一种气水射流器以及气包水射流式膜物理清洗装置

摘要

本发明涉及一种气水射流器、气包水射流式膜物理清洗装置，气水射流器包括外气射流管和内水射流管，外气射流管中设有高压气体，内水射流管中设有高压水；在外气射流管上开设复数个气射流孔，在内水射流管上开设复数个水射流孔；内水射流管位于外气射流管管中，内水射流管中的水压大于外气射流管中的气压，高压水依次通过水射流孔和气射流孔后，对膜组件进行清洗。

说明书

技术领域

本发明涉及一种水处理设备装置，尤其是应用于膜分离领域的膜清洗的装置。

背景技术

目前作为污水资源化的最有前景的膜技术成为发展最快速的水处理技术，但是膜的污染问题成为膜生产与应用中要控制的主要工艺问题，膜污染后通量衰减，化学清洗效果好，但是耗药量高或是占用工作时间，物理清洗效率不高，能耗大或是占用工作时间与消耗大量产出水等缺点。

现有的技术有如下几种：

1、曝气冲洗装置；如中国专利CN03121949.7一种可气冲的外压柱式中空纤维膜组件；中国专利CN1392802中空纤维膜组件；中国专利CN1392802中空纤维膜组件装置以及中空纤维膜组件的制造方法；中国专利CN1130099入水式固液分离装置；

上述专利技术就是在制作膜组件的过程中，将膜组件的下部分设置气孔，通入空气，在膜丝下部曝气，使膜丝或膜片抖动或者利用气泡的湍动来保证膜丝的自净。并且，在一定范围内，操作临界通量会随着曝气量的增加而增加。但是由于曝气极大的增加了曝气风机的电耗，增加了运行成本。曝气量通常用气水比。气水比是运行成本的主要影响因素，一般在10-50∶1，使曝气能耗占运行成本的70-95％。其它的清洗与维护方法通常都会占用膜的工作时间或消耗产出水量，这就要通过设计中增加膜面积来补偿，才能达到设计能力产水总量。间歇出水方式成为比较通用的膜污染控制方式，可以在间歇的停止出水，实现污染凝胶层的反向扩散。空曝气方法就是采用在膜不产生过滤出水，仅通过曝气，来清除膜污染物，降低操作压力的办法。但是同样，效果有限，大量曝气量，会增加运行成本，并且在间歇出水过程中，会占用工作时间，这样就增加了膜的使用量，如果开停时间比为3min/13min，那么就会增加18.7％的膜面积。

2、水清洗装置；中国专利1360965A负压脉冲清洗方法所采用负压脉冲实现在运行过程中的产水侧的物料实现瞬间反冲，瞬间反冲就是在产水端增加一个相反的压力反向冲洗膜表面，由于增加让产品水反向的通过膜壁，对膜外的凝胶层进行反冲，使污染层压力平衡，使污染物快速向水中的扩散，可以减少停机时间，如13min抽吸泵运行周期，停15sec，实现了膜的清洗，效果明显停机时间减少，如果假设以2倍设计产水通量的反冲洗水量折算，则相当于空曝气开13min，停45sec，那么只增加5.45％的膜面积。可能会在设备上增加费用。同时，复合式膜在反冲洗作用下，会出现功能层分离，不能使用此清洗方法，。正向冲洗就是在膜表面进行有压水流冲洗，因为污染凝胶层较薄，所以作用不明显，并且在水下不能再现实现，所以通常在与其它清洗相结合应用。如中国专利02145966.5采用机械清洗的膜组件中则是提出了利用在膜丝之间的间隔安置了膜刷，来通过机械作用产生水流的湍动，实现了对膜的清洗作用。但这些膜的清洗装置也存在投入较大设备，增加成本较大，实用性小的问题。

发明内容

本发明设计了一种气水射流器以及气包水射流式膜物理清洗装置，其发明的目的在于，通过水下的气包水射流作用，提高了水力清洗效率，减少了因为清洗而带来的用气量增加，膜表面污泥清洗不彻底，并且有效的解决了膜丝因为清洗而产生的机械强度下降断丝问题，而提供一种新的可以应用到当前超微滤膜膜组件制造与应用方面的气包水射流式物理清洗膜的装置。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：

一种气水射流器，所述气水射流器包括外气射流管和内水射流管，所述外气射流管中设有高压气体，所述内水射流管中设有高压水；在所述外气射流管上开设复数个气射流孔，在所述内水射流管上开设复数个水射流孔；所述内水射流管位于所述外气射流管管中，所述内水射流管中的水压大于所述外气射流管中的气压，高压水依次通过所述水射流孔和所述气射流孔后，对膜组件进行清洗。

进一步，所述外气射流管和所述内水射流管通过支架固定连接。

进一步，所述水射流孔孔径小于所述气射流孔。

进一步，所述每一气射流孔都与一水射流孔对应设置，并且两者的距离等于所述外气射流管半径与所述内水射流管半径的差额。

进一步，所述气射流孔与所述水射流孔分别均匀地分布在所述外气射流管和所述内水射流管上。

进一步，所述内水射流管直径为100mm-500mm，所述水射流孔直径为1mm-15mm；所述外射流管的直径为100mm-800mm，所述气射流孔的直径为3mm-20mm，所述高压水的压力为0.5-1.5Mpa，所述高压气的压力为0.5-1.5Mpa。

