1.本發(fā)明屬于水處理領(lǐng)域，涉及陶瓷膜的過濾過程控制方法。

背景技術(shù)：

2.目前陶瓷膜多用在工業(yè)物料分離上，過濾過程控制方法主要有恒定壓差過濾、恒定流量過濾或者提供恒定的進(jìn)料壓力、控制初始跨膜壓差的過濾方法。恒定壓差過濾又稱恒壓過濾，是控制跨膜壓差一定，觀察通量變化來判斷膜污染。恒流過濾則是控制流量一定，觀察跨膜壓差的變化來判斷膜污染。但是這兩種方法在過濾過程中需要實時控制泵或者閥門開度來調(diào)節(jié)壓力和流量恒定，實現(xiàn)恒壓恒流的控制過程比較復(fù)雜，需要對泵或者閥門進(jìn)行pid控制調(diào)整，對泵、閥門、電氣和設(shè)備要求比較高，成本高，使用壽命較短。因此一般過濾過程控制的常用方法是泵提供恒定的進(jìn)料壓力，通過調(diào)整閥門開度控制初始跨膜壓差和通量，一般系統(tǒng)穩(wěn)定后不用再調(diào)整。這種方法在過濾過程中，閥門和泵不需實時調(diào)整，隨著過濾的進(jìn)行，跨膜壓差會不斷上升，且通量會不斷下降；經(jīng)過泵反洗等清洗方法處理后，跨膜壓差和通量恢復(fù)一定程度，過濾過程中跨膜壓差和通量呈周期性波動。

3.由于陶瓷膜應(yīng)用于水處理領(lǐng)域時，不宜采用大錯流過濾、高溫清洗等常用于工業(yè)物料分離的成本較高的方法，而通常采用運行成本較低的低膜面流速錯流過濾或者死端過濾。但是由于陶瓷膜納污空間較小，死端過濾或膜面流速比較小的錯流過濾會導(dǎo)致陶瓷膜通道內(nèi)容易發(fā)生濃差極化造成膜污染。這就要求陶瓷膜的過濾方式能夠有效延緩膜組件的污染，陶瓷膜的清洗方式能夠有效恢復(fù)通量和跨膜壓差。但目前，管式陶瓷膜應(yīng)用在水處理領(lǐng)域中時，仍然大多采用控制恒定進(jìn)料壓力、初始跨膜壓差和通量的過濾方法，而管式陶瓷膜的清洗方法也多采用常規(guī)的泵反洗來恢復(fù)跨膜壓差和通量。據(jù)文獻(xiàn)報道和實際應(yīng)用驗證，對于管式陶瓷膜而言，泵反洗壓力比較低，泵反洗時間長，一般30～90s之間，反洗水量大，反洗效果較差，回收率低。泵反洗后跨膜壓差和通量的恢復(fù)效果較差，跨膜壓差會不斷升高，通量會不斷下降，且多次反洗也無法有效恢復(fù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

4.本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供了一種管式陶瓷膜的過濾方法。

5.本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

6.一種管式陶瓷膜的過濾方法，過濾和反洗循環(huán)進(jìn)行；過濾開始時，產(chǎn)水壓力為零；當(dāng)陶瓷膜產(chǎn)水側(cè)及產(chǎn)水管路充滿水后，升高產(chǎn)水壓力，繼續(xù)過濾；過濾結(jié)束后，進(jìn)行反洗，且將陶瓷膜產(chǎn)水側(cè)及產(chǎn)水管路的水全部用于反洗。

7.具體地，所述過濾方法中，過濾和反洗循環(huán)進(jìn)行；過濾開始時，產(chǎn)水壓力為零(因為陶瓷膜產(chǎn)水側(cè)及產(chǎn)水管路無水存在)，跨膜壓差較高，通量較大；當(dāng)陶瓷膜產(chǎn)水側(cè)及產(chǎn)水管路充滿水后，升高產(chǎn)水壓力，跨膜壓差降低，繼續(xù)過濾，產(chǎn)水壓力下降、跨膜壓差升高、通量下降；過濾結(jié)束后，進(jìn)行反洗，且將陶瓷膜產(chǎn)水側(cè)及產(chǎn)水管路的水全部用于陶瓷膜反洗，使

得下一個過濾階段開始時產(chǎn)水壓力為零。

8.在一個優(yōu)選的實施例中，所述過濾方法采用管式陶瓷膜過濾系統(tǒng)，所述管式陶瓷膜過濾系統(tǒng)包括陶瓷膜組件機構(gòu)、進(jìn)水機構(gòu)、底排機構(gòu)、透析液產(chǎn)水機構(gòu)和反洗機構(gòu)；所述進(jìn)水機構(gòu)與所述陶瓷膜組件機構(gòu)連通形成主進(jìn)水管路；所述陶瓷膜組件機構(gòu)與所述底排機構(gòu)連通形成底排管路；所述透析液產(chǎn)水機構(gòu)包括儲水罐和排氣閥，所述陶瓷膜組件與所述儲水罐連通形成所述產(chǎn)水管路，所述排氣閥設(shè)在所述產(chǎn)水管路；所述反洗機構(gòu)包括儲水罐反洗部分，所述儲水罐反洗部分包括空壓機和所述儲水罐，所述空壓機、所述儲水罐與所述陶瓷膜組件連通形成儲水罐反洗管路；

