申请日2020.12.18
公开（公告）日2021.04.16
IPC分类号C02F1/44; C02F1/52
摘要
本发明涉及水处理技术领域，具体为一种陶瓷膜设备双模式水处理系统及方法。一种陶瓷膜设备双模式水处理方法，包括检测原水的水质浊度，当原水的水质浊度小于设定值时，使用全量过滤模式，当原水的水质浊度大于等于设定值时，使用错流过滤模式；所述全量过滤模式包括，往原水箱内注入原水，开启陶瓷膜组件进水阀和清水罐产水阀，开启增压泵，开启絮凝剂计量泵，关闭错流自动阀，通过陶瓷膜组件进行原水过滤并将过滤后的清水存储在清水罐。本申请系统及方法通过双模式转换能够提高原水的浊度耐受性，能够延长陶瓷膜组件在高浊度原水情况下的反冲洗周期；通过气水联合的反冲洗方式能够使陶瓷膜的通量全量恢复，能够有效延长陶瓷膜组件的反冲洗周期。
权利要求书
1.一种陶瓷膜设备双模式水处理方法，其特征在于：包括检测原水的水质浊度，当原水的水质浊度小于设定值时，使用全量过滤模式，当原水的水质浊度大于等于设定值时，使用错流过滤模式；
所述全量过滤模式包括，
往原水箱（1）内注入原水，开启陶瓷膜组件进水阀（6）和清水罐产水阀（13），开启增压泵（3），开启絮凝剂计量泵（26），关闭错流自动阀（28），通过陶瓷膜组件（17）进行原水过滤并将过滤后的清水存储在清水罐（12）；
所述错流过滤模式包括，
往原水箱（1）内注入原水，开启陶瓷膜组件进水阀（6）和清水罐产水阀（13），开启增压泵（3），开启絮凝剂计量泵（26），开启错流自动阀（28）和错流调节阀（27），通过错流调节阀（27）调节好定额流量，通过陶瓷膜组件（17）进行原水过滤并将过滤后的清水存储在清水罐（12）。
2.根据权利要求1所述的一种陶瓷膜设备双模式水处理方法，其特征在于：所述全量过滤模式及所述错流过滤模式均还包括
当陶瓷膜组件（17）的膜通量小于设定值时，关闭增压泵（3），关闭膜组件进水阀（6）和清水罐产水阀（13）；开启气水联合反洗进气减压阀（23）和气水联合反洗进气阀（22）以使压缩气体注入清水罐（12），当压缩气体与清水罐（12）中的清水充分混合形成溶气水后，打开陶瓷膜组件排放阀（8）以使溶气水流经陶瓷膜组件产水口（10）、陶瓷膜组件进水口（18）后由陶瓷膜组件排放阀（8）排出；持续一定时间后，关闭气水联合反洗进气阀（22），开启气吹减压阀（20）和气吹阀（19）以使压缩气体由陶瓷膜组件浓水口（16）进入后同污水一同从陶瓷膜组件进水口（18）、陶瓷膜组件排放阀（8）排出；持续一定时间后，关闭气吹阀（19）和陶瓷膜组件排放阀（8）。
3.根据权利要求1所述的一种陶瓷膜设备双模式水处理方法，其特征在于：所述全量过滤模式及所述错流过滤模式均还包括
通过粗过滤器（2）对原水进行初步过滤。
4.根据权利要求1所述的一种陶瓷膜设备双模式水处理方法，其特征在于：所述全量过滤模式及所述错流过滤模式均还包括
通过管道混合器（4）将絮凝剂与原水充分混合以形成大颗粒絮体。
5.根据权利要求1所述的一种陶瓷膜设备双模式水处理方法，其特征在于：所述全量过滤模式及所述错流过滤模式均还包括
通过管道视镜（5）观察絮凝剂与原水的混合情况。
6.一种陶瓷膜设备双模式水处理系统，其特征在于：包括
原水箱（1），用于装待过滤的原水；
增压泵（3），通过管道与所述原水箱（1）的出口连接，用于给原水提供一定的压力；
絮凝剂计量泵（26），与所述增压泵（3）出口处的管道连接，用于往增压泵（3）出口处的管道中投放絮凝剂；
陶瓷膜组件进水阀（6），通过管道与所述增压泵（3）的出口连接；
陶瓷膜组件（17），包括陶瓷膜组件进水口（18）、陶瓷膜组件产水口（10）和陶瓷膜组件浓水口（16），所述陶瓷膜组件进水口（18）通过管道与所述陶瓷膜组件进水阀（6）的出口连接，用于过滤原水；
清水罐（12），一罐口通过管道与所述陶瓷膜组件产水口（10）连接，用于存储清水；
清水罐产水阀（13），通过管道与所述清水罐（12）的另一罐口连接；
