市污水再生利用工业用水水质》（GB/T19923-2005）中冷却用水敞开式循环冷却水***补充水标准。
处理前后，污染物浓度具体数值如下表所示。
综上所述，该用于中水回用的膜处理设备及其控制方法，具有结构紧凑、功能齐全、集成化程度高、占地小、安装检修方便和污水回用率高的优点。一体化设计的污水回用技术，解决了整体吊装托运的问题。且对污水中污染物质特别是颗粒物和盐分的去除起到非常突出的作用，实现污水的高效回用。而且可以针对不同水质进行清洗保养参数设置，并搭配不同加药方式，适用于多种工业污水处理，适用面广。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。
Claims (7)
1.一种用于中水回用的膜处理设备，包括膜设备支架（1），其特征在于：所述的膜设备支架（1）上设有若干超滤膜（2），反渗透膜（3），反渗透进水泵（4），反渗透保安过滤器（5），反渗透高压泵（6），清洗水泵（7），超滤进水泵（8），超滤保安过滤器（9），超滤反洗泵（10）；
所述的超滤膜（2）上设有超滤膜产水口（14）、超滤膜进水口（24）、超滤膜浓水口（31）、超滤膜反洗进气口（33），所述的超滤膜产水口（14）上设有与反渗透进水泵（4）相连接的超滤产水连接管（17），所述的超滤产水连接管（17）与反渗透进水泵（4）之间设有超滤反洗进水阀（29），所述的超滤产水连接管（17）下端依次设有超滤产水阀（11）、超滤产水排放阀（12）、超滤清洗产水排放阀（13）；所述的超滤膜进水口（24）通过活动接头与进水管道与清洗水泵（7）、超滤保安过滤器（9）相连通，所述的超滤膜进水口（24）与清洗水泵（7）之间设有超滤清洗进水阀（23），所述的超滤膜进水口（24）与超滤保安过滤器（9）之间设有超滤进水阀（28），所述的超滤进水阀（28）下方设有与进水管道相连接的超滤下排阀（27）；所述的超滤膜浓水口（31）上设有超滤浓水连接管（20），所述的超滤浓水连接管（20）下端依次设有超滤清洗浓水排放阀（19）、超滤上排阀（21）、超滤浓水阀（22）；所述的超滤膜反洗进气口（33）上设有超滤膜反洗进气管（32），所述的超滤膜反洗进气管（32）端口上设有超滤反洗进气阀（34）；
所述的反渗透膜（3）上设有反渗透膜产水口（38）、反渗透膜浓水口（39）、反渗透膜进水口（40），所述的反渗透膜产水口（38）上设有反渗透膜产水连接管（37），所述的反渗透膜产水连接管（37）上设有反渗透产水阀（35）、 反渗透清洗水产水阀（36）；所述的反渗透膜浓水口（39）与反渗透保安过滤器（5）相管路连通；所述的反渗透膜进水口（40）与反渗透高压泵（6）之间设有反渗透膜进水管（41），所述的反渗透膜进水管（41）与反渗透高压泵（6）之间设有反渗透进水阀（43）相连通；所述的反渗透膜进水管（41）与清洗水泵（7）之间设有反渗透清洗进水阀（50）。
2.根据权利要求1所述的用于中水回用的膜处理设备，其特征在于：所述的超滤产水连接管（17）上端设有与超滤产水连接管（17）相连通的超滤产水排气阀（15）、超滤产水压力检测器（16）；所述的超滤反洗进水阀（29）上方设有与超滤产水连接管（17）相连通的超滤反洗加药口（30）；所述的超滤浓水连接管（20）上端设有与超滤浓水连接管（20）相连通的超滤浓水排气阀（18）；所述的超滤进水阀（28）与超滤保安过滤器（9）之间设有超滤进水压力检测仪（26）；所述的反渗透膜进水管（41）上设有反渗透进水压力检测仪（42）。
3. 根据权利要求1或2所述的用于中水回用的膜处理设备，其特征在于：所述的反渗透进水泵（4）与反渗透保安过滤器（5）之间的管路上设有反渗透进水加药口（44）；所述的反渗透膜（3）与反渗透保安过滤器（5）之间设有反渗透浓水回流流量计量器（45）、反渗透浓水回流阀（46），所述的反渗透膜浓水口（39）与反渗透浓水回流阀（46）之间设有反渗透浓水压力检测仪（49），所述的反渗透浓水压力检测仪（49）下方设有反渗透清洗浓水阀（47）、 反渗透浓水阀（48）；所述的超滤进水泵（8）与超滤保安过滤器（9）之间设有超滤进水流量计量器（25），所述的超滤进水流量计量器（25）与超滤进水泵（8）之间设有超滤进水加药口（51）。
4.根据权利要求3所述的一种用于中水回用的膜处理设备的控制方法，其特征在于按如下操作步骤：
步骤一：过滤过程；