9.過濾開始時，料液經(jīng)所述主進(jìn)水管路進(jìn)入所述陶瓷膜組件，過濾產(chǎn)生的水逐漸充滿陶瓷膜產(chǎn)水側(cè)及所述產(chǎn)水管路的管道和所述儲水罐，在充滿前產(chǎn)水壓力為零；當(dāng)陶瓷膜產(chǎn)水側(cè)及所述產(chǎn)水管路的管道和所述儲水罐充滿水后，通過調(diào)整所述產(chǎn)水管路上的出水調(diào)節(jié)閥開度等方式調(diào)節(jié)所述儲水罐出水以升高產(chǎn)水壓力，繼續(xù)過濾；過濾結(jié)束后，利用所述空壓機進(jìn)行反洗，且將陶瓷膜產(chǎn)水側(cè)、所述產(chǎn)水管路的管道及所述儲水罐內(nèi)的水經(jīng)過所述儲水罐反洗管路全部用于反洗，并經(jīng)所述底排管路排出；隨后通過所述排氣閥排氣，使得下一個過濾階段開始時產(chǎn)水壓力為零。

10.進(jìn)一步地，所述陶瓷膜組件機構(gòu)包括陶瓷膜組件，所述陶瓷膜組件上設(shè)有進(jìn)水接口、濃縮液出口和透析液出口。

11.進(jìn)一步地，所述進(jìn)水機構(gòu)包括料桶、進(jìn)水泵、進(jìn)水閥和旁路出水調(diào)節(jié)閥；所述料桶、進(jìn)水泵與所述陶瓷膜組件的進(jìn)水接口連通形成所述主進(jìn)水管路，所述進(jìn)水閥設(shè)在所述主進(jìn)水管路；所述料桶還與所述進(jìn)水接口連通形成與所述主進(jìn)水管路相并聯(lián)的旁路調(diào)節(jié)管路；所述旁路出水調(diào)節(jié)閥設(shè)在所述旁路調(diào)節(jié)管路。進(jìn)水機構(gòu)增設(shè)了旁路出水調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)進(jìn)水流量和進(jìn)水壓力，不需設(shè)置變頻器，減小了控制系統(tǒng)體積。

12.進(jìn)一步地，所述管式陶瓷膜過濾系統(tǒng)還包括濃縮液上排機構(gòu)，所述濃縮液上排機構(gòu)包括濃縮液排放閥和濃縮液排放調(diào)節(jié)閥；所述陶瓷膜組件的濃縮液出口與所述料桶連通形成濃縮液排放管路，所述濃縮液排放閥和濃縮液排放調(diào)節(jié)閥串聯(lián)設(shè)在所述濃縮液排放管路。濃縮液排放閥可控制系統(tǒng)處于為死端或錯流模式，濃縮液排放調(diào)節(jié)閥可控制錯流流量，從而控制陶瓷膜膜表面流速。

13.進(jìn)一步地，所述底排機構(gòu)包括底部排放閥；所述底部排放閥設(shè)在與所述陶瓷膜組件的進(jìn)水接口連通的所述底排管路。

14.進(jìn)一步地，所述透析液產(chǎn)水機構(gòu)還包括出水調(diào)節(jié)閥和產(chǎn)水閥；所述陶瓷膜組件的透析液出口與所述儲水罐連通形成所述產(chǎn)水管路，所述出水調(diào)節(jié)閥設(shè)在所述產(chǎn)水管路；所述產(chǎn)水閥設(shè)在與所述儲水罐連通的溢流出水管路上；所述溢流出水管路中還設(shè)有若干溢流閥，所述若干溢流閥相互并聯(lián)地設(shè)在所述儲水罐與所述產(chǎn)水閥之間。透析液產(chǎn)水機構(gòu)設(shè)有出水調(diào)節(jié)閥，可調(diào)節(jié)產(chǎn)水壓力和流量，控制跨膜壓差。且產(chǎn)水管路中設(shè)有儲水罐，儲水罐的儲水量可通過溢流閥進(jìn)行液位控制，且設(shè)有空氣壓縮機(空壓機)，通過氣壓將儲水罐的儲水對陶瓷膜進(jìn)行反沖洗，且反洗量可通過溢流閥或反洗時間進(jìn)行控制。采用空壓機的高氣壓儲水罐反洗方式可在進(jìn)氣閥后加裝脈沖裝置進(jìn)行脈沖反洗。同時也可通過泵對陶瓷膜進(jìn)行反洗，存在多種反洗方式。

15.進(jìn)一步地，所述儲水罐反洗部分還包括進(jìn)氣閥和止回閥，所述空壓機、所述儲水罐

與所述陶瓷膜組件的透析液出口連通形成所述儲水罐反洗管路，所述進(jìn)氣閥設(shè)在所述儲水罐反洗管路且位于所述空壓機與所述儲水罐之間；所述止回閥設(shè)在所述儲水罐反洗管路且位于所述進(jìn)氣閥與所述儲水罐之間。

16.進(jìn)一步地，所述反洗機構(gòu)還包括泵反洗部分；所述泵反洗部分包括所述儲水罐、反洗泵和泵反洗閥；所述儲水罐、反洗泵與所述陶瓷膜組件的透析液出口連通形成泵反洗管路，所述泵反洗閥設(shè)在所述泵反洗管路。

17.進(jìn)一步地，還包括控制機構(gòu)，所述控制機構(gòu)分別與所述進(jìn)水機構(gòu)、濃縮液上排機構(gòu)、所述底排機構(gòu)、所述透析液產(chǎn)水機構(gòu)、所述反洗機構(gòu)信號連接。各個泵和閥門均可通過以可編程時間繼電器為核心的控制機構(gòu)進(jìn)行控制，可直接在線進(jìn)行中文編程，可實現(xiàn)對整個過濾系統(tǒng)的自定義控制，便于用戶靈活控制過濾系統(tǒng)。

18.本發(fā)明所述的“高氣壓”指的是5～8bar，高氣壓反洗的壓力大，與泵反洗相比，反洗的水量少，時間短，但是反洗通量高，反洗效果好。

19.本發(fā)明所涉及的設(shè)備、試劑、工藝、參數(shù)等，除有特別說明外，均為常規(guī)設(shè)備、試劑、工藝、參數(shù)等，不再作實施例。