错流自动阀（28），一阀口通过管道与所述陶瓷膜组件浓水口（16）连接；
错流调节阀（27），通过管道与所述错流自动阀（28）的另一阀口连接；
PLC控制端，与所述陶瓷膜组件进水阀（6）、清水罐产水阀（13）、错流自动阀（28）及错流调节阀（27）、增压泵（3）、絮凝剂计量泵（26）连接；
水质浊度检测器，设于所述原水箱（1）并与所述PLC控制端连接。
7.根据权利要求6所述的一种陶瓷膜设备双模式水处理系统，其特征在于：还包括
储气罐（25），用于存储压缩气体；
气水联合反洗进气减压阀（23），通过管道与所述储气罐（25）的出口连接；
气水联合反洗进气阀（22），一阀口通过管道与所述气水联合反洗进气减压阀（23）的出口连接、另一阀口通过管道与所述清水罐（12）与清水罐产水阀（13）连接的罐口连接；
气吹减压阀（20），通过管道与所述储气罐（25）的出口连接；
气吹阀（19），一阀口通过管道与所述气吹减压阀（20）的出口连接、另一阀口通过管道与所述陶瓷膜组件浓水口（16）连接；
陶瓷膜组件排放阀（8），通过管道与所述陶瓷膜组件进水口（18）连接；
所述气水联合反洗进气减压阀（23）、气水联合反洗进气阀（22）、气吹减压阀（20）、气吹阀（19）均与所述PLC控制端连接。
8.根据权利要求6所述的一种陶瓷膜设备双模式水处理系统，其特征在于：还包括
粗过滤器（2），通过管道与所述原水箱（1）的出口、增压泵（3）的进口连接，用于对原水进行初步过滤；
管道混合器（4），通过管道与所述增压泵（3）的出口连接，用于将絮凝剂与原水充分混合以形成大颗粒絮体；
管道视镜（5），通过管道与所述管道混合器（4）的出口连接，用于观察絮凝剂与原水的混合情况。
9.根据权利要求6所述的一种陶瓷膜设备双模式水处理系统，其特征在于：所述陶瓷膜组件（17）包括
陶瓷膜元件，包括圆管式芯体（7-11）和围绕所述圆管式芯体（7-11）设置的扇环状芯体（7-12）；
芯体安装板，轴向一端设有与所述圆管式芯体（7-11）对接的圆形槽（7-21）、与所述扇环状芯体（7-12）对接的扇环形槽（7-22），轴向另一端沿其边缘设有一圈安装凸起（7-23），所述圆形槽（7-21）、扇环形槽（7-22）的底部设有贯穿所述芯体安装板的过水孔（7-24）；
端盖（7-3），设有所述陶瓷膜组件进水口（18）或陶瓷膜组件浓水口（16），内部还设有一圈支撑体（7-31），所述支撑体（7-31）与所述端盖（7-3）的内周壁形成允许所述安装凸起（7-23）插入的安装槽（7-32）；
外壳（7-4），轴向两端与所述端盖（7-3）连接且壳壁设有所述陶瓷膜组件产水口（10）；
所述外壳（7-4）的轴向两端均设有一圈连接板（7-42），所述连接板（7-42）设有连接孔（7-43）；所述端盖（7-3）设有一圈对接板（7-34），所述对接板（7-34）设有对接孔（7-35），所述对接孔（7-35）与所述连接孔（7-43）通过螺栓件装配连接；所述连接板（7-42）与所述对接板（7-34）接触侧设有密封圈容置槽一，所述对接板（7-34）设有与所述密封圈容置槽一装配连接的密封圈容置槽二，所述密封圈容置槽一与所述密封圈容置槽二内设有一密封圈；
所述圆形槽（7-21）与所述圆管式芯体（7-11）的连接缝隙、所述扇环形槽（7-22）与所述扇环状芯体（7-12）的连接缝隙均设有密封胶体；所述端盖（7-3）的内周壁与所述芯体安装板外周壁之间的连接缝隙设有密封胶体。
10.根据权利要求9所述的一种陶瓷膜设备双模式水处理系统，其特征在于：多个所述扇环状芯体（7-12）呈环状排列设置以形成环状芯体组；每一所述陶瓷膜元件包括多个所述环状芯体组；每一所述环状芯体组内的所述扇环状芯体（7-12）结构相同，每一所述扇环状芯体（7-12）包括沿环形扭曲设置的弧形部（7-121）以及设于所述弧形部轴向两端的直体部（7-122）；每一所述扇环状芯体（7-12）的两所述直体部（7-122）错开一个所述扇环形槽（7-22）设置。
