CN110844998B - 一种恒流量恒压力自动反洗系统及反洗工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种恒流量恒压力自动反洗系统及反洗工艺。通过增加反洗高位水箱的方法，将原本需要两倍于产水流量的反洗水泵更换为其流量的1/5至1/10的反洗水箱供水泵，从而实现反洗系统的高效性，以空间换时间的方法，大大提高反洗水泵的运行效率；并且通过反洗水箱的高度的精确设计，确保反洗压力严格满足反洗的要求，从而实现反洗过程的恒压力；通过手动流量阀的精确设置，从而实现反洗过程的恒流量。通过反洗高位水箱的液位传感器的设计，实现全自动补水。
Description
技术领域
本发明涉及全反洗系统，尤其是涉及一种恒流量恒压力自动反洗系统及反洗工艺。
背景技术
由于目前污水处理的要求日益提高，MBR(膜生物反应器,Membrane Bio-Reactor)工艺也得到日益广泛的应用。常规的MBR工艺分为内置式和外置式两种，在污水处理比较常见的为内置式(浸没式)的膜生物反应器，浸没式的膜生物反应器分为两种形式：一种为平板膜，另一种为中空纤维膜。
在中空纤维膜的系统运行过程中有一个工艺段为反洗流程，该流程的特点为反洗水量大，但持续时间短，要求恒定压力。通常采用反洗水泵实现该工艺目的。
然而在泵的选型过程中会碰到几个常见的问题：
1、反洗流量相对较大，通常情况下中空纤维膜的反洗通量为产水通量的2倍左右，因此反洗泵的流量是产水泵的2倍左右，造成在泵选型时需要非常大的设计流量。
2、反洗压力要求低且恒定，厂家的要求膜的最大反洗压力为0.6bar，而常规的水泵扬程通常都为1bar以上，造成水泵不易选型。
3、反洗持续时间短，该厂家建议产水设置时间为10min，而反洗时间为30s，如果选用大流量的反洗水泵，则会造成该水泵频繁启停且使用效率极低。且通常情况下水泵的启停过程，其流量和压力变化都非常大，很难实现恒压力恒流量的要求。
发明内容
本发明的目的就是为了提供一种高效的恒流量恒压力自动反洗系统，本发明系统能够满足流量大且恒定、压力低且恒定、持续时间短的反洗技术要求，本发明可以稳定提供的流量、压力(比水泵的启停更稳定)，本发明通过阀门的开启和关闭实现不同持续时间的反洗要求。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种恒流量恒压力的全自动反洗系统，用于实现对MBR膜组件的恒流量恒压力全自动反洗，所述MBR膜组件置于MBR膜池内，所述MBR膜组件的出水口通过产水管路连接至MBR产水池，在产水管路上设置MBR产水泵，其特征在于，所述系统包括反洗水箱供水泵和反洗高位水箱，所述MBR产水池通过反洗水箱供水管路与反洗高位水箱连接，所述反洗水箱供水泵设置在反洗水箱供水管路上，在空间方位，所述反洗高位水箱位于MBR膜池的上方，所述反洗高位水箱引出反洗管路，所述反洗管路连接至产水管路上。
进一步地，所述反洗管路上设置有手动流量调节阀。
进一步地，所述反洗管路上设置有反洗自动开关阀。
进一步地，所述反洗管路上设置有反洗流量计。
进一步地，所述产水管路上设置有MBR产水阀。
在反洗启动时，开启反洗自动开关阀，反洗水通过重力自流进入MBR膜组件内，通过手动流量调节阀控制反洗流量满足设计要求。
进一步地，所述反洗高位水箱上设置有液位传感器。
设置液位传感器用于实现自动补水，从而实现恒流量、恒压力的高效全自动反洗。
进一步地，所述反洗高位水箱最高液位距离MBR膜组件顶端6m以内。
进一步地，所述反洗高位水箱的容积设计为1.5-2次反洗所需水量。
进一步地，完成单次反洗，所述反洗高位水箱液位下降高度控制在300mm以内。
基于所述全自动反洗系统进行恒流量恒压力的全自动反洗工艺，包括以下步骤：
MBR膜组件正常产水时打开MBR产水阀，启动MBR产水泵，将产水输送至MBR产水池内；
通过反洗水箱供水泵将产水提升至MBR反洗高位水箱；