20.需要說明的是，本發(fā)明所涉及的各個裝置單一的處理過程為公知常識，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)上述的描述都可以利用上述裝置完成這些處理過程。本發(fā)明的發(fā)明點在將各個裝置組合使用，故而這些裝置的具體操作步驟不做詳細(xì)描述。

21.本發(fā)明所列舉的所有范圍包括該范圍內(nèi)的所有點值。

22.本發(fā)明所述“左右”等指的是所述范圍或數(shù)值的

±

10％范圍內(nèi)。

23.本發(fā)明的過濾方法中，在陶瓷膜反洗后，陶瓷膜產(chǎn)水側(cè)及產(chǎn)水管路均無透析液留存或僅有少量透析液留存。過濾初期隨著陶瓷膜產(chǎn)水，得到的透析液會逐漸填充產(chǎn)水管路，在充滿之前，產(chǎn)水壓力為0，跨膜壓差接近甚至達(dá)到進(jìn)水壓力，跨膜壓差較高，通量大。而后，當(dāng)陶瓷膜產(chǎn)水側(cè)、產(chǎn)水管路均充滿水后，調(diào)整出水調(diào)節(jié)閥開度使產(chǎn)水管路充滿水憋壓，產(chǎn)水壓力增大直至穩(wěn)定，此時跨膜壓差相對較低。隨著陶瓷膜的污染，產(chǎn)水壓力會逐漸下降，而跨膜壓差逐漸升高，通量逐漸下降。

24.本發(fā)明的過濾方法能夠有效恢復(fù)跨膜壓差和通量的原因推測可能在于：過濾初期短時間較高的跨膜壓差過濾會使污染物在膜面形成濾餅層，但并不致密，不會堵死膜孔，且同時帶來濾餅層過濾效果。高氣壓儲水罐反洗后，疏松的濾餅層容易從膜片剝離，使得反洗后跨膜壓差和通量容易恢復(fù)。

25.而傳統(tǒng)管式陶瓷膜過濾方法難以恢復(fù)跨膜壓差和通量的原因推測可能在于：過濾過程中采用泵反洗后，陶瓷膜產(chǎn)水側(cè)及與產(chǎn)水閥門之間的產(chǎn)水管路仍然充滿了透析液，進(jìn)水泵一啟動，產(chǎn)水側(cè)壓力就會迅速升高，導(dǎo)致初始過濾階段的初始跨膜壓差較低。低壓差過濾時，污染物不能形成疏松的濾餅層，污染物反而會直接堵死膜孔，而后隨著膜污染的加重，會出現(xiàn)跨膜壓差上漲快和通量下降迅速的現(xiàn)象，且由于膜孔堵死，反洗后通量和跨膜壓差也難以恢復(fù)。而本發(fā)明的過濾方法可以概括為“高低跨膜壓差控制法”，即過濾前期短時間進(jìn)行較高跨膜壓差狀態(tài)下過濾，而后管路憋壓，產(chǎn)水壓力變大，跨膜壓差降低，最后隨著膜污染，跨膜壓差增大，但通過高氣壓儲水罐反洗后跨膜壓差和通量容易恢復(fù)，克服了上述問題。

26.本技術(shù)方案與背景技術(shù)相比，它具有如下優(yōu)點：

27.1.與恒壓和恒流過濾方式相比，本發(fā)明的過濾方法對泵、閥門等配套設(shè)備要求較低，電氣控制方式相對比較簡單。

28.2.本發(fā)明將常規(guī)泵反洗方式改為高氣壓儲水罐反洗方式，反洗時間短，一般5～30s之間，高壓力反洗的壓力在5～8bar之間，反洗水量少，回收率高，可至90％以上。

29.3.本發(fā)明的過濾方法為過濾前期短時間進(jìn)行較高跨膜壓差狀態(tài)下過濾，而后過濾過程與泵反洗過濾過程基本一致，同時本發(fā)明的過濾方法能有效延緩膜污染，且反洗后跨膜壓差和通量能夠有效恢復(fù)。

30.4.本發(fā)明的過濾方法通過高氣壓儲水罐實現(xiàn)完全反洗，不需要對現(xiàn)有生產(chǎn)線進(jìn)行大規(guī)模改造即可實現(xiàn)，降低了建設(shè)成本和運行成本。

附圖說明

31.圖1為本發(fā)明實施例的過濾方法中采用的管式陶瓷膜過濾系統(tǒng)的示意圖。

32.圖2為本發(fā)明實施例的過濾方法的不同運行狀態(tài)示意圖，其中圖2a為死端過濾，圖2b為錯流過濾，圖2c為高氣壓儲水罐反洗，圖2d為泵反洗，圖2e為正沖，圖2f為排氣。為便于說明，每個運行狀態(tài)示意圖中未示出控制機構(gòu)；各部件用實線連接的表示泵或閥門開啟，相應(yīng)的部件和管路參與運行；而各部件用虛線連接的表示泵或閥門關(guān)閉，相應(yīng)的部件和管路未參與運行。

33.圖3為本發(fā)明實驗例中高氣壓儲水罐反洗時的通量和跨膜壓差變化情況。

34.圖4為本發(fā)明實驗例中高氣壓儲水罐反洗時的膜比通量變化情況。

35.圖5為本發(fā)明實驗例中泵反洗時的通量和壓差變化情況。

36.圖6為本發(fā)明實驗例中泵反洗時的膜比通量變化情況。

37.圖7為本發(fā)明實驗例中陶瓷膜的電鏡照片，其中a為未使用，無污染層，放大倍數(shù)為2250倍；b為未反洗，可見存在明顯污染層，放大倍數(shù)為4200倍；c為反洗后，無污染層，放大倍數(shù)為20000倍。

