一种采用气水协同反冲洗的超微滤水膜过滤装置的制作方法

本发明涉及水处理膜分离，尤其是涉及一种采用气水协同反冲洗的超微滤水膜过滤装置。

背景技术：

1、超微滤膜过滤装置广泛应用于净水、工业废水处理、中水回用等水处理场景，其核心部件为膜组件，多根中空纤维膜丝封装于膜壳内。过滤时，原水在压差驱动下穿过滤膜，污染物被截留于膜表面，产水自膜丝内腔汇集后排出。随着运行时间的延长，截留的污染物在膜表面逐渐累积形成滤饼层并不断压实，导致过滤阻力上升、产水通量下降，因此需要周期性进行反冲洗以恢复膜通量。

2、常见的反冲洗方式有水反冲洗和气擦洗两类。水反冲洗利用反冲洗水自膜孔反向穿出，借助水流的冲刷作用剥离膜表面污染物；气擦洗则向膜组件内通入压缩空气，借助气泡上升产生的剪切与扰动作用使膜表面的滤饼层松动。实际应用中，常将两者结合使用，以兼顾污染物剥离与清除效果。在现有装置中，气洗与水洗通常由两套相互独立的阀门分别控制，切换动作的先后顺序依赖控制系统单独编排。

3、这种气、水分别独立控制的方式存在以下不足：其一，气洗与水洗的切换时序依赖控制环节，切换动作存在滞后，气洗使滤饼层松动后若未能及时转入水洗，松动的污染物会在膜表面重新压实，导致反冲洗不彻底；其二，气路与水路之间缺乏联动闭锁，切换瞬间易发生反冲洗水倒灌进入气路、或气体窜入产水支路和进水支路的情形，既会污染产水，又可能对气源设备造成损伤；其三，气、水切换涉及的阀门数量多、控制环节多，装置整体结构复杂，故障点相应增多。

4、针对现有超微滤水膜过滤装置在反冲洗环节中气洗与水洗分套独立控制、切换时序配合不协调、气水支路易互窜以及切换结构复杂的问题，本领域技术人员曾尝试通过优化两套独立阀门的控制时序程序来协调气洗与水洗，但该方式依赖控制系统的精度与响应速度，仍存在误切换和气水互窜风险，因此，本申请提供一种采用气水协同反冲洗的超微滤水膜过滤装置，通过单一驱动件驱动的联动切换阀，以机械联动的方式实现气洗与水洗的协同切换。

技术实现思路

1、本申请提供一种采用气水协同反冲洗的超微滤水膜过滤装置，解决了现有技术中气洗与水洗分套独立控制、切换时序配合不协调、气水支路易互窜以及切换结构复杂的问题，其包括过滤膜组件、联动切换阀、反冲洗气支路、反冲洗水支路、排水支路、进水支路、产水支路及控制单元；所述联动切换阀包括阀体和转动设于阀体内的阀芯，阀芯内设有气路孔道和水路孔道，阀体上设有气接口、水接口和介质接口；反冲洗气支路接气接口，反冲洗水支路接水接口，介质接口接过滤膜组件的反冲洗介质进口；控制单元驱动阀芯转动，使气路孔道与水路孔道交替导通，实现气洗与水洗联动切换。

2、进一步地，所述阀芯内还设有排水孔道，阀体上还设有排废接口；阀芯转动至过渡工位时，气路孔道与水路孔道均截止，排水孔道将介质接口与排废接口导通，实现泄压排废。

3、进一步地，所述反冲洗气支路上设有气路单向阀，反冲洗水支路上设有水路单向阀，进水支路上设有进水阀，产水支路上设有产水阀，排水支路上设有排水阀。

4、进一步地，所述介质接口与反冲洗介质进口之间的管路上设有气水混合器，反冲洗水与反冲洗气体在气水混合器内混合形成气水两相流后进入过滤膜组件。

5、进一步地，所述过滤膜组件包括膜壳及设于膜壳内的中空纤维膜束，中空纤维膜束两端通过浇注层固定于膜壳内，浇注层上方形成产水汇集腔；膜壳上设有进水口、产水口、反冲洗介质进口和排水口。

6、进一步地，所述反冲洗介质进口处设有布气布水板，使气水两相流均匀分布于中空纤维膜束表面。

7、进一步地，所述联动切换阀还包括驱动件，驱动件与阀芯传动连接，控制单元与驱动件电连接；阀体与阀芯之间设有密封件。

8、进一步地，所述阀芯外壁设有定位槽，阀体上设有与定位槽配合的弹性定位件，阀芯转动至各工位时弹性定位件卡入定位槽实现定位。

9、本发明实施例提供的一种采用气水协同反冲洗的超微滤水膜过滤装置，与现有技术相比：

10、该采用气水协同反冲洗的超微滤水膜过滤装置，采用单一联动切换阀，通过阀芯转动实现气路孔道与水路孔道的交替导通，替代传统多个独立阀门，大幅简化系统结构，降低设备成本与故障率。