一种气包水射流式膜物理清洗装置，包括进水管、进气管、中间外气射流管以及边外气射流管，所述进水管和所述进气管分别与所述边外气射流管连接，所述中间外气射流管两端分别与所述边外气射流管连接；所述中间外气射流管以及所述边外气射流管形成的清洗区域与待清洗的膜组件面积和现状相同，所述中间外气射流管和所述边外气射流管的结构为上述气水射流器。

进一步，还包括运动辅助导管，所述运动辅助导管与所述进气管和/或所述进水管连接。

进一步，所述进水管和所述进气管通过三通和/或四通弯头管件分别与所述边外气射流管相连接。

该气水射流器以及气包水射流式膜物理清洗装置具有以下有益效果：

(1)本发明气水射流器以及气包水射流式膜物理清洗装置通过高压水以及高压气配合使用的方式，可以很好的将气洗和水洗有机的结合，大大地提高了气洗的效果和清洗的效率。

(2)本发明气水射流器以及气包水射流式膜物理清洗装置可以根据膜组件的不同形状而改变；可以与膜组件分体设置，也可以是与膜组件一体设置；应用为分体装置时，可以自动，也可以采用手持。可以在传统膜生物反应器产品：如平板式膜生物反应器，帘式中空膜组件，柱式浸入式中空纤维膜组件、也可以是有压式柱式中空纤维膜组件等方面加以改进应用，一套辅助系统，提供用于持拿或机械自动化运行导向作用，实现对膜组件整体的清洗。

(3)本发明结构简单、合理，安装方便，成本低，使用寿命长。解决了分离膜在应用过程中的传统物理清洗效率低：断丝、膜下端积泥、膜丝间积泥粘结成束，化学清洗过于频繁的问题，并可以实现与工艺结合，实现在线膜清洗。

附图说明

图1：本发明气水射流器的清洗膜组件示意图；

图2：本发明气水射流器的截面图；

图3：图2中的A-A结构视图；

图4：本发明气包水射流式膜物理清洗装置的结构示意图。

附图标记说明：

1-气水射流器；11-外气射流管；12-内水射流管；13-气射流孔；14-水射流孔；15-环形水管堵头9；16-支架；2-边气水射流气器；3-膜组件；4-进水管；5-进气管；6-中间外气射流管；7-边外气射流管；8-运动辅助导管。

具体实施方式

下面结合图1至图4，对本发明做进一步说明：

如图1所示，一种气水射流器，该气水射流器1包括外气射流管11和内水射流管12，外气射流管11中设有高压气体，内水射流管12中设有高压水；通过在气水射流器1基部连接加压泵和空气压缩机实现高压气体和高压水的提供。

在外气射流管11上开设复数个气射流孔13，在内水射流管12上开设复数个水射流孔14。内水射流管12位于外气射流管11管中，内水射流管12中的水压大于外气射流管11中的气压。因此，高压水依次通过水射流孔14和气射流孔13后，对膜组件3进行清洗。

多个气水射流器1和边气水射流气器2等距的放置于膜组件3两侧。要根据膜组件的形式来设计，通常由需要的气水射流器1数量为N，膜组件3数目为Nm，其中N＝Nm-1，并需要二个边气水射流气器2。该边气水射流气器2只有一边可以喷射出清洗液，以节省清洗液的使用。

如图2和图3所示，外气射流管11和内水射流管12通过支架16固定连接。

水射流孔14孔径小于所述气射流孔13，并保证水射流从气射流孔13中射出，水射流且能为气体流体包在其内部，气体的保护作用加速了水射流的流速，增加了流体的冲击力，特别是在水下淹没射流。

通过一个环形水管堵头16，可以将内水射流管12和外气射流管11的一端封住。内水射流管12和外气射流管11的另一端分别连接加压泵和空气压缩机。

每一气射流孔13都与一水射流孔14对应设置，并且两者的距离等于外气射流管11半径与内水射流管12半径的差额。气射流孔13与水射流孔14分别均匀地分布在外气射流管11和内水射流管12上。

该气水射流器1的具体参数如下：内水射流管12直径为100mm-500mm，水射流孔14直径为1mm-15mm；外射流管11的直径为100mm-800mm，气射流孔13的直径为3mm-20mm，高压水的压力为0.5-1.5Mpa，高压气的压力为0.5-1.5Mpa。

如图4所示，一种气包水射流式膜物理清洗装置，包括进水管4、进气管5、中间外气射流管6以及边外气射流管7，进水管4和进气管5分别与边外气射流管7连接，中间外气射流管6两端分别与边外气射流管7连接；中间外气射流管6以及边外气射流管7形成的清洗区域与待清洗的膜组件3面积和形状相同，中间外气射流管6和边外气射流管7的结构为上述气水射流器1。

还包括运动辅助导管8，运动辅助导管8与进气管5和/或进水管4连接。该运动辅助导管8是导引中间外气射流管6和边外气射流管7在垂直方向上、下升降，实现对膜组件3表面，由下到上全面的清洗。

进水管4和进气管5通过三通和/或四通弯头管件分别与边外气射流管7相连接。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。