38.附圖標(biāo)記：料桶1，進(jìn)水泵2，進(jìn)水閥3，旁路出水調(diào)節(jié)閥4，底部排放閥5，濃縮液排放閥6，濃縮液排放調(diào)節(jié)閥7，排氣閥8，泵反洗閥9，反洗泵10，出水調(diào)節(jié)閥11，儲水罐12，止回閥13，進(jìn)氣閥14，產(chǎn)水閥15，空壓機16，可編程時間繼電器控制系統(tǒng)17；陶瓷膜組件18，進(jìn)水接口/底排接口181，濃縮液出口182，透析液出口183；溢流閥19。

具體實施方式

39.下面結(jié)合附圖和實施例具體說明本發(fā)明的內(nèi)容：

40.請查閱圖1，為本實施例的過濾方法所采用的管式陶瓷膜過濾系統(tǒng)，包括：進(jìn)水機構(gòu)、陶瓷膜組件機構(gòu)、濃縮液上排機構(gòu)、底排機構(gòu)、透析液產(chǎn)水機構(gòu)、反洗機構(gòu)和可編程時間繼電器控制機構(gòu)；上述機構(gòu)及關(guān)聯(lián)的管道配合形成的水路包括主進(jìn)水管路、旁路調(diào)節(jié)管路、濃縮液排放管路、底排管路、產(chǎn)水管路、溢流出水管路、泵反洗管路和高氣壓儲水罐反洗管路。其中：

41.陶瓷膜組件機構(gòu)包括陶瓷膜組件18，陶瓷膜組件18包括陶瓷膜及其外面的殼體，陶瓷膜例如為管式陶瓷膜；陶瓷膜組件18有三個接口：位于底部的進(jìn)水接口181(同時也作為底排接口181)、位于頂部的濃縮液出口182和位于側(cè)面的透析液出口183。由進(jìn)水接口181

進(jìn)入陶瓷膜組件18的料液經(jīng)過陶瓷膜處理凈化后經(jīng)透析液出口183流出，處理過程產(chǎn)生的含有雜質(zhì)的廢液由濃縮液出口182流出。進(jìn)水接口181與進(jìn)水機構(gòu)相連接，也與底排機構(gòu)相連接，可在進(jìn)水機構(gòu)與底排機構(gòu)中切換連通。濃縮液出口182與濃縮液上排機構(gòu)相連接。透析液出口183與透析液產(chǎn)水機構(gòu)相連接。

42.進(jìn)水機構(gòu)包括料桶1、進(jìn)水泵2、進(jìn)水閥3、旁路出水調(diào)節(jié)閥4及關(guān)聯(lián)的管道，其中料桶1、進(jìn)水泵2及陶瓷膜組件18的進(jìn)水接口181通過管道連通，形成主進(jìn)水管路，進(jìn)水閥3設(shè)在進(jìn)水泵2與進(jìn)水接口181之間的管道上，通過進(jìn)水閥3調(diào)節(jié)進(jìn)水，通過進(jìn)水泵2提供進(jìn)水動力；料桶1與進(jìn)水接口181之間還通過另一條獨立于進(jìn)水泵2的管道連通，形成旁路調(diào)節(jié)管路，這條管道與主進(jìn)水管路的接點可以位于進(jìn)水泵2與進(jìn)水閥3之間；旁路出水調(diào)節(jié)閥4設(shè)在旁路調(diào)節(jié)管路的這條管道上。主進(jìn)水管路和旁路調(diào)節(jié)管路相并聯(lián)設(shè)置，旁路出水調(diào)節(jié)閥4開啟后，可將一部分主進(jìn)水管路的水分流并回流至料桶1，從而調(diào)節(jié)進(jìn)水量，可通過調(diào)節(jié)旁路出水調(diào)節(jié)閥4的開度來調(diào)節(jié)進(jìn)水機構(gòu)的進(jìn)水流量和進(jìn)水壓力，不需要增設(shè)變頻器控制泵來調(diào)節(jié)流量，節(jié)約了一定的設(shè)備成本，同時也能夠減小過濾系統(tǒng)體積，減輕控制機構(gòu)的復(fù)雜程度。

43.濃縮液上排機構(gòu)包括濃縮液排放閥6、濃縮液排放調(diào)節(jié)閥7及關(guān)聯(lián)的管道，陶瓷膜組件18的濃縮液出口182與料桶1通過管道連通，形成濃縮液排放管路；濃縮液排放閥6和濃縮液排放調(diào)節(jié)閥7串聯(lián)設(shè)在濃縮液排放管路的管道上。通過濃縮液排放閥6的開閉可以調(diào)節(jié)控制陶瓷膜的過濾方式(錯流或死端)。濃縮液排放閥6開啟時，通過濃縮液排放調(diào)節(jié)閥7的開啟程度可以調(diào)節(jié)控制錯流過濾模式下濃縮液流量和膜面流速。若將濃縮液排放調(diào)節(jié)閥7關(guān)閉，過濾模式也就變成了死端過濾。

44.底排機構(gòu)包括底部排放閥5及關(guān)聯(lián)的管道，陶瓷膜組件18上的底排接口181(即進(jìn)水接口181)連接有排放的管道，形成底排管路；底排管路可以獨立于主進(jìn)水管路；底部排放閥5設(shè)在底排管路的管道上。陶瓷膜組件18反洗時，開啟底部排放閥5，可通過底排機構(gòu)將陶瓷膜膜表面剝離下來的污染物由底排管路排出，使陶瓷膜組件18能夠穩(wěn)定性運行。