说明书
一种陶瓷膜设备双模式水处理系统及方法
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，具体为一种陶瓷膜设备双模式水处理系统及方法。
背景技术
陶瓷膜过滤技术是近年来水体深度处理的主流技术，因其特有的过滤精度，在净水领域、污水领域得到广泛的应用。陶瓷膜组件的工作原理是截留原水中的有机物、胶体物质、无机物质、泥沙颗粒物质、微生物等，随着过滤时间的累积，膜表面的截留物越来越多，导致膜过滤通量下降，设备的产水量就减少。
因为原水的水源有河流、湖泊、山塘、山间溪流、涌泉等多种类型，水质成分也比较多样化，所以现有的陶瓷膜过滤设备只能针对相应的应用场合去设计运行工艺，当水源水质出现波动，如遇到暴雨或山洪，水源水质发生较大变化（原水浊度由原来的＜10NTU，变为＞200NTU）时，陶瓷膜设备如果还按照原有的工艺运行，就会导致膜表面污堵迅速，在短期过滤后即需要反冲洗，使得设备的产水效率极低。
申请号为CN201620731766.1的专利公开了一种具有反冲洗功能的陶瓷膜过滤装置，其包括储液罐、陶瓷膜过滤器、循环泵、反冲罐、进气管、排气管、单向阀、气动阀、反冲洗管和排空管，该陶瓷膜过滤装置能够对陶瓷膜过滤器进行在线反冲洗，提高了反冲洗效率，进而间接提高了设备的产水效率，但是其并没有从本质上解决陶瓷膜过滤设备应对水源水质大幅度波动而导致膜表面迅速污堵的问题。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提出了一种陶瓷膜设备双模式水处理系统及方法，能够根据水源水质大幅度波动的情况灵活调整过滤模式，从而提高陶瓷膜设备的使用效率和产水效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种陶瓷膜设备双模式水处理方法，包括检测原水的水质浊度，当原水的水质浊度小于设定值时，使用全量过滤模式，当原水的水质浊度大于等于设定值时，使用错流过滤模式；
所述全量过滤模式包括，
往原水箱内注入原水，开启陶瓷膜组件进水阀和清水罐产水阀，开启增压泵，开启絮凝剂计量泵，关闭错流自动阀，通过陶瓷膜组件进行原水过滤并将过滤后的清水存储在清水罐；
所述错流过滤模式包括，
往原水箱内注入原水，开启陶瓷膜组件进水阀和清水罐产水阀，开启增压泵，开启絮凝剂计量泵，开启错流自动阀和错流调节阀，通过错流调节阀调节好定额流量，通过陶瓷膜组件进行原水过滤并将过滤后的清水存储在清水罐。
本申请方法能够根据原水的水质浊度采用全量过滤模式或错流过滤模式进行过滤，可提高陶瓷膜组件的适用性，具有灵活可调节的特点，同时也降低了陶瓷膜污染的风险，提高了设备的制水效率。
作为优选，所述全量过滤模式及所述错流过滤模式均还包括
当陶瓷膜组件的膜通量小于设定值时，关闭增压泵，关闭膜组件进水阀和清水罐产水阀；开启气水联合反洗进气减压阀和气水联合反洗进气阀以使压缩气体注入清水罐，当压缩气体与清水罐中的清水充分混合形成溶气水后，打开陶瓷膜组件排放阀以使溶气水流经陶瓷膜组件产水口、陶瓷膜组件进水口后由陶瓷膜组件排放阀排出；持续一定时间后，关闭气水联合反洗进气阀，开启气吹减压阀和气吹阀以使压缩气体由陶瓷膜组件浓水口进入后同污水一同从陶瓷膜组件进水口、陶瓷膜组件排放阀排出；持续一定时间后，关闭气吹阀和陶瓷膜组件排放阀。
作为优选，所述全量过滤模式及所述错流过滤模式均还包括
通过粗过滤器对原水进行初步过滤。
作为优选，所述全量过滤模式及所述错流过滤模式均还包括
通过管道混合器将絮凝剂与原水充分混合以形成大颗粒絮体。
作为优选，所述全量过滤模式及所述错流过滤模式均还包括
通过管道视镜观察絮凝剂与原水的混合情况。
一种陶瓷膜设备双模式水处理系统，包括
原水箱，用于装待过滤的原水；
增压泵，通过管道与所述原水箱的出口连接，用于给原水提供一定的压力；
絮凝剂计量泵，与所述增压泵出口处的管道连接，用于往增压泵出口处的管道中投放絮凝剂；
