專利名稱：中空纖維分離膜超聲波自動(dòng)清洗技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及中空纖維分離膜系統(tǒng)運(yùn)行的自動(dòng)清洗技術(shù)，特別涉及城市污水深度處理與回用、工業(yè)廢水處理及回用、飲料及醫(yī)藥廢水處理和重要原料回收，以及化工等領(lǐng)域所應(yīng)用的中空纖維分離膜運(yùn)行的在線超聲波自動(dòng)清洗技術(shù)。
背景技術(shù)：
在城市污水深度處理與回用，工業(yè)廢水處理回用，飲料、醫(yī)藥廢水處理和重要原料回收，以及其它各類化工生產(chǎn)廢水的處理中，中空纖維膜應(yīng)用日益廣泛。中空分離纖維膜具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)常溫下操作，無相變化，有明顯節(jié)能效果，處理過程不產(chǎn)生污染，大幅度降低能耗等。中空纖維分離膜系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)連續(xù)的高自動(dòng)化運(yùn)行，所以在運(yùn)行過程中，必須進(jìn)行在線自動(dòng)清洗，以保證分離膜系統(tǒng)穩(wěn)定、高效運(yùn)行和良好的處理效果。目前分離膜自動(dòng)清洗主要采用氣、水雙洗技術(shù)即先向膜系統(tǒng)中通入壓縮空氣，通過氣流的沖擊使膜表面的污物脫落，再用水將污物帶出膜系統(tǒng)。氣、水雙洗技術(shù)雖然能夠去除分離膜運(yùn)行過程中積累在膜表面的污物，但清洗效果不是非常理想，這樣并沒有最有效降低膜的污染，從而使得化學(xué)清洗周期變短，運(yùn)行成本增加，膜的使用使命下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決中空纖維分離膜自動(dòng)清洗技術(shù)，在于克服氣、水雙洗技術(shù)清洗不夠徹底的缺點(diǎn)，提供一種中空纖維分離膜高效運(yùn)行中自動(dòng)清洗的超聲波清洗技術(shù)。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是中空纖維分離膜組件8的進(jìn)水口7通過手動(dòng)閥24、氣動(dòng)閥22與進(jìn)水泵25連通；排污口6通過氣動(dòng)閥20進(jìn)入清洗排污口21；循環(huán)水出口5通過手動(dòng)閥3、氣動(dòng)閥2進(jìn)入進(jìn)水槽1；出水口4分為兩路一路經(jīng)過氣動(dòng)閥12、流量表13、手動(dòng)閥14進(jìn)入出水槽15，出水槽15通過手動(dòng)閥16、氣動(dòng)閥17與反洗泵18連通；另一路通過氣動(dòng)閥19、手動(dòng)閥11與反洗泵18連通。超聲波能量交換器28有序地按一定間距豎直排列安裝在中空纖維分離膜組件8的金屬外殼30上，超聲波能量交換器28外面有絕緣保護(hù)殼，為了便于安裝能量交換器和保證理想的清洗效果，電纜29將超聲波能量交換器28和超聲波能量發(fā)生器9連在一起，形成分體式的超聲波發(fā)生系統(tǒng)；中空纖維分離膜組件8的內(nèi)部設(shè)置中空纖維分離膜，其金屬外殼30的外表面形狀為對(duì)稱的正多面體，金屬外殼30的制造材料是不銹鋼，也可以是鋁和鋁合金材料，；超聲波發(fā)生器9的高頻訊號(hào)通過超聲波能量交換器28成為高頻機(jī)械振動(dòng)波，該振動(dòng)波通過不銹鋼外殼傳播到膜組件中，再通過膜組件中的水溶液輻射到分離膜表面，由于膜的振動(dòng)頻率與污物的振動(dòng)頻率不同，從而使污物從中空纖維膜表面脫落，脫落后的污物由水沖出膜系統(tǒng)，當(dāng)能量交換器的壓電陶瓷片損壞后，只需更換新的即可。