11、该采用气水协同反冲洗的超微滤水膜过滤装置，阀芯设置过渡工位，气洗与水洗之间通过排水孔道泄压排废，避免气水直接对冲，保护膜丝不受损伤

12、该采用气水协同反冲洗的超微滤水膜过滤装置，气水混合器使反冲洗气水充分混合，形成均匀气水两相流，增强膜丝抖动与剪切擦洗效果，提高反冲洗效率。

13、该采用气水协同反冲洗的超微滤水膜过滤装置，布气布水板使反冲洗介质均匀分布于膜组件截面，避免局部冲洗不均或死区。

1.一种采用气水协同反冲洗的超微滤水膜过滤装置，其特征在于：包括过滤膜组件（1）、联动切换阀（2）、反冲洗气支路（3）、反冲洗水支路（4）、排水支路（5）、进水支路（6）、产水支路（7）及控制单元（8）；所述联动切换阀（2）包括阀体（21）和转动设于阀体（21）内的阀芯（22），阀芯（22）内设有气路孔道（221）和水路孔道（222），阀体（21）上设有气接口（23）、水接口（24）和介质接口（25）；反冲洗气支路（3）接气接口（23），反冲洗水支路（4）接水接口（24），介质接口（25）接过滤膜组件（1）的反冲洗介质进口（16）；控制单元（8）驱动阀芯（22）转动，使气路孔道（221）与水路孔道（222）交替导通，实现气洗与水洗联动切换。

2.根据权利要求1所述的一种采用气水协同反冲洗的超微滤水膜过滤装置，其特征在于：所述阀芯（22）内还设有排水孔道（223），阀体（21）上还设有排废接口；阀芯（22）转动至过渡工位时，气路孔道（221）与水路孔道（222）均截止，排水孔道（223）将介质接口（25）与排废接口导通。

3.根据权利要求2所述的一种采用气水协同反冲洗的超微滤水膜过滤装置，其特征在于：所述反冲洗气支路（3）上设有气路单向阀（31），反冲洗水支路（4）上设有水路单向阀（41），进水支路（6）上设有进水阀（61），产水支路（7）上设有产水阀（71），排水支路（5）上设有排水阀（51）。

4.根据权利要求1所述的一种采用气水协同反冲洗的超微滤水膜过滤装置，其特征在于：所述介质接口（25）与反冲洗介质进口（16）之间的管路上设有气水混合器（9），气水混合器（9）包括液体入口、气体入口和出口，反冲洗水与反冲洗气体在气水混合器（9）内混合后进入过滤膜组件（1）。

5.根据权利要求1所述的一种采用气水协同反冲洗的超微滤水膜过滤装置，其特征在于：所述过滤膜组件（1）包括膜壳（11）及设于膜壳（11）内的中空纤维膜束（12），中空纤维膜束（12）两端通过浇注层（18）固定于膜壳（11）内，浇注层（18）上方形成产水汇集腔（13）；膜壳（11）上设有进水口（14）、产水口（15）、反冲洗介质进口（16）和排水口（17）。

6.根据权利要求5所述的一种采用气水协同反冲洗的超微滤水膜过滤装置，其特征在于：所述反冲洗介质进口（16）处设有布气布水板（19），布气布水板（19）上设有多个布气孔和布水孔，使混合液均匀分布于中空纤维膜束（12）表面。

7.根据权利要求1所述的一种采用气水协同反冲洗的超微滤水膜过滤装置，其特征在于：所述联动切换阀（2）还包括驱动件（26），驱动件（26）与阀芯（22）传动连接，控制单元（8）与驱动件（26）电连接；阀体（21）与阀芯（22）之间设有密封件（27）。

8.根据权利要求1所述的一种采用气水协同反冲洗的超微滤水膜过滤装置，其特征在于：所述阀芯（22）外壁设有定位槽（28），阀体（21）上设有与定位槽（28）配合的弹性定位件（29），阀芯（22）转动至各工位时弹性定位件（29）卡入定位槽（28）实现定位。

9.根据权利要求3所述的一种采用气水协同反冲洗的超微滤水膜过滤装置，其特征在于：所述控制单元（8）按以下时序控制反冲洗：先驱动阀芯（22）至气洗工位使气路孔道（221）导通进行气洗，再转动至过渡工位，最后转动至水洗工位使水路孔道（222）导通进行水洗；气洗与水洗交替进行至少一个循环。