陶瓷膜组件进水阀，通过管道与所述增压泵的出口连接；
陶瓷膜组件，包括陶瓷膜组件进水口、陶瓷膜组件产水口和陶瓷膜组件浓水口，所述陶瓷膜组件进水口通过管道与所述陶瓷膜组件进水阀的出口连接，用于过滤原水；
清水罐，一罐口通过管道与所述陶瓷膜组件产水口连接，用于存储清水；
清水罐产水阀，通过管道与所述清水罐的另一罐口连接；
错流自动阀，一阀口通过管道与所述陶瓷膜组件浓水口连接；
错流调节阀，通过管道与所述错流自动阀的另一阀口连接；
PLC控制端，与所述陶瓷膜组件进水阀、清水罐产水阀、错流自动阀及错流调节阀、增压泵、絮凝剂计量泵连接；
水质浊度检测器，设于所述原水箱并与所述PLC控制端连接。
本申请陶瓷膜设备双模式水处理系统，一方面可提高原水的浊度耐受性，由原来的50NTU上限提升至1000NTU，提高了设备的适用性；另一方面在高浊度原水情况下，反洗周期延长，由原来的20min延长至60min，且产水量提高，由原来的设计值的10%提高至设计值的50%以上；另外陶瓷膜设备制水率由原来的80%提高至95%以上。
作为优选，还包括
储气罐，用于存储压缩气体；
气水联合反洗进气减压阀，通过管道与所述储气罐的出口连接；
气水联合反洗进气阀，一阀口通过管道与所述气水联合反洗进气减压阀的出口连接、另一阀口通过管道与所述清水罐）与清水罐产水阀连接的罐口连接；
气吹减压阀，通过管道与所述储气罐的出口连接；
气吹阀，一阀口通过管道与所述气吹减压阀的出口连接、另一阀口通过管道与所述陶瓷膜组件浓水口连接；
陶瓷膜组件排放阀，通过管道与所述陶瓷膜组件进水口连接；
所述气水联合反洗进气减压阀、气水联合反洗进气阀、气吹减压阀、气吹阀均与所述PLC控制端连接。
作为优选，还包括
粗过滤器，通过管道与所述原水箱的出口、增压泵的进口连接，用于对原水进行初步过滤；
管道混合器，通过管道与所述增压泵的出口连接，用于将絮凝剂与原水充分混合以形成大颗粒絮体；
管道视镜，通过管道与所述管道混合器的出口连接，用于观察絮凝剂与原水的混合情况。
作为优选，所述陶瓷膜组件包括
陶瓷膜元件，包括圆管式芯体和围绕所述圆管式芯体设置的扇环状芯体；
芯体安装板，轴向一端设有与所述圆管式芯体对接的圆形槽、与所述扇环状芯体对接的扇环形槽，轴向另一端沿其边缘设有一圈安装凸起，所述圆形槽、扇环形槽的底部设有贯穿所述芯体安装板的过水孔；
端盖，设有所述陶瓷膜组件进水口或陶瓷膜组件浓水口，内部还设有一圈支撑体，所述支撑体与所述端盖的内周壁形成允许所述安装凸起插入的安装槽；
外壳，轴向两端与所述端盖连接且壳壁设有所述陶瓷膜组件产水口；
所述外壳的轴向两端均设有一圈连接板，所述连接板设有连接孔；所述端盖设有一圈对接板，所述对接板设有对接孔，所述对接孔与所述连接孔通过螺栓件装配连接；所述连接板与所述对接板接触侧设有密封圈容置槽一，所述对接板设有与所述密封圈容置槽一装配连接的密封圈容置槽二，所述密封圈容置槽一与所述密封圈容置槽二内设有一密封圈；
所述圆形槽与所述圆管式芯体的连接缝隙、所述扇环形槽与所述扇环状芯体的连接缝隙均设有密封胶体；所述端盖的内周壁与所述芯体安装板外周壁之间的连接缝隙设有密封胶体。
作为优选，多个所述扇环状芯体呈环状排列设置以形成环状芯体组；每一所述陶瓷膜元件包括多个所述环状芯体组；每一所述环状芯体组内的所述扇环状芯体结构相同，每一所述扇环状芯体包括沿环形扭曲设置的弧形部以及设于所述弧形部轴向两端的直体部；每一所述扇环状芯体的两所述直体部错开一个所述扇环形槽设置。
有益效果
本申请陶瓷膜设备双模式水处理系统及方法，通过双模式转换能够提高原水的浊度耐受性，从而提高陶瓷膜组件的适用性，还能够延长陶瓷膜组件在高浊度原水情况下的反冲洗周期；通过气水联合的反冲洗方式能够使陶瓷膜的通量全量恢复，能够有效延长陶瓷膜组件的反冲洗周期，从而提高陶瓷膜组件的产水量和制水效率；另外，本申请对陶瓷膜组件的结构进行了改进，有效提高了陶瓷膜的过滤效率。
（发明人：王小鹏;孙若鹏;冯强;卿厚丁;汤鸿伟）