45.透析液產(chǎn)水機構(gòu)包括排氣閥8、出水調(diào)節(jié)閥11、儲水罐12、產(chǎn)水閥15及關(guān)聯(lián)的管道，陶瓷膜組件18上的透析液出口183與儲水罐12通過管道連通，形成產(chǎn)水管路，出水調(diào)節(jié)閥11設(shè)在產(chǎn)水管路的管道上，出水調(diào)節(jié)閥11則可以調(diào)節(jié)陶瓷膜組件18產(chǎn)生的透析液的產(chǎn)水流量和出水壓力。產(chǎn)水管路上設(shè)有排氣閥8，在過濾時，防止陶瓷膜組件18產(chǎn)水側(cè)憋壓，可通過排氣閥8進(jìn)行排氣。儲水罐12連接有出水的管道，形成溢流出水管路，產(chǎn)水閥15設(shè)在溢流出水管路的管道上；陶瓷膜透析產(chǎn)水經(jīng)過出水調(diào)節(jié)閥11后會進(jìn)入儲水罐12儲存一定水量，而后經(jīng)溢流出水管路溢流出水，溢流出水由產(chǎn)水閥15控制。其中在溢流出水管路中，還有三個溢流閥19并聯(lián)設(shè)在儲水罐12與產(chǎn)水閥15之間的管道上，三個溢流閥19對應(yīng)儲水罐12內(nèi)不同的水位高度，儲水罐12儲水量可通過這三個并聯(lián)的溢流閥19來控制溢流高度，從而控制儲水量。

46.反洗機構(gòu)包括兩個部分，泵反洗部分和高氣壓儲水罐反洗部分，可自由選擇反洗方式，例如選擇其中一種反洗方式即可。泵反洗部分包括儲水罐12、反洗泵10、泵反洗閥9及關(guān)聯(lián)的管道，儲水罐12、反洗泵10與陶瓷膜組件18上的透析液出口183通過管道連通，形成泵反洗管路，泵反洗閥9設(shè)在泵反洗管路的管道上，并位于反洗泵10與陶瓷膜組件18上的透析液出口183之間。泵反洗時，儲水罐12中的水通過泵反洗管路進(jìn)入陶瓷膜組件18中進(jìn)行反

洗，通過反洗泵10提供反洗動力，通過泵反洗閥9進(jìn)行調(diào)節(jié)。高氣壓儲水罐反洗部分包括空壓機16、進(jìn)氣閥14、止回閥13、儲水罐12及關(guān)聯(lián)的管道，空壓機16、儲水罐12與陶瓷膜組件18上的透析液出口183通過管道連通，形成高氣壓儲水罐反洗管路，進(jìn)氣閥14與止回閥13設(shè)在高氣壓儲水罐反洗管路的管道上，并位于儲水罐12與空壓機16之間。高氣壓儲水罐反洗時，空壓機16提供氣體產(chǎn)生壓力，本實施例之中，空壓機16能夠穩(wěn)定提供5～8bar的氣源，使儲水罐12中的水加壓并通過高氣壓儲水罐反洗管路進(jìn)入陶瓷膜組件18中進(jìn)行反洗，并通過進(jìn)氣閥14進(jìn)行調(diào)節(jié)，止回閥13位于進(jìn)氣閥14與儲水罐12之間，可防止水回流至空壓機16。本實施例之中，泵反洗管路與產(chǎn)水管路可共用部分管道，高氣壓儲水罐反洗管路與產(chǎn)水管路也可共用部分管道。

47.本實施例之中，還包括可編程時間繼電器控制機構(gòu)17，可編程時間繼電器控制機構(gòu)17包括可編程時間繼電器及其他電氣元件，用于控制過濾系統(tǒng)的所有流程狀態(tài)。本實施例之中，可編程時間繼電器控制機構(gòu)17分別與進(jìn)水泵2、進(jìn)水閥3、底部排放閥5、濃縮液排放閥6、排氣閥8、泵反洗閥9、反洗泵10、進(jìn)氣閥14、產(chǎn)水閥15信號連接，相應(yīng)的閥門可以選用電磁閥等，可實現(xiàn)對泵和閥門點對點控制，參照表1控制各個泵與閥門的開閉從而實現(xiàn)不同的過濾方式和清洗方式。當(dāng)然，各個泵和閥門可根據(jù)需要采取手動或通過控制機構(gòu)控制的方式。該可編程時間繼電器控制機構(gòu)17及其與部件的連接及控制方式均為現(xiàn)有技術(shù)?？删幊虝r間繼電器可選用現(xiàn)有技術(shù)中的產(chǎn)品(例如雙元工控，型號：plc08-3f)，可用中文編程，成本較低，控制簡便可靠，易操作，符合系統(tǒng)控制要求，能夠?qū)崿F(xiàn)邏輯、延時和日歷等功能控制，且可隨時通過中文編程修改運行模式。

48.本實施例的過濾系統(tǒng)可進(jìn)一步設(shè)有啟動、停止和強制清洗三個指令按鈕，通過可編程時間繼電器控制機構(gòu)17控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，還可進(jìn)一步設(shè)有指示燈，例如綠燈指示過濾階段，黃燈指示清洗階段，紅燈指示故障。

49.本實施例的過濾系統(tǒng)可運行的工作流程主要包括過濾階段、清洗階段、停機階段和強制清洗階段，通過各個泵與閥門的開閉實現(xiàn)，具體如表1和圖2a～圖2f所示。其中，過濾階段包括死端過濾、錯流過濾，清洗階段包括高氣壓儲水罐反洗、泵反洗、正沖、排氣等。本實施例的過濾系統(tǒng)的正常工作流程(按下啟動按鈕)是清洗階段(黃燈指示)和過濾階段(綠燈指示)循環(huán)工作運行。

50.表1不同運行狀態(tài)下各泵與閥門的狀態(tài)