第一步：将污水通过超滤进水泵（8）输送入超滤膜（2）内进行处理的过程，首先依据超滤进水流量计量器（25）对进水水量进行调节，将进水水量控制在一定值，而后通过超滤保安过滤器（9）对污水进行预处理，主要去除污水中的大于50-100μm的颗粒物，同时防止坚硬物质通过而损坏超滤膜膜丝；
第二步：将经过超滤保安过滤器（9）处理的污水由超滤膜进水口（24）进入超滤膜（2），超滤膜（2）过滤精度在0.01μm以下，在一定的压力下，当污水经过超滤膜（2）时，当污水流过膜表面时，超滤膜（2）表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为超滤膜产水，而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧，成为超滤膜浓水，因而实现对原液的净化、分离和浓缩的目的；
第三步：将经过超滤膜（2）的超滤膜产水由超滤膜产水口（14）排出超滤膜（2），最后通过超滤产水阀（11）排入中间水池，超滤膜产水流量一般为超滤膜进水流量80%～90%；
第四步：将中间水池的超滤膜产水通过反渗透进水泵（4）输送入后续反渗透处理过程，首先通过反渗透保安过滤器（5）对超滤膜产水进行预处理，去除水中的大于5μm以下的杂质，防止大颗粒杂质进入反渗透膜（3）而使反渗透膜（3）损坏；
第五步：将经过反渗透保安过滤器（5）的处理水通过反渗透高压泵（6）增压，然后由反渗透膜进水口（40）进入反渗透膜（3）；反渗透膜（3）是一种反向迁移膜，只能透过溶剂而不能透过溶质，施加的压力越大，通过膜的产水量越大，因此为了达到预期的产水量，采用反渗透高压泵增压（6）；反渗透膜（3）可将原水中的无机离子、细菌、病毒、有机物及胶体等杂质去除，以获得高质量的纯净水；反渗透膜产水一般在反渗透膜进水流量的70%以下，最终通过反渗透膜产水口（38）由反渗透产水阀（35）排入指定回用水容器作为回用水使用；
第六步：将经过反渗透膜（3）的反渗透浓水由反渗透膜浓水口（39）排出反渗透膜（3），然后分两路分流，一路通过反渗透浓水阀（48）排出，按要求进行后续处理，另一路通过反渗透浓水回流阀（46）回流进入反渗透高压泵（6）进口，与反渗透处理过程进水一同进入反渗透膜（3）；反渗透浓水回流需达到一定流量，对反渗透膜（3）起到冲刷清洗作用，可缓解反渗透膜（3）污堵现象的发生；
第七步：将经过超滤膜（2）的超滤膜浓水由超滤膜浓水口（31）排出超滤膜（2），最后通过超滤浓水阀（22）排入原污水池回收再处理，超滤膜浓水流量一般为超滤膜进水流量10%～20%；
第八步：将经过超滤保安过滤器（9）处理的污水通过超滤进水加药口（51）加药，根据不同水质可投加氧化剂或酸，投加量一般在5～10ppm；其中氧化剂可以有效杀死超滤进水中的微生物、藻类等物质，防止其在后续的管道或膜管中繁殖孳生，有利于设备的稳定运行；酸可以有效去除大部分无机盐沉淀物，防止其在后续管道或膜管中沉淀堆积，同样有利于设备的稳定运行；
第九步：将经过反渗透保安过滤器（5）的处理水通过反渗透进水加药口（44）加药，根据不同水质可投阻垢剂或还原剂，投加量一般在5～20ppm；阻垢剂溶于水后吸附在无机盐的微晶上，使微粒间斥力增加，阻碍它们的聚结，使它们处于良好的分散状态，从而防止或减少垢物的形成；氧化性物质对反渗透膜（3）的损害较大，较高浓度的氧化性物质可使反渗透膜穿孔，还原剂可与反渗透进水中的氧化性物质反应，消除进反渗透膜（3）水中的余氯等氧化性物质；
步骤二：气水反洗过程；
第一步：超滤反洗水采用中间水池中的超滤膜产水，超滤反洗水通过超滤反洗泵（10）输送入超滤膜（2），控制每个膜组件1～3 m3/h的流量，由超滤膜产水口（14）进入超滤膜（2），超滤反洗水反向冲刷膜丝，使粘附在膜丝上的污染物质通过冲刷力脱离超滤膜（2），最终排出；
第二步：经过超滤膜（2）的冲洗水由超滤膜浓水口（31）通过超滤上排阀（21）排出，进入原污水池再处理；
第三步：在对超滤膜（2）反洗水过程的同时开启超滤反洗进气阀（34），超滤反洗水同时进气，控制每个膜组件进气量为2～4 m3/h 的流量，压力在0.1～0.2MPa之间；气水反洗增大了反洗的扰动度，对膜丝的振动更大，清洗效果更好；
步骤三：反洗过程；超滤反洗过程与气水反洗过程相比，无需打开超滤反洗进气阀（34）进气，主要是将气水反洗中产生的剩余污染位置充分排出超滤膜（2）；
步骤四：正冲过程；正冲进水与过滤进水一样，由超滤膜进水口（24）进入超滤膜（2），主要是将气水反洗和反洗过程中振落的在膜另一侧的污染物质排出超滤膜（2），冲洗水分别由超滤膜产水口（14）和超滤膜浓水口（31）从超滤产水排放阀（12）和超滤上排阀（21）排出超滤膜（2）。
5.根据权利要求4所述的用于中水回用的膜处理设备的控制方法，其特征在于：超滤进水阀（28）、超滤下排阀（27）、超滤产水阀（11）、超滤产水排放阀（12）、超滤反洗进水阀（29）、超滤浓水阀（22）、超滤上排阀（21）、超滤反洗进气阀（34）均采用气动控制阀，通过电机控制电路实现泵阀在不同处理过程中的切换，其各泵阀开闭情况如下：
第一步：过滤过程；超滤进水阀（28）、超滤产水阀（11）、超滤浓水阀（22）、超滤进水泵（8）开启，超滤下排阀（27）、超滤产水排放阀（12）、超滤反洗进水阀（29）、超滤上排阀（21）、超滤反洗进气阀（34）、超滤反洗泵（10）关闭；
第二步：气水反洗过程；超滤下排阀（27）、超滤反洗进水阀（29）、超滤反洗进气阀（34）、超滤反洗水泵（10）开启，超滤进水阀（28）、超滤产水阀（11）、超滤产水排放阀（12）、超滤浓水阀（22）、超滤上排阀（21）、超滤进水泵（8）关闭；
第三步：反洗过程；超滤下排阀（27）、超滤反洗进水阀（29）、超滤反洗水泵（10）开启，超滤进水阀（28）、超滤产水阀（11）、超滤产水排放阀（12）、超滤浓水阀（22）、超滤上排阀（21）、超滤反洗进气阀（34）、超滤进水泵（9）关闭；
第四步：正冲过程；超滤进水阀（28）、超滤产水排放阀（12）、超滤上排阀（21）、超滤进水泵（8）开启，超滤下排阀（27）、超滤产水阀（11）、超滤反洗进水阀（29）、超滤浓水阀（22）、超滤反洗进气阀（34）、超滤反洗泵（10）关闭。
6.根据权利要求5所述的用于中水回用的膜处理设备的控制方法，其特征在于：通过软件监控模块，实时监控超滤进水压力检测仪（26）、超滤产水压力检测仪（16）、反渗透进水压力检测仪（42）和反渗透浓水压力检测仪（49）数值；当压力异常时，通过电机控制电路，控制相关泵阀动作；当超滤进水压力检测仪（26）与超滤产水压力检测仪（16）数值差值达到0.1MPa时，反渗透进水压力检测仪（42）与反渗透浓水压力检测仪（49）数值差值达到0.35MPa时，需要分别对超滤膜（2）和反渗透膜（3）进行化学清洗，清洗过程分别如下：
第一步：超滤膜（2）化学清洗；采用酸溶液，调整pH值为2～3，依次打开超滤清洗进水阀（23）、超滤清洗产水排放阀（13）、超滤清洗浓水排放阀（19）和清洗水泵（7），其他泵阀关闭，控制每个膜组件1～1.5 m3/h 的流量，让酸溶液进入膜组件，并返回清洗溶液箱中；循环清洗时间为30 ～60min；然后测试 pH 值，若pH 值高于3，排净，重新配制清洗液，再次清洗；然后关闭清洗水泵（7），静置浸泡30-60min，浸泡完成后，打开清洗水泵（7），再次以相同流量情况下循环30 min；关闭超滤清洗进水阀（23）、超滤清洗产水排放阀（13）、超滤清洗浓水排放阀（19）和清洗水泵（7），打开超滤上排阀（21）、超滤下排阀（27）和超滤产水阀（11），对***排空，最后再进行反洗，化学清洗结束，返回生产运行状态；
第二步：反渗透膜化学清洗；采用2%柠檬酸，pH控制在1～2，温度控制在35℃以下，依次打开反渗透清洗进水阀（50）、反渗透清洗水产水阀（36）、反渗透清洗浓水阀（47）和清洗水泵（7），其他泵阀关闭，控制每个膜组件6～10 m3/h的流量，循环30分钟，关闭清洗水泵（7），浸泡30分钟，打开清洗水泵（7），再循环30分钟，关闭反渗透清洗进水阀（50）、反渗透清洗水产水阀（36）、反渗透清洗浓水阀（47）和清洗水泵（7），打开反渗透进水泵（4）、反渗透进水阀（43）、反渗透产水阀（35）和反渗透浓水阀（48），用纯水冲至PH为中性，化学清洗结束，返回生产运行状态。
7.根据权利要求4所述的用于中水回用的膜处理设备的控制方法，其特征在于：过滤过程、气水反洗过程、反洗过程和正冲过程的一个周期运行30～60分钟，运行24小时后，自动进行清洗，首先进行反洗，然后关闭水泵，开启超滤上排阀（21）、超滤下排阀（27）和超滤产水阀（11），对***排空；接着注入清洗药剂，并通过超滤反洗加药口（30）加药，一般采用氧化剂，投加量在200～500ppm之间，清洗药剂注入完毕，关闭所有阀门，浸泡一段时间后，开启超滤上排阀（21）、超滤下排阀（27）和超滤产水阀（11），对***排空，最后再进行反洗，自动清洗结束后***重新运行。
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