反洗水箱供水泵与液位传感器连接，通过液位传感器控制反洗水箱供水泵的启闭，进而实现在MBR反洗高位水箱液位低时开启反洗水箱供水泵，在MBR反洗高位水箱液位高时关闭反洗水箱供水泵；
在MBR膜组件的程序执行至反洗时，关闭MBR产水阀，打开反洗自动开关阀，通过手动流量调节阀调节开度控制反洗流量，通过反洗流量计进行流量确认；
当MBR执行反洗程序时，其反洗高位水箱的液位下降至设定液位时，反洗水箱供水泵再次向反洗高位水箱供水，实现系统的自动运行；
在MBR膜组件反洗程序结束时，关闭反洗自动开关阀，停止反洗动作，继续进行下一个产水流程。
本发明通过增加反洗高位水箱的方法，将原本需要两倍于产水流量的反洗水泵更换为其流量的1/5至1/10的反洗水箱供水泵，从而实现反洗系统的高效性，以空间换时间的方法，大大提高反洗水泵的运行效率；并且通过反洗水箱的高度的精确设计，确保反洗压力严格满足反洗的要求，从而实现反洗过程的恒压力；通过手动流量阀的精确设置，从而实现反洗过程的恒流量。通过反洗高位水箱的液位传感器的设计，实现全自动补水。
具体而言，本发明实现的功能包括：
1、空间换取时间的方法，采用小流量的泵替换大流量的泵
通过设置反洗高位水箱，将反洗所需要的大流量、低扬程和短持续时间的一台大流量的反洗水泵，更换为小流量的反洗水箱供水泵，其流量差计算如下：
如果MBR膜系统为2条生产线，则平均为每5分钟做一次为时30s的反洗，如果每套膜系统的产水量为Q1，则常规的反洗泵流量至少需配置为Q2’＝2Q1；而使用该发明系统可实现只要在5分钟内提供V＝Q2’×30s的流量，即
Q2＝V/(5×60s)＝(Q2’*30)/(5*60)＝Q2’/10
如果MBR膜系统为4条生产线，则平均为每2.5分钟做一次为时30s的反洗，如果每套膜系统的产水量为Q1，则常规的反洗泵流量至少需配置为Q2’＝2Q1；而使用该发明系统可实现只要在2.5分钟内提供V＝Q2’×30s的流量，即
Q2＝V/(5×60s)＝(Q2’*30)/(2.5*60)＝Q2’/5
故通过空间换时间的方法，可以将反洗水箱供水泵的流量Q2缩小至正常情况反洗水泵P2’的流量Q2’的1/10至1/5。
2、恒定流量的实现方式
通过反洗自动开关阀的开关动作即可实现MBR膜系统的反洗，开启和停止时间的损耗几乎为零，在反洗过程中，通过手动流量调节阀和反洗流量计的调节控制，一次调整好阀门开度之后，且可以保证流量的恒定性。
而常规反洗水泵的运行只能通过水泵的启停控制，通常在30s时间内水泵的启动和停止都需要消耗一定的时间，且流量也很难实现恒定通量要求。
3、恒定压力的实现方式
通过控制反洗高位水箱的位置精确设定，保证其最高液位与MBR膜组件的最高液位之差H≤6m，在反洗过程中，反洗水箱的液位下降保持在300mm以内，既可以保证反洗水几乎维持恒定压力，即厂家要求的反洗最大压力不超过0.6bar的要求。
而常规的水泵在选型时，很难选择6m左右扬程的水泵，通常可供选择的水泵压力均为10m以上，因此可能会对膜的结构造成一定程度的损坏。
4、水泵效率的实现
一种运行方式需要采用大流量低扬程的反洗水泵，且其运行时间每5-10分钟运行一次，其持续时间为30s；而本发明的运行方式可以通过小流量的反洗水箱的供水泵，通过液位控制实现水泵的高效运行。
而如果根据流量要求和压力要求的选型，常规配置的反洗水泵的功率将会是反洗水箱供水泵的5-10倍，从而造成电气系统的整个配置浪费。
与现有技术相比，该系统通过增加反洗高位水箱的方法，可以大大提升水泵的运行效率，进而保证反洗流程的恒流量和恒压力，在此基础上确保MBR系统的高效运行，并且该恒流量恒压力全自动反洗系统已经成功应用于工程中并稳定运行数年。
附图说明
图1：恒流量恒压力自动反洗系统的结构示意图。
