專利名稱：中空纖維分離膜超聲波自動(dòng)清洗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于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
本實(shí)用新型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)。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用技術(shù)方案是超聲波能量交換器安裝于裝有中空纖維分離膜組件的不銹鋼外殼上，超聲波能量交換器外面有絕緣的保護(hù)殼，為了便于安裝能量交換器和保證理想的清洗效果，不銹鋼外殼呈幾何對稱的正多面體；用電纜將超聲波能量交換器和能量發(fā)生器連接在一起，形成分體式的超聲波發(fā)生系統(tǒng)。超聲波能量交換器豎直安裝在不銹鋼外殼上，當(dāng)控制系統(tǒng)給超聲波能量發(fā)生器指令，超聲波發(fā)生器的高頻訊號(hào)通過超聲波能量交換器成為高頻機(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)超聲波能量交換器的壓電陶瓷片損壞后，只需更換新的即可。
本實(shí)用新型超聲波清洗技術(shù)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；本實(shí)用新型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；本實(shí)用新型清洗技術(shù)操作方便、維護(hù)工作量小，使膜系統(tǒng)占地??；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；本實(shí)用新型清洗技術(shù)能夠保證分離膜系統(tǒng)理想的自動(dòng)清洗效果?？傊?，其構(gòu)思巧妙、獨(dú)特，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)行裝置示意圖；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不銹鋼外殼。
具體實(shí)施方式
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。分離膜組件外殼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28應(yīng)越多。如果所選用的超聲波能量交換器28功率大于100W(或小于100W)，其安裝以及對膜組件金屬外殼31的要求需進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。
當(dāng)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)，至此分離膜系統(tǒng)的自動(dòng)清洗過程完成。
本實(shí)用新型超聲波清洗技術(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30傳遞到膜組件中，這時(shí)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”一樣沖擊膜表面，使膜表面附著的污物迅速脫落，從而實(shí)現(xiàn)了分離膜自動(dòng)在線清洗。
本實(shí)用新型還可以對生物濾池、生物濾床進(jìn)行超聲波清洗。
權(quán)利要求1.一種中空纖維分離膜超聲波自動(dòng)清洗裝置，由超聲波發(fā)生器(9)、超聲波能量交換器(28)和中空纖維分離膜組件(8)組成，其特征是在中空纖維分離膜組件(8)的外殼(30)上裝有分體式的超聲波能量交換器(28)和超聲波發(fā)生器(9)，超聲波發(fā)生器(9)和超聲波能量交換器(28)通過電纜(29)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲自動(dòng)波清洗裝置，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在不銹鋼金屬外殼(30)表面，超聲波能量交換器(28)有絕緣保護(hù)殼。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超聲波自動(dòng)清洗裝置，其特征是中空纖維分離膜組件(28)的外殼(30)是不銹鋼材料，也可以是鋁和鋁合金材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲波清洗裝置，其特征是中空纖維分離膜組件(8)外殼(30)的形狀為對稱的正多面體。
專利摘要本實(shí)新型屬于一種清洗技術(shù)，特別涉及超聲波清洗技術(shù)，它由超聲波發(fā)生器、超聲波能量交換器，以及中空纖維分離膜組件和膜系統(tǒng)配件構(gòu)成。超聲波能量交換器豎直安裝于呈幾何對稱的不銹鋼外殼上，表面有絕緣保護(hù)殼。本實(shí)用新型清洗效果好、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)B01D65/02GK2695092SQ03246789
公開日2005年4月27日 申請日期2003年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月25日
發(fā)明者宋來洲, 白明華 申請人:燕山大學(xué)