非浸没式陶瓷膜组的扫描式超声波清洗装置及其清洗方法与流程

本发明涉及膜分离与水处理，尤其涉及一种非浸没式陶瓷膜组的扫描式超声波清洗装置及清洗方法。

背景技术：

1、陶瓷膜因其具有优异的化学稳定性、耐高温性、耐磨性以及较长的使用寿命，被广泛应用于水处理、生物发酵、食品饮料、化工分离等领域。陶瓷膜组件在长期运行过程中，其膜表面及孔道内部不可避免会受到有机物、无机盐、胶体、微生物等污染物的吸附、沉积与堵塞，导致膜通量逐渐下降、跨膜压差升高，甚至影响分离效果和系统运行安全。因此，周期性对陶瓷膜组件进行清洗是维持其性能、延长使用寿命的必要措施。

2、现有陶瓷膜清洗方式主要包括物理清洗和化学清洗两大类。物理清洗如反冲洗、气擦洗、脉冲冲击等方式，虽然能够去除膜表面的松散污垢，但对于膜孔深层污染的脱除效果有限，且部分方法需要较高瞬时压力，会带来能耗升高及膜体局部损伤的风险。同时，在物理清洗时，陶瓷膜无法正常过滤，此时陶瓷膜不再产水，影响陶瓷膜组件的连续运行能力。

3、化学清洗需要将膜组件从原位系统中拆卸，浸没在酸、碱或氧化剂清洗液中，通过化学反应溶解污染物。化学清洗虽能有效去除深层污染，但其步骤繁琐、清洗周期长、操作人力大，且化学清洗液的制备与废液处理成本较高。拆卸膜组件的步骤还可能损坏膜组件或密封件，增加维护成本。

技术实现思路

1、为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中陶瓷膜清洗方式清洗不彻底、需要停机或拆卸、操作复杂，且现有超声波清洗设备无法在膜组件原位进行清洗的技术问题。

2、为解决上述技术问题，在第一方面，本发明提供了一种非浸没式陶瓷膜组的扫描式超声波清洗装置，包括：

3、安装框架；

4、承载工装，设置于所述安装框架上，所述承载工装中承载有陶瓷膜组；

5、移动机构，设置于所述安装框架上，用于沿陶瓷膜组的多个膜片的延伸方向移动；

6、供液机构，用于向陶瓷膜组的多个膜片提供清洗液；以及，

7、超声发生机构，与所述承载工装相对设置，包括设置于所述移动机构上的多个超声波换能器，多个所述超声波换能器分组形成多组超声波换能器组，每组所述超声波换能器组伸入相邻两膜片之间，并贴近对应膜片设置，以与对应膜片之间形成设定间隙。

8、在本发明的一个实施例中，所述超声波换能器组包括至少一个超声波换能器，当所述超声波换能器组包括多个超声波换能器时，多个超声波换能器通过连接件串连成一组，并且沿陶瓷膜组的膜片的幅宽方向延伸。

9、在本发明的一个实施例中，所述移动机构包括移动板、设置于所述安装框架上的电机、与所述电机连接的丝杆和与所述丝杆配合的丝杆螺母，所述丝杆螺母设置于所述移动板中，所述丝杆的延伸方向与膜片的延伸方向一致；多个所述超声波换能器设置于所述移动板上。

10、在本发明的一个实施例中，所述移动机构还包括位置传感器和接触弹片，所述位置传感器设置于移动板上，所述接触弹片设置于所述安装框架的下部，当所述移动板下降到预设位置时，所述位置传感器与接触弹片接触以触发限位信号。

11、在本发明的一个实施例中，所述超声发生机构还包括超声波发生系统和功率放大器，所述超声波发生系统经所述功率放大器与所述超声波换能器组连接。

12、在本发明的一个实施例中，所述供液机构包括相互连通的喷淋头和储液罐，所述喷淋头朝向所述承载工装设置。

13、在本发明的一个实施例中，还包括回液机构，所述回液机构用于收集从喷淋区域流出的耦合液再经过滤后循环使用或排放。

14、在本发明的一个实施例中，还包括擦洗机构，所述擦洗机构设置于所述移动机构上，所述擦洗机构的各个擦洗单元伸入至相邻两个膜片之间，并分别与相邻两个膜片以柔性接触。

15、在第二方面，本发明还提供了一种非浸没式陶瓷膜组的扫描式超声波清洗方法，采用第一方面提供的非浸没式陶瓷膜组的扫描式超声波清洗装置进行实施，包括以下步骤：

16、启动供液机构，使清洗液在陶瓷膜组的多个膜片表面形成连续液膜；

17、启动超声发生机构，并驱动移动机构，使所述超声波换能器组沿陶瓷膜组的多个膜片的延伸方向进行扫描式移动；

18、多个超声波换能器分别贴近于对应膜片并进行超声振动，超声波经由所述设定间隙内的清洗液传递至膜片表面，在膜片表面及其邻近区域形成空化效应，以形成剥离膜片上的污染物的作用力；与此同时，利用流动的清洗液带走剥离的污染物。