T1、MBR膜池，M1、MBR膜组件，P1、MBR产水泵，T2、MBR产水池，P2、反洗水箱供水泵，T3、反洗高位水箱，V1、手动流量调节阀，V2、反洗自动开关阀，V3、MBR产水阀，F1、反洗流量计，L1、液位传感器，H、反洗高位水箱的高度。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种恒流量恒压力的全自动反洗系统，如图1所示，用于实现对MBR膜组件M1的恒流量恒压力全自动反洗，MBR膜组件M1置于MBR膜池T1内，MBR膜组件M1的出水口通过产水管路连接至MBR产水池T2，在产水管路上设置MBR产水泵P1，系统包括反洗水箱供水泵P2和反洗高位水箱T3，MBR产水池T2通过反洗水箱供水管路与反洗高位水箱T3连接，反洗水箱供水泵P2设置在反洗水箱供水管路上，在空间方位，反洗高位水箱T3位于MBR膜池T1的上方，反洗高位水箱T3引出反洗管路，反洗管路连接至产水管路上。
其中，反洗管路上设置有手动流量调节阀V1。反洗管路上设置有反洗自动开关阀V2。反洗管路上设置有反洗流量计F1。产水管路上设置有MBR产水阀V3。在反洗启动时，开启反洗自动开关阀V2，反洗水通过重力自流进入MBR膜组件M1内，通过手动流量调节阀V1控制反洗流量满足设计要求。
反洗高位水箱T3上设置有液位传感器L1。设置液位传感器L1用于实现自动补水，从而实现恒流量、恒压力的高效全自动反洗。
反洗高位水箱T3最高液位距离MBR膜组件M1顶端6m以内。反洗高位水箱T3的容积设计为1.5-2次反洗所需水量。完成单次反洗，反洗高位水箱T3液位下降高度控制在300mm以内。
基于全自动反洗系统进行恒流量恒压力的全自动反洗工艺，包括以下步骤：
1、MBR膜组件M1正常产水时打开MBR产水阀V3，启动MBR产水泵P1，将产水输送至MBR产水池T2内；
2、通过反洗水箱供水泵P2将产水提升至MBR反洗高位水箱T3；
反洗水箱供水泵P2与液位传感器L1连接，通过液位传感器L1控制反洗水箱供水泵P2的启闭，进而实现在MBR反洗高位水箱T3液位低时开启反洗水箱供水泵P2，在MBR反洗高位水箱T3液位高时关闭反洗水箱供水泵P2；
3、在MBR膜组件M1的程序执行至反洗时，关闭MBR产水阀V3，打开反洗自动开关阀V2，通过手动流量调节阀V1调节开度控制反洗流量，通过反洗流量计F1进行流量确认；
4、当MBR执行反洗程序时，其反洗高位水箱T3的液位下降至设定液位时，反洗水箱供水泵P2再次向反洗高位水箱T3供水，实现系统的自动运行；
5、在MBR膜组件M1反洗程序结束时，关闭反洗自动开关阀V2，停止反洗动作，继续进行下一个产水流程。
通过增加反洗高位水箱的方法，将原本需要两倍于产水流量的反洗水泵更换为其流量的1/5至1/10的反洗水箱供水泵，从而实现反洗系统的高效性，以空间换时间的方法，大大提高反洗水泵的运行效率；并且通过反洗水箱的高度的精确设计，确保反洗压力严格满足反洗的要求，从而实现反洗过程的恒压力；通过手动流量阀的精确设置，从而实现反洗过程的恒流量。通过反洗高位水箱的液位传感器的设计，实现全自动补水。
具体而言，本实施例实现的功能包括：
1、空间换取时间的方法，采用小流量的泵替换大流量的泵
通过设置反洗高位水箱，将反洗所需要的大流量、低扬程和短持续时间的一台大流量的反洗水泵，更换为小流量的反洗水箱供水泵，其流量差计算如下：
如果MBR膜系统为2条生产线，则平均为每5分钟做一次为时30s的反洗，如果每套膜系统的产水量为Q1，则常规的反洗泵流量至少需配置为Q2’＝2Q1；而使用该发明系统可实现只要在5分钟内提供V＝Q2’×30s的流量，即
Q2＝V/(5×60s)＝(Q2’*30)/(5*60)＝Q2’/10
如果MBR膜系统为4条生产线，则平均为每2.5分钟做一次为时30s的反洗，如果每套膜系统的产水量为Q1，则常规的反洗泵流量至少需配置为Q2’＝2Q1；而使用该发明系统可实现只要在2.5分钟内提供V＝Q2’×30s的流量，即
Q2＝V/(5×60s)＝(Q2’*30)/(2.5*60)＝Q2’/5
故通过空间换时间的方法，可以将反洗水箱供水泵的流量Q2缩小至正常情况反洗水泵P2’的流量Q2’的1/10至1/5。
