一种采用微泡臭氧进行清洗的超滤膜系统及其清洗方法

摘要

本发明涉及一种采用微泡臭氧进行清洗的超滤膜系统，包括超滤给水泵，超滤膜组件，微泡臭氧发生装置，反洗水箱，反洗水泵，压缩空气储罐，所述的超滤给水泵通过超滤进水管道与超滤膜组件相连，所述的超滤膜组件顶端设有浓水口和产水口，分别与浓水管路和产水管路相连，浓水管路和污水排污管道⑪相连；所述的微泡臭氧发生装置通过管道与超滤进水管道相连。该系统利用微泡臭氧技术进行超滤膜清洗，可以解决现有技术中存在的化学清洗频率高、化学清洗时间长，系统自耗水量大，配置复杂，占地面积较大，以及药剂消耗量大和清洗水较难处理的技术问题。

说明书

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，特别涉及一种采用微泡臭氧进行清洗的超滤膜系统及其清洗方法。

背景技术

目前，采用膜分离技术进行污水处理时，比较先进的设备是超滤装置，其原理是：含有溶剂及各种小溶质的进水从高压侧透过滤膜到达低压侧，得到的透过液即为超滤的产水。超滤膜微孔在0.01—0.1um，能有效地去除水中的悬浮固体微粒、胶体、细菌和部分有机物，而分子直径大于膜过滤孔径的溶质分子或悬浮颗粒物被超滤膜截留在外表面或成浓缩液随浓水侧排出。在过滤过程中由于压力的驱动，随着过滤时间的增加，膜表面截留的小颗粒物质及有机物逐渐富集在膜表面形成滤饼层，导致过膜阻力增加，膜产水量衰减，膜被逐渐污染。现有的超滤运行工艺主要是（正冲—过滤—气擦洗—气水反洗—水反洗）×N周期后做维护性清洗，当通过维护性清洗不足以恢复膜功能时，需要定期进行化学清洗恢复膜通量。化学清洗采用清洗剂，如次氯酸钠、氢氧化钠、盐酸等，会带来一些问题：①次氯酸作为氧化剂对有机物的氧化能力有限，维护清洗时次氯酸钠药剂浓度较低不足以去除膜表面附着的污染,导致维护清洗不彻底。②维护清洗，清洗频率高，自耗水量大，导致系统回收率底。③化学清洗时间长，一般在8-12小时，且需配置单独的化学清洗水箱和清洗泵，占地面积较大。④维护清洗和化学清洗过程需要用化学药剂如：次氯酸钠、氢氧化钠、盐酸、柠檬酸等药剂，药剂消耗大，且清洗水较难处理对环境造成一定的污染。

发明内容

为了克服现有的压力式超滤膜过滤工艺中化学清洗能力有限，清洗不彻底的技术问题。本发明目的在于提供一种采用微泡臭氧进行清洗的超滤膜系统及其清洗方法，该系统是一种压力式超滤膜清洗系统，可以解决现有技术中存在的化学清洗频率高、化学清洗时间长，系统自耗水量大，配置复杂，占地面积较大，以及药剂消耗量大和清洗水较难处理的技术问题。

本发明是这样实现的：

一种采用微泡臭氧进行清洗的超滤膜系统，包括超滤给水泵，超滤膜组件，微泡臭氧发生装置，反洗水箱，反洗水泵，压缩空气储罐，所述的给水泵通过超滤进水管道与超滤膜组件相连，所述的超滤膜组件顶端设有浓水口和产水口，分别与浓水管路和产水管路相连，浓水管路和污水排污管道相连；反洗水箱和反洗水泵连接在产水管路上；压缩空气储罐与超滤膜组件相通；所述的微泡臭氧发生装置通过管道与超滤进水管道相连。

所述的微泡臭氧发生装置由微泡臭氧发生器和相应的储罐和管路组成，配合DCS或PLC控制系统完成过程控制。

上述超滤膜系统的清洗方法，包括以下步骤：（1）正冲：将进水泵入超滤膜组件；（2）过滤：在超滤膜组件内完成过滤；（3）气擦洗：超滤膜通过过滤截留的作用将水中的污染物截留后富集在膜表面，经过一定时间的富集需要定时向膜组件内通入压缩空气，来摆动膜丝将污染物排出；（4）气水反洗：与步骤（3）同时，反洗泵向膜组件内泵入洁净的产水，通过膜丝内表面往外扩散的力将污染物去除；（5）微泡臭氧氧化：经过一定周期的污染物富集，通过微泡臭氧发生装置将微泡臭氧通入膜组件中，与膜表面附着的的污染物发生氧化分解反应，分解的污染物通过膜排污口排出膜组件，完成清洗。

