一种陶瓷平板膜的原位清洗装置及其原位处理系统的制作方法

1.本实用新型涉及膜清洗技术领域，尤其涉及一种陶瓷平板膜的原位清洗装置及其原位处理系统。


背景技术：

2.水资源短缺和水源污染问题是伴随着工业化和城市化产生的重要环境议题。在水体净化和水资源循环利用方面，膜分离技术得到了广泛应用，具有能耗低、分离速度块、化学药剂量少、设备紧凑和自动化程度高等优点。近年来，浸没式陶瓷膜技术备受关注，并越来越多的应用在工业废水的处理项目中。与传统纤维膜相比，陶瓷平板膜具有更好的机械性能和化学稳定性，其运行更加稳定，膜体使用寿命更长，运行和维护成本更低。过滤过程中，水体中的固体悬浮物、胶体、微生物，特别是一些高分子有机物被膜体拦截并在膜孔内和膜表面富集，这导致膜污染成为膜法分离工艺运行中不可避免的问题。陶瓷膜也不例外，长期的膜污堵会导致渗透性降低，跨膜压差增大，影响系统的整体性能。因此有必要对污染的陶瓷膜进行及时清洗。
3.然而，常规平板陶瓷膜的清洗包括了反冲洗、气洗和化学浸泡。这些方法可以在一定程度上缓解膜污堵的问题，但其效果并不稳定。对于浸没式过滤，反冲洗将截留的污染物大部分重新分散在待过滤水体中，过滤模式下污染物又迅速粘附于膜表面，因而清洗效率较低。利用气体冲刷膜表面，其形成的剪切力有限，无法有效解除孔隙内的污堵，且引入气体易造成水体扰动使池底沉积物重新悬浮。此外，传统的化学浸泡可有效地从膜表面脱除或分解污堵物，但此方法成本过高，需要停机投加化学药剂，严重影响系统的运行效率。