2、恒定流量的实现方式
通过反洗自动开关阀的开关动作即可实现MBR膜系统的反洗，开启和停止时间的损耗几乎为零，在反洗过程中，通过手动流量调节阀和反洗流量计的调节控制，一次调整好阀门开度之后，且可以保证流量的恒定性。
而常规反洗水泵的运行只能通过水泵的启停控制，通常在30s时间内水泵的启动和停止都需要消耗一定的时间，且流量也很难实现恒定通量要求。
3、恒定压力的实现方式
通过控制反洗高位水箱的位置精确设定，保证其最高液位与MBR膜组件的最高液位之差H≤6m，在反洗过程中，反洗水箱的液位下降保持在300mm以内，既可以保证反洗水几乎维持恒定压力，即厂家要求的反洗最大压力不超过0.6bar的要求。
而常规的水泵在选型时，很难选择6m左右扬程的水泵，通常可供选择的水泵压力均为10m以上，因此可能会对膜的结构造成一定程度的损坏。
4、水泵效率的实现
一种运行方式需要采用大流量低扬程的反洗水泵，且其运行时间每5-10分钟运行一次，其持续时间为30s；而本发明的运行方式可以通过小流量的反洗水箱的供水泵，通过液位控制实现水泵的高效运行。
而如果根据流量要求和压力要求的选型，常规配置的反洗水泵的功率将会是反洗水箱供水泵的5-10倍，从而造成电气系统的整个配置浪费。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种恒流量恒压力的全自动反洗工艺，其特征在于，
基于恒流量恒压力的全自动反洗系统进行，
所述恒流量恒压力的全自动反洗系统用于实现对MBR膜组件（M1）的恒流量恒压力全自动反洗，所述MBR膜组件（M1）置于MBR膜池（T1）内，所述MBR膜组件（M1）的出水口通过产水管路连接至MBR产水池（T2），在产水管路上设置MBR产水泵（P1），所述系统包括反洗水箱供水泵（P2）和反洗高位水箱（T3），所述MBR产水池（T2）通过反洗水箱供水管路与反洗高位水箱（T3）连接，所述反洗水箱供水泵（P2）设置在反洗水箱供水管路上，在空间方位，所述反洗高位水箱（T3）位于MBR膜池（T1）的上方，所述反洗高位水箱（T3）引出反洗管路，所述反洗管路连接至产水管路上；
所述反洗管路上设置有手动流量调节阀（V1），所述反洗管路上设置有反洗自动开关阀（V2），所述反洗管路上设置有反洗流量计（F1），所述产水管路上设置有MBR产水阀（V3），所述反洗高位水箱（T3）上设置有液位传感器（L1）；
所述反洗高位水箱（T3）最高液位距离MBR膜组件（M1）顶端6m以内，所述反洗高位水箱（T3）的容积设计为1.5-2次反洗所需水量，完成单次反洗，所述反洗高位水箱（T3）液位下降高度控制在300mm以内；
进行恒流量恒压力的全自动反洗工艺包括以下步骤：
（1）MBR膜组件（M1）正常产水时打开MBR产水阀（V3），启动MBR产水泵（P1），将产水输送至MBR产水池（T2）内；
（2）通过反洗水箱供水泵（P2）将产水提升至MBR反洗高位水箱（T3）；
反洗水箱供水泵（P2）与液位传感器（L1）连接，通过液位传感器（L1）控制反洗水箱供水泵（P2）的启闭，进而实现在MBR反洗高位水箱（T3）液位低时开启反洗水箱供水泵（P2），在MBR反洗高位水箱（T3）液位高时关闭反洗水箱供水泵（P2）；
（3）在MBR膜组件（M1）的程序执行至反洗时，关闭MBR产水阀（V3），打开反洗自动开关阀（V2），通过手动流量调节阀（V1）调节开度控制反洗流量，通过反洗流量计（F1）进行流量确认；
（4）当MBR执行反洗程序时，其反洗高位水箱（T3）的液位下降至设定液位时，反洗水箱供水泵（P2）再次向反洗高位水箱（T3）供水，实现系统的自动运行；
（5）在MBR膜组件（M1）反洗程序结束时，关闭反洗自动开关阀（V2），停止反洗动作，继续进行下一个产水流程。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |