CN111054218A - 一种平板陶瓷膜的绿色快速清洗装置及清洗方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种平板陶瓷膜的绿色快速清洗装置及清洗方法，涉及水处理技术领域，解决现有陶瓷膜清洗方法膜通量恢复率低、使用化学药剂浸泡、清洗时间长等问题。一种平板陶瓷膜的绿色快速清洗装置，包括安装在超滤膜池内的超声波发生装置和超滤膜组件，超滤膜组件下方的超滤膜池内安装有曝气管，曝气管通过设置有进气阀的管路与风机连接，超滤膜组件上方设置有反洗管，反洗管通过设置有反洗阀和反洗泵的管路与清水池连接；超滤膜池侧面顶端开设溢流管，侧面底部开设有排污管，溢流管与排污管分别与调节池连接。本发明解决利用平板陶瓷膜处理矿井水时存在的膜通量恢复率低、使用化学药剂浸泡、清洗时间长等问题，可显著提高矿井水的处理效率。

Description

一种平板陶瓷膜的绿色快速清洗装置及清洗方法
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种平板陶瓷膜的绿色快速清洗装置及清洗方法。
背景技术
煤炭矿井开拓和采掘过程会产生大量矿井水，矿井水中含有大量岩石粉尘和煤粉等杂质，同时也含有少量有机物和微生物。目前对矿井水的处理主要采取混凝沉淀+过滤工艺。但随着环保形势的日益严峻，我国政府也对矿山废水的处理提出了更高的排放标准。为了保证外排矿井水稳定达标，还必须对经过原有处理***的水进行深度处理，以进一步降低出水中悬浮物及污染物含量，最终达到新的排放标准。
无机陶瓷膜是一种具有特殊选择性分离功能的无机材料，膜分离技术以其高效、节能、环保和分子级过滤等特性，已广泛地应用于医药、水处理、化工、电子、食品加工等领域，成为本世纪分离科学中最重要技术之一。但是在处理煤矿矿井水的过程中，随着使用时间的延长，矿井水中未被混凝沉淀的细小煤粉及岩石粉尘会进入陶瓷膜的孔道，使陶瓷膜出现不同程度的堵塞，影响***的产水效率。采用传统的化学药剂浸泡的方式进行清洗时，需要用不同药剂对超滤膜浸泡3-5小时或更长时间，即使如此膜通量也只能恢复至初始膜通量的60-70%。使用化学药剂浸泡，不仅会造成水体的二次污染，还造成了生产时间的延长，严重影响了整个水处理***的正常运行。因此，必须探索一种能够快速有效清洗陶瓷膜的装置及方法。本发明设计并组装了一套绿色高效的平板陶瓷膜清洗装置，不仅在清洗过程中不适用任何化学药剂，避免了对水体的二次污染，而且极大地缩短了清洗时间，提高了生产效率。
因此，如何解决制约无机陶瓷膜在矿机水处理应用上的因素，实现无机陶瓷膜的绿色高效清洗，是目前该领域急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种平板陶瓷膜的绿色快速清洗装置及清洗方法，解决现有陶瓷膜清洗方法膜通量恢复率低、使用化学药剂浸泡、清洗时间长等问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种平板陶瓷膜的绿色快速清洗装置，包括安装在超滤膜池内的超声波发生装置和超滤膜组件，所述的超滤膜组件下方的超滤膜池内安装有曝气管，所述曝气管通过设置有进气阀的管路与风机连接，所述超滤膜组件上方设置有反洗管，所述反洗管通过设置有反洗阀和反洗泵的管路与清水池连接；所述超滤膜池侧面顶端开设溢流管，侧面底部连通有设置有排污阀的排污管，所述溢流管与排污管分别与调节池连接。