本發(fā)明有益的效果是在以上方案的配制下，至少體現(xiàn)如下特點(diǎn)由于超聲波高頻振動(dòng)波形成“空化”效應(yīng)，從而保證優(yōu)良的清洗效果，有效減輕分離膜在運(yùn)行過程中的污染，延長了膜的使用壽命，降低了運(yùn)行成本；本發(fā)明能夠取代目前通用的膜自動(dòng)清洗的供氣配置，從而使膜系統(tǒng)構(gòu)件大大簡化，運(yùn)行維護(hù)簡便，省時(shí)省力；該清洗技術(shù)操作方便、維護(hù)工作量小，使膜系統(tǒng)占地??；本發(fā)明可用于各種中空纖維分離膜，包括微濾、超濾、納濾和反滲透，分離膜的運(yùn)行方式可以是外壓式，也可以是內(nèi)壓式；該發(fā)明能夠保證分離膜系統(tǒng)理想的自動(dòng)清洗效果，是一種非常理想的分離膜自動(dòng)清洗技術(shù)。


圖1采用超聲波清洗技術(shù)的分離膜運(yùn)行技術(shù)示意圖；圖2安裝超聲波清洗系統(tǒng)的中空纖維分離膜組件示意圖。
圖1、圖2中1進(jìn)水槽，3、11、14、16、24、26手動(dòng)閥，2、12、17、19、20、22、23氣動(dòng)閥，4出水口，5循環(huán)水出口，6清洗排污口，7進(jìn)水口，8中空纖維分離膜組件，9超聲波發(fā)生器，10控制系統(tǒng)，13流量計(jì)，15出水槽，18反洗泵，21清洗排污口，25進(jìn)水泵，27中空纖維分離膜，28超聲波能量交換器，29電纜，30金屬外殼。
具體實(shí)施例方式
功率為100W的超聲波能量交換器28為例(見圖1)其尺寸是4cm的正方形，有效清洗距離為50cm，超聲波能量交換器28之間的間距不超過10cm。中空纖維分離膜組件8金屬外殼30是不銹鋼材料膜組件外徑不能大于50cm，膜組件長度沒有限定，膜組件越長，則安裝的超聲波能量交換器越多。如果所選用的超聲波能量交換器功率大于100W(或小于100W)，其安裝以及對(duì)膜組件金屬外殼30的要求需進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。
在廢水處理系統(tǒng)中，超聲波清洗中空纖維分離膜組件數(shù)量是根據(jù)廢水處理系統(tǒng)的日處理量確定的，每個(gè)中空纖維分離膜組件8的出水口4，循環(huán)水出口5，清洗排污口6，進(jìn)水口7都并聯(lián)連通。當(dāng)中空纖維分離膜系統(tǒng)運(yùn)行一定時(shí)間后，控制系統(tǒng)10發(fā)出指令，進(jìn)水泵25停止運(yùn)行，反洗泵18運(yùn)行，氣動(dòng)閥2、12、20、22、23關(guān)閉，氣動(dòng)閥17、19打開，將處理后的出水從中空纖維分離膜絲內(nèi)部壓回膜系統(tǒng)中；當(dāng)中空纖維分離膜組件中注滿水溶液后，反洗泵18停止運(yùn)行，氣動(dòng)閥17、19也關(guān)閉；超聲波能量發(fā)生器9發(fā)出的高頻振蕩訊號(hào)通過能量交換器28轉(zhuǎn)換為高頻機(jī)械振動(dòng)波在膜組件中傳遞，使膜表面的污物脫落；隨后超聲波能量發(fā)生器9停止工作，進(jìn)水泵25運(yùn)行，氣動(dòng)閥20、23打開，將脫落后的污物沖出膜系統(tǒng)，至此中空纖維分離膜系統(tǒng)的自動(dòng)清洗過程完成。