技术实现要素：

4.针对上述技术问题，本实用新型公开了一种陶瓷平板膜的原位清洗装置及其原位处理系统，可以高效清除膜污染物，使用方便。
5.对此，本实用新型的技术方案为：
6.一种陶瓷平板膜的原位清洗装置，其包括冲洗头、冲洗管、气液混合器、进水管和臭氧进气管，所述进水管、臭氧进气管分别与气液混合器的进水管、进气管连接，所述气液混合器的出口与冲洗管连接，所述冲洗管与冲洗头的进水口连接，所述冲洗头的出水口的外侧设有用于与陶瓷平板膜接触的密封构件。
7.采用此技术方案，将臭氧和冲洗水通过气液混合器进行混合，用于冲洗陶瓷平板膜，混合后含有臭氧的冲洗水中的臭氧为强氧化剂，冲洗水与陶瓷平板膜接触部分形成局部较高浓度臭氧，使臭氧与陶瓷膜表面污染物充分接触反应，臭氧可高效分解水体中的杂质，特别是在陶瓷平板膜表面累积的有机污染物、恢复膜的透过性，特别是针对黏附在陶瓷膜上的高分子难降有机物可以通过臭氧得到高效去除。被臭氧降解的污染物形成一系列化学性质稳定的小分子，一部分可通过膜孔进入产水侧，一部分在压力大时随冲洗水流出冲洗头。新的臭氧则随冲洗水流不断被补充进来，维持冲洗装置头部较高的臭氧浓度。清洗过
程可以与过滤过程同步进行，无需长时间停机。
8.作为本实用新型的进一步改进，所述陶瓷平板膜的原位清洗装置包括臭氧发生器，所述臭氧发生器与臭氧进气管连接。
9.作为本实用新型的进一步改进，所述陶瓷平板膜的原位清洗装置包括至少两个冲洗头，所述气液混合器的出口分别通过冲洗管与至少两个冲洗头连接。
10.作为本实用新型的进一步改进，所述密封构件凸出于冲洗头的出水口一侧的表面。采用此技术方案，使得所述冲洗头的出水口与陶瓷平板膜之间有空隙，可以使冲洗水更好的与陶瓷平板膜的表面接触。进一步优选的，所述密封构件为密封圈。
11.作为本实用新型的进一步改进，所述陶瓷平板膜的原位清洗装置包括移动组件，所述冲洗头与移动组件连接。采用此技术方案，可以在移动组件的驱动下，实现其在陶瓷平板膜表面进行自由往复运动。
12.作为本实用新型的进一步改进，所述移动组件包括移动驱动机构和传动机构，所述移动驱动机构通过传动机构与冲洗头连接。进一步优选的，所述传动机构可以是连杆、链条、滑轮绳索；所述驱动机构为电机。
13.作为本实用新型的进一步改进，所述冲洗管为伸缩管。采用此技术方案，可以根据移动组件驱动冲洗头移动过程中进行伸缩，使用范围不受限制，操作更加方便。
14.作为本实用新型的进一步改进，所述冲洗头包括循环出水口，所述循环出水口通过循环管路与冲洗头的进水口连接。采用此技术方案，实现冲洗水的内循环，进一步提高臭氧的利用率，节省臭氧消耗。
15.作为本实用新型的进一步改进，所述循环出水口位于冲洗头的进水口的临近的一侧。
16.作为本实用新型的进一步改进，所述循环出水口通过循环泵、阀门与冲洗头的进水口连接。进一步优选的，所述阀门为单向阀。
17.作为本实用新型的进一步改进，所述冲洗头的材质为钛材或ptfe。采用此技术方案，使得冲洗头具有耐氧化的性能，具有长的使用寿命。
18.本实用新型还公开了一种陶瓷平板膜的原位处理系统，其包括过滤水池、陶瓷平板膜组、产水池、如上任意一项所述的陶瓷平板膜的原位清洗装置，所述陶瓷平板膜组浸没在过滤水池中，所述冲洗头贴在陶瓷平板膜组的表面，所述陶瓷平板膜组与产水泵的入口相连，所述产水泵的出口与产水池相连，所述产水池通过冲洗水泵与所述的陶瓷平板膜的原位清洗装置的进水管连接。其中，所述过滤水池为密封水池，系统进水通过进水管路与过滤水池相连。
19.进一步优选的，所述陶瓷平板膜组与产水泵的连接管路上设有压力传感器，所述产水泵与产水池之间的管路上设有流量计。
20.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
21.采用本实用新型的技术方案，通过冲洗水向受污染的陶瓷膜表面输送具有强氧化性的臭氧，污染物被快速氧化分解，与陶瓷膜脱附；同时过滤时陶瓷膜内部形成的负压将部分冲洗水吸入，所溶解的臭氧与膜孔内的污染物接触反应，实现对膜孔内部污堵的去除；陶瓷膜透过性得到恢复，实现高效清除陶瓷膜污染物，延长陶瓷膜运行时间，并且可以控制臭氧用量，减少环境污染；清洗过程可以与过滤过程同步进行，无需长时间停机；操作方便，成
本低。
附图说明
22.图1是本实用新型实施例1的一种陶瓷平板膜的原位清洗装置的结构示意图。
23.图2是本实用新型实施例2的一种陶瓷平板膜的原位清洗装置的结构示意图。
24.图3是本实用新型实施例3的一种陶瓷平板膜的原位处理系统的结构示意图。
25.附图标记包括：
26.1-陶瓷平板膜，2-表面污染物，3-冲洗头，4-冲洗管，5-臭氧，6-密封圈，7-冲洗水，8-排出的冲洗水，9-循环水泵，10-循环管路；