进一步地，所述的超声波发生装置包括超声波发生器及频率电流调节装置，且超声频率及工作电流可调，安装于膜池侧壁，通过超声空化作用使平板陶瓷膜孔道中及表面的污垢疏松。
所述的超滤膜池四周侧壁安装有超声波发生装置。
所述的溢流管开设在超滤膜池侧面距顶端20 cm处。
所述的排污管开设在超滤膜池侧面距池底10 cm处。
所述的超滤膜组件为平板陶瓷膜。
更进一步地，本发明还提供了利用上述装置对平板陶瓷膜的绿色高效清洗方法，步骤为：
（1）开启超声发生装置，调节超声频率、工作电流及工作时间，对超滤膜组件进行超声工作；
（2）超声完成后，开始曝气，先打开进气阀，再打开风机，曝气管从超滤膜池底开始曝气；
（3）曝气同时连通排污管，将超滤膜池中的污水通过排污管流至调节池；
（4）污水全部排掉后，关闭排污阀，打开反洗阀及反洗泵开始反洗，清水从陶瓷膜内部向外冲刷，彻底去除堵塞在陶瓷膜孔道内的污垢，完成陶瓷膜的清洗。
本发明所述超声波发生装置包括超声波发生器及频率电流调节装置，且超声频率及工作电流可调，安装于膜池侧壁，通过超声空化作用使平板陶瓷膜孔道中及表面的污垢疏松；风机与曝气管通过进气阀连通，用于产生气流冲刷平板陶瓷膜表面的污垢；反洗泵连接于清水池，用于将清水打入陶瓷膜内部通道，在反洗泵压力作用下，使得清水从陶瓷膜通道内部反流至陶瓷膜外部，彻底去除堵塞在陶瓷膜孔道内的污垢，实现对陶瓷膜孔道的疏通；当进水速度大于产水速度时，溢流管将多余进水溢流至前端调节池，避免超滤膜池水位过高从膜池上方溢出，排污阀安装于超滤膜池侧面底部，用于将膜池内污水及溢流水排至前端调节池。
本发明解决利用平板陶瓷膜处理矿井水时存在的膜通量恢复率低、使用化学药剂浸泡、清洗时间长等问题，可显著的提高矿井水的处理效率。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图；
图2为超声时间对膜通量的影响；
图3为超声清洗装置电流对膜通量的影响；
图4为反洗时间及超声对膜通量的影响。
图中：1-超滤膜池，2-超滤膜组件，3-超声波发生装置，4-进气阀，5-风机，6-排污管，7-反洗阀，8-反洗泵，9-溢流管，10-曝气管。
具体实施方式
实施例1
如图1所示的一种平板陶瓷膜的绿色快速清洗装置，包括安装在超滤膜池1内的超声波发生装置3和超滤膜组件2，所述的超滤膜组件2下方的超滤膜池1内安装有曝气管10，所述曝气管10通过设置有进气阀4的管路与风机5连接，所述超滤膜组件2上方设置有反洗管，所述反洗管通过设置有反洗阀4和反洗泵8的管路与清水池连接；所述超滤膜池1侧面顶端开设溢流管9，侧面底部连通设置有排污阀的排污管6，所述溢流管9与排污管6分别与调节池连接。
利用上述装置对平板陶瓷膜的绿色高效清洗方法，步骤为：
（1）开启超声发生装置，调节超声频率、工作电流及工作时间，对超滤膜组件进行超声工作；
（2）超声完成后，开始曝气，先打开进气阀，再打开风机，曝气管从超滤膜池底开始曝气；
（3）曝气同时连通排污管，将超滤膜池中的污水通过排污管流至调节池；
（4）污水全部排掉后，关闭排污阀，打开反洗阀及反洗泵开始反洗，清水从陶瓷膜内部向外冲刷，彻底去除堵塞在陶瓷膜孔道内的污垢，完成陶瓷膜的清洗。