51.52.1.過濾階段

53.本實施例的過濾系統(tǒng)通過對閥門的控制實現(xiàn)錯流過濾或死端過濾。死端過濾與錯流過濾的區(qū)別在于是否有濃縮液的排放，因而死端過濾可通過控制機構(gòu)直接關(guān)閉濃縮液排放閥6，如表1和圖2a。若是采用錯流過濾模式時，開啟濃縮液排放閥6，可通過調(diào)節(jié)濃縮液排放管路中的濃縮液排放調(diào)節(jié)閥7來控制濃縮液排放流量和壓力，從而控制膜面流速，如表1和圖2b。本實施例之中，濃縮液排放調(diào)節(jié)閥7位于濃縮液排放閥6和料桶1之間，若將濃縮液排放調(diào)節(jié)閥7關(guān)閉，過濾模式也就變成了死端過濾。

54.2.清洗階段

55.本實施例的過濾系統(tǒng)在過濾階段后進(jìn)入清洗階段，清洗階段包含反洗、正沖和排氣，其中反洗過程包含高氣壓儲水罐反洗或泵反洗兩種方式。

56.高氣壓儲水罐反洗：過濾時產(chǎn)水管路包括儲水罐12及關(guān)聯(lián)的管道等會充滿水，而其儲水量可通過溢流出水管路設(shè)置的3個與儲水罐12連接的溢流閥19來控制，反洗時可通過高氣壓將儲水罐12儲存的水量反洗陶瓷膜，并通過底部排放閥5排放，如表1和圖2c。其中空壓機16可以為外設(shè)設(shè)備，設(shè)備接通電源時也將自動啟動，不通過可編程時間繼電器控制機構(gòu)17控制。且該空壓機16能夠穩(wěn)定提供5～8bar的氣源。

57.泵反洗：過濾時產(chǎn)水管路包括儲水罐12及關(guān)聯(lián)的管道等會充滿水，而其儲水罐12將作為反洗泵10的水源，通過泵反洗陶瓷膜，并通過底部排放閥5排放，如表1和圖2d。采用泵反洗方式時，需將產(chǎn)水管路上的出水調(diào)節(jié)閥11關(guān)閉，防止液體回流。

58.正沖過程：如表1和圖2e，在經(jīng)過反洗后，污染物會出現(xiàn)松動，但因為考慮到回收率，反洗水量一般較少，因此可通過正沖方式進(jìn)一步將污染物帶走。

59.排氣過程：如表1和圖2f，此過程只有采用高氣壓儲水罐反洗方式才需在過濾之前進(jìn)行排氣，因為高氣壓儲水罐反洗后導(dǎo)致產(chǎn)水管路和儲水罐12無水充滿氣體，若未進(jìn)行排氣操作，則可能因氣體憋壓導(dǎo)致開始過濾時無法順暢產(chǎn)水。

60.本實施例的過濾方法可概括為高低跨膜壓差控制法，具體如下：

61.清洗階段：采用高氣壓儲水罐反洗方式，通過空壓機16提供壓力，將產(chǎn)水管路的儲水罐12及相應(yīng)的管道中的透析液(透析液即經(jīng)過陶瓷膜過濾處理后的水)以及陶瓷膜產(chǎn)水側(cè)的透析液全部用于陶瓷膜的反洗。這樣，在反洗結(jié)束后，陶瓷膜產(chǎn)水側(cè)、產(chǎn)水管路的管道和儲水罐12中無透析液留存或僅有極少量的透析液留存。排氣以便后續(xù)產(chǎn)水的進(jìn)行。

62.過濾階段：可以根據(jù)需要選用死端過濾或錯流過濾。進(jìn)水泵2啟動后，過濾開始，在陶瓷膜產(chǎn)水側(cè)、產(chǎn)水管路的管道和儲水罐12被陶瓷膜處理產(chǎn)生的透析液充滿之前，產(chǎn)水壓力為0，此時跨膜壓差較高，通量大。而當(dāng)陶瓷膜產(chǎn)水側(cè)、產(chǎn)水管路的管道和儲水罐12充滿水，且透析液流出產(chǎn)水閥15后，通過調(diào)節(jié)出水調(diào)節(jié)閥11開度使產(chǎn)水側(cè)憋壓，產(chǎn)水壓力上升，此時跨膜壓差降低。隨著產(chǎn)水的進(jìn)行，陶瓷膜逐漸污染，產(chǎn)水壓力會緩慢下降，跨膜壓差升高，通量下降；過濾階段結(jié)束后再進(jìn)入清洗階段通過反洗恢復(fù)跨膜壓差和通量。

63.通常情況下，清洗階段和過濾階段循環(huán)工作運行。根據(jù)需要運行停機階段和強制清洗階段。

64.本發(fā)明采用高氣壓儲水罐反洗，反洗水量取決于儲水罐12內(nèi)的儲水量和反洗時間，可通過溢流閥19控制儲水罐12內(nèi)水量，通過與空壓機16相連的進(jìn)氣閥14的開閉來控制反洗水量。若是儲水量比較小和/或反洗時間相對比較長，可以將儲水罐12、產(chǎn)水管路的管

道甚至陶瓷膜產(chǎn)水側(cè)的透析液全部用于反洗，實現(xiàn)上述的初始過濾階段產(chǎn)水壓力為零、初始跨膜壓差最大甚至接近進(jìn)水壓力的過濾方式。當(dāng)然，根據(jù)需要，例如在陶瓷膜的污染不嚴(yán)重時，也可將陶瓷膜產(chǎn)水側(cè)、產(chǎn)水管路的管道和儲水罐12充滿的透析液部份保留。

65.實驗例

66.利用上述過濾系統(tǒng)和過濾方法進(jìn)行實驗測試，實驗廢水由三達(dá)公司污水站mbr池稀釋而成的模擬廢水，模擬廢水濁度控制在60～70ntu左右，運行時無濃水端排放，為死端過濾方式。