27.11-进水，12-过滤水池，13-陶瓷膜组，14-产水泵，15-产水池，16-冲洗水泵，17-气水混合器，18-压力传感器，19-流量传感器。
具体实施方式
28.下面结合附图，对本实用新型的较优的实施例作进一步的详细说明。
29.实施例1
30.如图1所示，一种陶瓷平板膜的原位清洗装置，其包括冲洗头3、冲洗管4、气液混合器、进水管和臭氧进气管（其中气液混合器、进水管和臭氧进气管未在图1中显示），所述进水管、臭氧进气管分别与气液混合器的进水管、进气管连接，所述气液混合器的出口与冲洗管4连接，所述冲洗管4与冲洗头3的进水口连接，所述冲洗头3的出水口的外侧设有用于与陶瓷平板膜1的膜片表面直接接触的密封圈6。所述臭氧进气管与臭氧发生器连接，提供臭氧5与冲洗水7在气液混合器中混合。
31.进一步的，所述密封圈6凸出于冲洗头3的出水口一侧的表面，使得所述冲洗头3的出水口与陶瓷平板膜1之间有空隙，可以使冲洗水7更充分的与平面膜的表面接触。
32.所述冲洗头3与移动组件连接，在移动组件的驱动下，在陶瓷平板膜1膜片的表面进行自由往复运动。所述移动组件包括移动驱动机构和传动机构，所述移动驱动机构通过传动机构与冲洗头3连接。进一步优选的，所述传动机构可以是连杆、链条、滑轮绳索；所述驱动机构为电机。
33.进一步的，所述冲洗管4为可伸缩的管。
34.冲洗头3选用钛材或ptfe等耐氧化的材料；密封圈6采用抗氧化复合弹性材料。
35.该实施例中，陶瓷平板膜1浸没在待过滤水体中，所述陶瓷平板膜1主要为碳化硅或氧化铝材质，孔径在0.1~0.2微米。陶瓷平板膜1在过滤运行中，水中杂质不断被截留形成表面污染物2，运行参数变化异常如跨膜压差显著升高，冲洗装置开启。溶解有臭氧5的冲洗水7由冲洗管4被持续输送至冲洗头3，冲洗头3周边具有密封圈6，并与陶瓷平板膜1直接接触，当水的压力大时，排出的冲洗水8由密封圈6与陶瓷平板膜1之间的缝隙均匀排出。冲洗头3可以在外部移动组件的作用下，按自上而下，从左至右的方向在陶瓷平板膜1表面以5mm/s的速度缓慢均匀移动。冲洗管4具有可伸缩性，能够与冲洗头3的运行保持一致。
36.在冲洗头3内，表面污染物2与具有强氧化性的臭氧5快速反应并分解为小分子和矿物质溶解于冲洗水7中，一部分随冲洗水7排出，进入待过滤水体。未反应的臭氧5和尺寸小于膜孔的物质则在陶瓷膜过滤的负压作用下进入陶瓷平板膜1内，臭氧5继续氧化降解膜
内的污染物。
37.采用此技术方案，清洗过程可以与过滤过程同步进行，无需长时间停机。过滤时陶瓷膜内部形成的负压将部分冲洗水7吸入，所溶解的臭氧5与膜孔内的污染物接触反应，实现对膜孔内部污堵的去除。采用上述方式形成局部较高浓度臭氧5，可高效清除陶瓷膜污染物，延长陶瓷膜运行时间，并且有效控制臭氧5用量。
38.实施例2
39.如图2所示，在实施例1的基础上，本实施例的不同在于，冲洗头3在出口的一侧还有一个循环出水口，该循环出水口通过循环水泵9和循环管路10相连接，冲洗水7及未反应的臭氧5被循环利用。
40.实施例3
41.如图3所示，一种陶瓷平板膜的原位处理系统，其包括过滤水池12、陶瓷膜组13、产水池15、如实施例1所述的陶瓷平板膜的原位清洗装置，所述过滤水池12为密封水池，系统进水11通过进水管路与过滤水池12相连。所述陶瓷膜组13浸没在过滤水池12中，陶瓷膜组13采用碳化硅材质平板陶瓷膜，每组40片。所述的陶瓷平板膜的原位清洗装置的冲洗头3贴在陶瓷膜组13的表面，所述陶瓷膜组13与产水泵14的入口相连，所述产水泵14的出口与产水池15相连，所述产水池15的底部与冲洗水泵16的入口相连，冲洗水泵16的出口与陶瓷平板膜的原位清洗装置的进水管相连。所述陶瓷膜组13与产水泵14的连接管路上设有压力传感器18，所述产水泵14与产水池15之间的管路上设有流量计。
42.具体使用时，进水11进入过滤水池12形成待过滤水，并浸没陶瓷膜组13，产水泵14运行将透过陶瓷膜的水体即产水输送至产水池15，系统运行采用恒流量模式，通过流量传感器19监测，保持膜通量为75 lmh。冲洗水7采用系统产水，通过冲洗水泵16首先进入气水混合器17，与通入气水混合器17的臭氧5气体充分混合后进入陶瓷膜组的冲洗装置，其中气液比约1:10。通过压力传感器18监测陶瓷膜组的运行压力，计算跨膜压差tmp，当tmp升高至阈值，约0.3bar~0.5bar时进行冲洗。
43.以上所述之具体实施方式为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本实用新型之形状、结构所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。