19、在本发明的一个实施例中，还包括：在所述超声波换能器组扫描过程中，通过擦洗机构随所述移动机构同步移动，对对应膜片进行擦洗。

20、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

21、首先，通过承载工装将陶瓷膜组直接固定在安装框架上，使清洗装置与膜组件形成一体化结构，可在无需拆卸膜组件的情况下执行清洗操作，从而避免了传统浸没清洗需要占用大型槽体及停机拆卸的问题，提高了清洗便利性并减少停机时间。

22、其次，多个超声波换能器分组后设置于移动机构上，并伸入相邻两膜片之间且贴近对应膜片设置形成设定间隙。这种结构能使换能器直接进入膜片之间的窄缝区域，在膜面附近的短距离内传递超声能量，减少能量在液体中的衰减，提高空化作用在膜片表面的有效性，从而解决传统清洗方式在膜片夹缝区域清洗能力不足的难题。

23、同时，移动机构带动超声波换能器组沿膜片的延伸方向作扫描式移动，使超声作用覆盖整个膜片长度，能够避免仅在局部区域清洗而导致的清洗不均匀现象，提高整体清洗的一致性。

24、此外，供液机构持续向膜片表面提供清洗液，使换能器与膜片之间保持稳定的液膜层，既用于超声波的耦合传递，又能将超声作用过程中脱落的污染物及时带离膜片表面，减少污染物再沉积的问题，提高清洗效率。

25、综上，通过换能器组伸入膜片夹缝并贴近布置、配合扫描式移动以及连续供液等关键特征的组合设计，本发明能够在无需拆卸膜组件的条件下，对膜片表面及夹缝区域进行高效、均匀的在线超声清洗，有效解决了现有浸没清洗方式占地大、停机时间长以及膜片夹缝区域清洗不彻底的技术问题。

1.一种非浸没式陶瓷膜组的扫描式超声波清洗装置，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的非浸没式陶瓷膜组的扫描式超声波清洗装置，其特征在于：所述超声波换能器组包括至少一个超声波换能器，当所述超声波换能器组包括多个超声波换能器时，多个超声波换能器通过连接件串连成一组，并且沿陶瓷膜组的膜片的幅宽方向延伸。

3.根据权利要求1所述的非浸没式陶瓷膜组的扫描式超声波清洗装置，其特征在于：所述移动机构包括移动板、设置于所述安装框架上的电机、与所述电机连接的丝杆和与所述丝杆配合的丝杆螺母，所述丝杆螺母设置于所述移动板中，所述丝杆的延伸方向与膜片的延伸方向一致；多个所述超声波换能器设置于所述移动板上。

4.根据权利要求3所述的非浸没式陶瓷膜组的扫描式超声波清洗装置，其特征在于：所述移动机构还包括位置传感器和接触弹片，所述位置传感器设置于移动板上，所述接触弹片设置于所述安装框架的下部，当所述移动板下降到预设位置时，所述位置传感器与接触弹片接触以触发限位信号。

5.根据权利要求1所述的非浸没式陶瓷膜组的扫描式超声波清洗装置，其特征在于：所述超声发生机构还包括超声波发生系统和功率放大器，所述超声波发生系统经所述功率放大器与所述超声波换能器组连接。

6.根据权利要求1所述的非浸没式陶瓷膜组的扫描式超声波清洗装置，其特征在于：所述供液机构包括相互连通的喷淋头和储液罐，所述喷淋头朝向所述承载工装设置。

7.根据权利要求1所述的非浸没式陶瓷膜组的扫描式超声波清洗装置，其特征在于：还包括回液机构，所述回液机构用于收集从喷淋区域流出的耦合液再经过滤后循环使用或排放。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的非浸没式陶瓷膜组的扫描式超声波清洗装置，其特征在于：还包括擦洗机构，所述擦洗机构设置于所述移动机构上，所述擦洗机构的各个擦洗单元伸入至相邻两个膜片之间，并分别与相邻两个膜片以柔性接触。

9.一种非浸没式陶瓷膜组的扫描式超声波清洗方法，其特征在于：采用权利要求1至8中任一项所述的非浸没式陶瓷膜组的扫描式超声波清洗装置进行实施，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的非浸没式陶瓷膜组的扫描式超声波清洗方法，其特征在于：还包括：在所述超声波换能器组扫描过程中，通过擦洗机构随所述移动机构同步移动，对对应膜片进行擦洗。