67.采用高氣壓儲水罐反洗方式，過濾周期為30min，過濾結(jié)束后進(jìn)入清洗階段。過濾開始，進(jìn)水壓力穩(wěn)定在2.0bar左右，會有一定波動。每個周期第一個取樣點為從儲水罐12流出的第一滴水的時間，第一滴水流出前，產(chǎn)水側(cè)壓力為零，初始跨膜壓差較高，甚至近似于進(jìn)水壓力；第一滴水流出后立即調(diào)整出水調(diào)節(jié)閥11開度，使產(chǎn)水側(cè)憋壓，產(chǎn)水壓力上升使得跨膜壓差降低至30kpa左右，而后倒計時25min、20min、15min、10min、5min取樣，因此每個周期共有6個取樣點。

68.作為對比地，采用泵反洗方式，泵反洗方式中，反洗后陶瓷膜產(chǎn)水側(cè)、產(chǎn)水管路的管道和儲水罐12仍然充滿水，初始跨膜壓差不可能過高。將進(jìn)水壓力穩(wěn)定在2.0bar左右，開始產(chǎn)水時調(diào)整出水調(diào)節(jié)閥11開度，調(diào)整產(chǎn)水壓力，將初始跨膜壓差控制在23kpa，間隔5min取樣，取樣點為倒計時30min、25min、20min、15min、10min、5min。

69.結(jié)果顯示：泵反洗時間60s，反洗壓力1.4～1.5bar，反洗通量800～1000lmh，回收率15％～30％。高氣壓儲水罐反洗時間5～25s，氣洗壓力5～8bar，反洗通量1500～3000lmh，回收率可達(dá)90％以上。因此高氣壓儲水罐反洗比泵反洗的回收率更高。兩種清洗方式不影響產(chǎn)水效果，產(chǎn)水濁度均低于1.0ntu。

70.表2高氣壓儲水罐反洗方式過濾過程的檢測數(shù)據(jù)

[0071][0072]

表3高氣壓儲水罐反洗方式反洗過程的檢測數(shù)據(jù)

[0073] 反洗水量(ml)反洗時間(s)反洗通量(lmh)反洗壓力(mpa)第一周期2201220500.5941第二周期2251025160.6457第三周期2301517150.5012第四周期2201417570.537

[0074]

表4泵反洗方式過濾過程的檢測數(shù)據(jù)

[0075][0076]

表5泵反洗方式反洗過程的檢測數(shù)據(jù)

[0077] 反洗水量(ml)反洗時間(s)反洗通量(lmh)反洗壓力(mpa)第一周期530609880.15第二周期523609750.15第三周期512609540.14第四周期534609950.15

[0078]

如表2至表5以及圖3至圖6所示，由高氣壓儲水罐反洗方式和泵反洗方式的通量、跨膜壓差和膜比通量實驗結(jié)果對比可知，泵反洗后，控制初始跨膜壓差在23kpa時，而后周期內(nèi)跨膜壓差逐漸上漲，通量下降。運行四個周期后，通量低于50lmh，且一個周期內(nèi)跨膜壓差會增加到100kpa，增長范圍大，且由膜比通量可知，周期內(nèi)膜比通量下降速度快(2.5～0.5)，周期之間呈現(xiàn)下降趨勢。而高氣壓儲水罐反洗，最初較高壓差運行，跨膜壓差2bar左右，而后調(diào)節(jié)跨膜壓差至30kpa，周期內(nèi)通量下降，跨膜壓差上升，上升較為緩慢。運行四個

周期后，通量高于50lmh，且一個周期內(nèi)跨膜壓差比較穩(wěn)定，不會出現(xiàn)大幅增長，而且膜比通量波動較小，下降幅度小(3.5～1.5)。

[0079]

取兩根陶瓷膜進(jìn)行電鏡表征，1根為過濾30min后未反洗，另一個則為過濾30min后進(jìn)行高氣壓儲水罐反洗。如圖7，未反洗陶瓷膜截面形成一層污染層，經(jīng)反洗后而陶瓷膜截面無明顯可見的污染層。由電鏡表征結(jié)果可知，高氣壓儲水罐反洗方式對去除污染物和恢復(fù)通量壓差有一定的效果。

[0080]

因此，采用高低跨膜壓差控制法(高氣壓儲水罐反洗)與初始跨膜壓差控制法(泵反洗)相比，運行的通量會更大，跨膜壓差、通量較為穩(wěn)定，因此膜比通量更為穩(wěn)定，波動性更小，能提高回收率，且在此種控制方式運行下，管式陶瓷膜抗污染性更強。

[0081]

以上所述，僅為本發(fā)明較佳實施例而已，故不能依此限定本發(fā)明實施的范圍，即依本發(fā)明專利范圍及說明書內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明涵蓋的范圍內(nèi)。技術(shù)特征：