具体实施时，将来自1#煤矿的矿井水经过混凝沉淀后，进入超滤***进行过滤，初始膜通量为45.8 m3/h（设计通量50.0 m3/h），运行36 h后膜通量降低至35.0 m3/h，此时，开始对陶瓷膜进行清洗；首先，开启超声波清洗装置，频率40 MHz，工作电流15 A，超声10 min后关闭超声波清洗装置，依次打开进气阀及风机开始曝气，同时打开排污阀，将超滤膜池中的污水排放至前端调节池，待污水排完后关闭排污阀，依次打开反洗阀及反洗泵开始反洗，反洗4 min清洗结束，整个过程持续18 min；膜通量恢复至45.6 m3/h，出水水质满足地表水环境质量III类标准；在日常使用过程中，平板陶瓷膜超滤***每日清洗一次，已连续运行127天，膜通量也一直维持在44.5±1.6 m3/h范围内。
实施例2
如图1所示的一种平板陶瓷膜的绿色快速清洗装置，包括安装在超滤膜池1内的超声波发生装置3和超滤膜组件2，所述的超滤膜组件2下方的超滤膜池1内安装有曝气管10，所述曝气管10通过设置有进气阀4的管路与风机5连接，所述超滤膜组件2上方设置有反洗管，所述反洗管通过设置有反洗阀4和反洗泵8的管路与清水池连接；所述超滤膜池1侧面距顶端20cm处开设溢流管9，侧面底部连通设置有排污阀的排污管6，所述溢流管9与排污管6分别与调节池连接。
具体实施时，将来自2#煤矿的矿井水经过混凝沉淀后，进入超滤***进行过滤，初始膜通量为43.6 m3/h（设计通量50.0 m3/h），运行29 h后膜通量降低至35.0 m3/h，此时，开始对陶瓷膜进行清洗；
首先，开启超声波清洗装置，频率30 MHz，工作电流12 A，超声20 min后关闭超声波清洗装置，依次打开进气阀及风机开始曝气，同时打开排污阀，将超滤膜池中的污水排放至前端调节池，待污水排完后关闭排污阀，依次打开反洗阀及反洗泵开始反洗，反洗4 min清洗结束，整个过程持续28 min；膜通量恢复至42.7 m3/h，出水水质满足地表水环境质量III类标准；在日常使用过程中，平板陶瓷膜超滤***每日清洗一次，已连续运行114天，膜通量也一直维持在43.1±1.4 m3/h范围内。
实施例3
如图1所示的一种平板陶瓷膜的绿色快速清洗装置，包括安装在超滤膜池1内的超声波发生装置3和超滤膜组件2，其中超滤膜组件2为平板陶瓷膜，所述的超滤膜组件2下方的超滤膜池1内安装有曝气管10，所述曝气管10通过设置有进气阀4的管路与风机5连接，所述超滤膜组件2上方设置有反洗管，所述反洗管通过设置有反洗阀4和反洗泵8的管路与清水池连接；所述超滤膜池1侧面距顶端20cm处开设溢流管9，侧面底部连通设置有排污阀的排污管6，排污管6开设在距离池第10cm处，所述溢流管9与排污管6分别与调节池连接。
具体实施时，将来自3#煤矿的矿井水经过混凝沉淀后，进入超滤***进行过滤，初始膜通量为46.3 m3/h（设计通量50.0 m3/h），运行32 h后膜通量降低至35.0 m3/h，此时，开始对陶瓷膜进行清洗；
首先，开启超声波清洗装置，频率35 MHz，工作电流10 A，超声25 min后关闭超声波清洗装置，依次打开进气阀及风机开始曝气，同时打开排污阀，将超滤膜池中的污水排放至前端调节池，待污水排完后关闭排污阀，依次打开反洗阀及反洗泵开始反洗，反洗4 min清洗结束，整个过程持续33 min；膜通量恢复至45.9 m3/h，出水水质满足地表水环境质量III类标准；在日常使用过程中，平板陶瓷膜超滤***每日清洗一次，已连续运行139天，膜通量也一直维持在46.1±1.1 m3/h范围内。
实施例4
如图1所示的一种平板陶瓷膜的绿色快速清洗装置，包括安装在超滤膜池1内的超声波发生装置3和超滤膜组件2，所述的超滤膜组件2下方的超滤膜池1内安装有曝气管10，所述曝气管10通过设置有进气阀4的管路与风机5连接，所述超滤膜组件2上方设置有反洗管，所述反洗管通过设置有反洗阀4和反洗泵8的管路与清水池连接；所述超滤膜池1侧面顶部开设溢流管9，侧面底部连通设置有排污阀的排污管6，排污管6开设在距离池第10cm处，所述溢流管9与排污管6分别与调节池连接。
具体实施时，将来自4#煤矿的矿井水经过混凝沉淀后，进入超滤***进行过滤，初始膜通量为47.4 m3/h（设计通量50.0 m3/h），运行45 h后膜通量降低至35.0 m3/h，此时，开始对陶瓷膜进行清洗；
首先，开启超声波清洗装置，频率50 MHz，工作电流8 A，超声5 min后关闭超声波清洗装置，依次打开进气阀及风机开始曝气，同时打开排污阀，将超滤膜池中的污水排放至前端调节池，待污水排完后关闭排污阀，依次打开反洗阀及反洗泵开始反洗，反洗4 min清洗结束，整个过程持续13 min；膜通量恢复至46.7 m3/h，出水水质满足地表水环境质量III类标准。在日常使用过程中，平板陶瓷膜超滤***每日清洗一次，已连续运行198天，膜通量也一直维持在47.2±1.3 m3/h范围内。
上述实施例中1-4#矿井水经过超滤***后的水质进行检测，结果如表1所示，
表1各矿狂进水出水水质检测结果（mg/L）
Figure RE-407742DEST_PATH_IMAGE001

Claims (7)

1.一种平板陶瓷膜的绿色快速清洗装置，其特征在于，包括安装在超滤膜池内的超声波发生装置和超滤膜组件，所述的超滤膜组件下方的超滤膜池内安装有曝气管，所述曝气管通过设置有进气阀的管路与风机连接，所述超滤膜组件上方设置有反洗管，所述反洗管通过设置有反洗阀和反洗泵的管路与清水池连接；所述超滤膜池侧面顶端开设溢流管，侧面底部连通有设置有排污阀的排污管，所述溢流管与排污管分别与调节池连接。
2.根据权利要求1所述的一种平板陶瓷膜的绿色快速清洗装置，其特征在于，所述的超声波发生装置包括超声波发生器及频率电流调节装置。
3.根据权利要求1或2所述的一种平板陶瓷膜的绿色快速清洗装置，其特征在于，根据权利要求1或2所述的一种平板陶瓷膜的绿色快速清洗装置，其特征在于，所述的超滤膜池四周侧壁安装有超声波发生装置。
4.根据权利要求1或2所述的一种平板陶瓷膜的绿色快速清洗装置，其特征在于，所述的溢流管开设在超滤膜池侧面距顶端20 cm处。
5.根据权利要求1或2所述的一种平板陶瓷膜的绿色快速清洗装置，其特征在于，所述的排污管开设在超滤膜池侧面距池底10 cm处。
6.根据权利要求1或2所述的一种平板陶瓷膜的绿色快速清洗装置，其特征在于，所述的超滤膜组件为平板陶瓷膜。
7.利用权利要求1-6任一项装置对平板陶瓷膜的绿色高效清洗方法，其特征在于，步骤为：
（1）开启超声发生装置，调节超声频率、工作电流及工作时间，对超滤膜组件进行超声工作；
（2）超声完成后，开始曝气，先打开进气阀，再打开风机，曝气管从超滤膜池底开始曝气；
（3）曝气同时连通排污管，将超滤膜池中的污水通过排污管流至调节池；
（4）污水全部排掉后，关闭排污阀，打开反洗阀及反洗泵开始反洗，清水从陶瓷膜内部向外冲刷，彻底去除堵塞在陶瓷膜孔道内的污垢，完成陶瓷膜的清洗。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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