步骤（5）所述的微泡臭氧通入膜组件的浓度为1---2000ppm。

本发明选用浓度为1-2000PPM的微泡臭氧，比次氯酸钠氧化性提高了3倍以上，氧化有机物更彻底，膜恢复性能大大提高。用微泡臭氧替代清洗装置，取消了原有的加药箱、加药泵、清洗泵、清洗水箱、清洗保安过滤器等设备，大大减少了设备占地面积，可节省占地面积50%以上。用微泡臭氧替代传统的化学清洗药剂，大大降低了药剂消耗量，可节约药剂成本50%以上。本发明取消了清洗反洗水消耗和化学清洗水消耗，大大降低了系统自用水消耗，为系统节水30%以上，更环保。臭氧的氧化性很强，其氧化能力仅次于氟，臭氧反应后的产物是氧气，对环境不做成任何污染，是高效的无二次污染的氧化剂。微泡臭氧技术是指臭氧经过转化后形成微小气泡，一般在 50um以下，微气泡臭氧具有非常大的比表面积，在清洗时臭氧微气泡持续与膜表面的污染物发生反应，通过爆破、冲击、氧化等多重作用。将污染在膜表面上的滤饼层、深层污染物等充分的氧化分解后通过排污管路排出膜组件。

附图说明

图1是本发明的工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的介绍，实施例仅用于具体描述本发明，不构成对本发明申请权利要求的限制。

如图所示，图中①为超滤给水泵，②为超滤膜组件，③为微泡臭氧发生器，④为反洗水箱，⑤为反洗水泵，⑥为压缩空气储罐、⑦为浓水口，⑧为产水口，⑨浓水管路，⑩产水管路，⑪为排污管道。进水泵①通过管道与超滤膜组件②相连接，超滤膜组件②上端有浓水口⑦和产水口⑧，⑦与浓水管路⑨相连接，⑧与产水管路⑩相连接，浓水管路⑨出口排污水汇集排污管道⑪至地沟排出系统。反洗水箱④和反洗水泵⑤连接在产水管路上；压缩空气储罐⑥与超滤膜组件②相通。微泡臭氧发生器③通过管道与超滤进水管道相连接。

微泡臭氧发生装置③由微泡臭氧发生器和相应的储罐和管路组成，配合DCS或PLC控制系统完成过程控制。

采用微泡臭氧工艺清洗超滤膜时，包括以下步骤：（1）正冲：将进水泵入超滤膜组件；（2）过滤：在超滤膜组件内完成过滤；（3）气擦洗：超滤膜通过过滤截留的作用将水中的污染物截留后富集在膜表面，经过一定时间的富集需要定时向膜组件内通入压缩空气，来摆动膜丝将污染物排出；（4）气水反洗：与步骤（3）同时，反洗泵向膜组件内泵入洁净的产水，通过膜丝内表面往外扩散的力将污染物去除；（5）微泡臭氧氧化：经过一定周期的污染物富集，通过微泡臭氧发生装置将微泡臭氧通入膜组件中，与膜表面附着的的污染物发生氧化分解反应，分解的污染物通过膜排污口排出膜组件，完成清洁。当膜被污染时，超滤装置通过③微泡臭氧发生器产生的微泡臭氧，通过进水管路将浓度为1-2000ppm的微泡臭氧通入膜组件②内，持续反应，反应后的水通过⑨、⑩管路排出膜组件，再经过压缩空气储罐⑥和反洗水箱④及反洗水泵⑤将洁净的空气和水通入到膜组件内，进一步去除微泡臭氧氧化后的污染物，达到清洗超滤膜的目的，其核心是用微泡臭氧发生器代替了传统工艺中的反洗加药泵、加药箱、清洗泵、清洗水箱，在减少占地面积，降低药剂消耗的同时，提供更好的清洗恢复效果。