1.一種管式陶瓷膜的過濾方法，其特征在于：過濾和反洗循環(huán)進(jìn)行；過濾開始時，產(chǎn)水壓力為零；當(dāng)陶瓷膜產(chǎn)水側(cè)及產(chǎn)水管路充滿水后，升高產(chǎn)水壓力，繼續(xù)過濾；過濾結(jié)束后，進(jìn)行反洗，且將陶瓷膜產(chǎn)水側(cè)及產(chǎn)水管路的水全部用于反洗。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管式陶瓷膜的過濾方法，其特征在于：所述過濾方法采用管式陶瓷膜過濾系統(tǒng)，所述管式陶瓷膜過濾系統(tǒng)包括陶瓷膜組件機構(gòu)、進(jìn)水機構(gòu)、底排機構(gòu)、透析液產(chǎn)水機構(gòu)和反洗機構(gòu)；所述進(jìn)水機構(gòu)與所述陶瓷膜組件機構(gòu)連通形成主進(jìn)水管路；所述陶瓷膜組件機構(gòu)與所述底排機構(gòu)連通形成底排管路；所述透析液產(chǎn)水機構(gòu)包括儲水罐和排氣閥，所述陶瓷膜組件與所述儲水罐連通形成所述產(chǎn)水管路，所述排氣閥設(shè)在所述產(chǎn)水管路；所述反洗機構(gòu)包括儲水罐反洗部分，所述儲水罐反洗部分包括空壓機和所述儲水罐，所述空壓機、所述儲水罐與所述陶瓷膜組件連通形成儲水罐反洗管路；過濾開始時，料液經(jīng)所述主進(jìn)水管路進(jìn)入所述陶瓷膜組件，當(dāng)陶瓷膜產(chǎn)水側(cè)及所述產(chǎn)水管路的管道和所述儲水罐充滿水后，通過調(diào)整所述儲水罐出水以升高產(chǎn)水壓力，繼續(xù)過濾；過濾結(jié)束后，利用所述空壓機進(jìn)行反洗，且將陶瓷膜產(chǎn)水側(cè)、所述產(chǎn)水管路的管道及所述儲水罐內(nèi)的水經(jīng)過所述儲水罐反洗管路全部用于反洗，并經(jīng)所述底排管路排出；隨后通過所述排氣閥排氣。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的管式陶瓷膜的過濾方法，其特征在于：所述陶瓷膜組件機構(gòu)包括陶瓷膜組件，所述陶瓷膜組件上設(shè)有進(jìn)水接口、濃縮液出口和透析液出口。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的管式陶瓷膜的過濾方法，其特征在于：所述進(jìn)水機構(gòu)包括料桶、進(jìn)水泵、進(jìn)水閥和旁路出水調(diào)節(jié)閥；所述料桶、進(jìn)水泵與所述陶瓷膜組件的進(jìn)水接口連通形成所述主進(jìn)水管路，所述進(jìn)水閥設(shè)在所述主進(jìn)水管路；所述料桶還與所述進(jìn)水接口連通形成與所述主進(jìn)水管路相并聯(lián)的旁路調(diào)節(jié)管路；所述旁路出水調(diào)節(jié)閥設(shè)在所述旁路調(diào)節(jié)管路。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的管式陶瓷膜的過濾方法，其特征在于：所述管式陶瓷膜過濾系統(tǒng)還包括濃縮液上排機構(gòu)，所述濃縮液上排機構(gòu)包括濃縮液排放閥和濃縮液排放調(diào)節(jié)閥；所述陶瓷膜組件的濃縮液出口與所述料桶連通形成濃縮液排放管路，所述濃縮液排放閥和濃縮液排放調(diào)節(jié)閥串聯(lián)設(shè)在所述濃縮液排放管路。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的管式陶瓷膜的過濾方法，其特征在于：所述底排機構(gòu)包括底部排放閥；所述底部排放閥設(shè)在與所述陶瓷膜組件的進(jìn)水接口連通的所述底排管路。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的管式陶瓷膜的過濾方法，其特征在于：所述透析液產(chǎn)水機構(gòu)還包括出水調(diào)節(jié)閥和產(chǎn)水閥；所述陶瓷膜組件的透析液出口與所述儲水罐連通形成所述產(chǎn)水管路，所述出水調(diào)節(jié)閥設(shè)在所述產(chǎn)水管路；所述產(chǎn)水閥設(shè)在與所述儲水罐連通的溢流出水管路上；所述溢流出水管路中還設(shè)有若干溢流閥，所述若干溢流閥相互并聯(lián)地設(shè)在所述儲水罐與所述產(chǎn)水閥之間。8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的管式陶瓷膜的過濾方法，其特征在于：所述儲水罐反洗部分還包括進(jìn)氣閥和止回閥，所述空壓機、所述儲水罐與所述陶瓷膜組件的透析液出口連通形成所述儲水罐反洗管路，所述進(jìn)氣閥設(shè)在所述儲水罐反洗管路且位于所述空壓機與所述儲水罐之間；所述止回閥設(shè)在所述儲水罐反洗管路且位于所述進(jìn)氣閥與所述儲水罐之間。9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的管式陶瓷膜的過濾方法，其特征在于：所述反洗機構(gòu)還包括泵反洗部分；所述泵反洗部分包括所述儲水罐、反洗泵和泵反洗閥；所述儲水罐、反洗泵與所

述陶瓷膜組件的透析液出口連通形成泵反洗管路，所述泵反洗閥設(shè)在所述泵反洗管路。10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的管式陶瓷膜的過濾方法，其特征在于：還包括控制機構(gòu)，所述控制機構(gòu)分別與所述進(jìn)水機構(gòu)、濃縮液上排機構(gòu)、所述底排機構(gòu)、所述透析液產(chǎn)水機構(gòu)、所述反洗機構(gòu)信號連接。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種管式陶瓷膜的過濾方法，為一種高低跨膜壓差控制方法，過濾初期在較高的跨膜壓差和較大通量下過濾，隨后升高產(chǎn)水壓力，跨膜壓差降低，隨著過濾的進(jìn)行，產(chǎn)水壓力會逐漸下降，而跨膜壓差逐漸升高，通量逐漸下降，再通過反洗恢復(fù)跨膜壓差和通量。本發(fā)明的過濾方法對配套設(shè)備要求較低，控制方式相對簡單，且能有效延緩膜污染，反洗后跨膜壓差和通量能夠有效恢復(fù)。夠有效恢復(fù)。夠有效恢復(fù)。

技術(shù)研發(fā)人員：陳柏義 黃鳳祥 周海濱 姚萌 洪昱斌 方富林 藍(lán)偉光

受保護(hù)的技術(shù)使用者：三達(dá)膜科技（廈門）有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2020.09.25

技術(shù)公布日：2022/3/29