本發(fā)明超聲波清洗技術(shù)的工作原理是當(dāng)中空纖維分離膜系統(tǒng)的控制系統(tǒng)10給出清洗指令，超聲波發(fā)生器9發(fā)出高頻振蕩訊號(hào)，該訊號(hào)通過能量交換器28成為高頻機(jī)械振動(dòng)波，該振動(dòng)波通過金屬外殼30傳遞到中空纖維分離膜組件8中，這時(shí)中空纖維膜組件中已經(jīng)充滿水溶液，超聲波在水溶液中疏密相間地向前輻射，溶液中產(chǎn)生數(shù)以萬計(jì)的微氣泡，氣泡在超聲波縱向傳播形成的負(fù)壓區(qū)形成、生長，而在正壓區(qū)迅速閉合，這種“空化”效應(yīng)可形成瞬間高壓，連續(xù)不斷地如“爆炸”一樣沖擊中空纖維膜表面，使中空纖維膜表面附著的污物迅速脫落，從而實(shí)現(xiàn)了中空纖維分離膜自動(dòng)在線清洗。
權(quán)利要求
1.一種中空纖維分離膜超聲波自動(dòng)清洗技術(shù)，其特征是中空纖維分離膜組件(8)的進(jìn)水口(7)通過手動(dòng)閥(24)、氣動(dòng)閥(22)與進(jìn)水泵(25)連通；排污口(6)通過氣動(dòng)閥(20)進(jìn)入清洗排污口(21)；循環(huán)水出口(5)通過手動(dòng)閥(3)、氣動(dòng)閥(2)進(jìn)入進(jìn)水槽(1)；出水口(4)分為兩路一路經(jīng)過氣動(dòng)閥(12)、流量表(13)、手動(dòng)閥(14)進(jìn)入出水槽(15)，出水槽(15)通過手動(dòng)閥(16)、氣動(dòng)閥(17)與反洗泵(18)連通；另一路通過氣動(dòng)閥(19)、手動(dòng)閥(11)與反洗泵(18)連通；超聲波能量交換器(28)安裝于裝有中空纖維分離膜組件(8)的金屬外殼(30)上，電纜(29)將超聲波能量交換器(28)和超聲波能量發(fā)生器(9)連接在一起，形成分體式的超聲波發(fā)生系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波清洗技術(shù)，其特征是中空纖維分離膜組件(8)設(shè)置出水口(4)、循環(huán)水出口(5)、排污口(6)和進(jìn)水口(7)，其內(nèi)部設(shè)置中空纖維分離膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波清洗技術(shù)，其特征是超聲波能量交換器(28)有序地按一定間距豎直排列安裝在中空纖維分離膜組件(8)的金屬外殼(31)上，超聲波能量交換器(28)有絕緣保護(hù)殼。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波清洗技術(shù)，其特征是中空纖維分離膜組件(8)的金屬外殼外殼(30)的形狀為對(duì)稱的正多面體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波清洗技術(shù)，其特征是中空纖維分離膜組件(8)的金屬外殼外殼(30)的制造材料是不銹鋼，也可以是鋁和鋁合金材料。
全文摘要
本發(fā)明屬于一種自動(dòng)清洗技術(shù)，特別涉及超聲波自動(dòng)清洗技術(shù)。它由超聲波發(fā)生器(9)、超聲波能量交換器(28)，以及中空纖維分離膜組件(8)和膜系統(tǒng)配件構(gòu)成。超聲波能量交換器(28)豎直安裝于呈幾何對(duì)稱的金屬外殼(30)上，超聲波能量交換器(28)有絕緣保護(hù)殼。本發(fā)明清洗效果好、裝配簡單、維修方便，可用于污水處理、工業(yè)廢水處理、化工廢液處理、以及重要原料回收的中空纖維分離膜系統(tǒng)的自動(dòng)清洗，也可用于生物濾池、生物濾床的清洗。
文檔編號(hào)B01D65/00GK1701841SQ200410097630
公開日2005年11月30日 申請(qǐng)日期2004年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月23日
發(fā)明者宋來洲, 白明華 申請(qǐng)人:燕山大學(xué)