中空纤维纳滤膜系统及其控制方法与流程

1.本公开涉及水处理技术领域，尤其涉及一种中空纤维纳滤膜系统及其控制方法。


背景技术：

2.在进行水处理时，尤其涉及到给水深度处理降有机物与除硬时，纳滤是常见的膜分离处理工艺。但是，当前工程应用上的纳滤多为卷式纳滤，而卷式纳滤在应用过程中，存在诸多问题，如：抗污染能力差需要严格的进水水质条件，进水sdi需小于5，进水浊度小于0.5ntu，进水余氯不得大于0.1ppm，进水铝、铁、锰均需小于0.05ppm，如此就需要良好的预处理工艺如微滤或超滤，从而增加了工艺长度和难度，导致占地与投资较高；不能进行反洗且不耐氧化不得使用氧化性药剂进行清洗，也没有维护性化学清洗（ceb），限制了清洗效果，从而运行中压力、压差较高，恢复性化学清洗（cip）较为频繁，制水成本较高；此外，较高的高价离子去除率，会造成浓水中总磷较高，限制了浓水排放。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题，本公开提供了一种中空纤维纳滤膜系统及其控制方法。
4.本公开第一方面提供了一种中空纤维纳滤膜系统，包括：供水系统、浓水回流系统、中空纤维纳滤膜组、产水系统、清洗系统、加药系统和程控系统。
5.供水系统与所述中空纤维纳滤膜组通过第一管道连接，用于为所述中空纤维纳滤膜组过滤运行提供所需的进水压力；浓水回流系统与所述第一管道连接，用于为所述中空纤维纳滤膜组过滤运行提供所需的浓水回流流量；所述中空纤维纳滤膜组用于将原水进行固液分离，截留污染物，产出清水；所述产水系统与所述中空纤维纳滤膜组连接，为所述中空纤维纳滤膜组产水提供存储水池或水箱以及排水去向；所述清洗系统分别与所述产水系统和所述中空纤维纳滤膜组连接，为所述中空纤维纳滤膜组提供物理性清洗和化学性清洗；所述加药系统包括第一加药装置和第二加药装置，所述第一加药装置与所述第一管道连接，用于为中空纤维纳滤膜组过滤提供进水端阻垢剂的选择性同步投加；所述第二加药装置与所述清洗系统连接， 用于为所述清洗系统提供酸液、碱液或杀菌剂的投加；所述程控系统分别与所述供水系统、所述浓水回流系统、所述产水系统、所述清洗系统和所述加药系统连接，用于控制所述供水系统、所述浓水回流系统、所述产水系统、所述清洗系统和所述加药系统连接的运行，并同步监测、观察、反馈记录相应运行数据或状态及故障或报警，并实时进行分析计算调整相应工况参数。
6.本公开第二方面提供了一种中空纤维纳滤膜系统的控制方法，使用第一方面所述的中空纤维纳滤膜系统，包括：开启运行过滤时，程控系统根据预设的主要工况与实时监测获得的进水水质预设
可匹配的运行方式，自动选择是否进行阻垢剂的投加或浓水回流；如需进行阻垢剂投加或浓水回流，则程控系统自动输出阻垢剂投加量或浓水回流量进行相应的阻垢剂投加或浓水回流。
7.进一步的，预设的主要工况为膜通量和回收率；进水水质为水温、电导率和浊度；设定膜通量为j，回收率为y，进水水温为t，进水电导率为e，进水浊度为tu；其中，a=0.5e/（1-y）/1000；b=（tu/3）
×
（j/25）
×
（y/80%）；c=t/15；当a＜1且b＜1时，既不投加阻垢剂，也不进行浓水回流；当a≥1且b＜1时，只投加阻垢剂，不进行浓水回流；此时阻垢剂投加量为d，当c≥1时，d=0.3a-0.1；0＜c＜1时，d=0.3a；当a＜1且b≥1时，不投加阻垢剂，只进行浓水回流；此时，浓水回流倍率为f，当c≥1时，f=2.1b-0.5；0＜c＜1时，f=2.1b。
8.进一步的，中空纤维纳滤膜运行过滤过程中，程控系统在实时监测进水水质变化的同时，对于膜进水压力或压差进行实时监测；如压力或压差超出设定限值，则程控系统根据计算结果，选择进行阻垢剂投加或浓水回流的调整。
9.进一步的，设定单个化学加强清洗周期内过滤-冲洗次数为m次，第m次过滤末端冲洗前的进水压力限值为6bar、压差限值为5.5bar，首次过滤初始运行进水压力为p1
1始
、压差为p2
1始
；第n次过滤末端冲洗前的进水压力限值为p1
n末
=p1
1始
+（6
ꢀ‑ꢀ
p1
1始
）
×ꢀ
n/m ，压差限值为p2
n末
=p2
1始
+（6
ꢀ‑ꢀ
p2
1始
）
×ꢀ
n/m，其中，1≤n≤m；运行过滤过程中，中空纤维纳滤膜系统实际进水压力为p1n，压差为p2n，第n次过滤过程中初始运行进水压力为p1
n始
，压差为p2
n始
；进水压力增幅为
△
p1=p1n‑ꢀ
p1
n始
，压差增幅为
△
p2=p2n‑ꢀ
p2
n始
，如果出现p1n＞p1
n末
或p2n＞p2
n末
，则进行阻垢剂投加或浓水回流的相应调整。
10.进一步的，所述进行阻垢剂投加或浓水回流的相应调整的方法包括：如只出现p1n＞p1
n末
，则增大浓水回流倍率0.5；如只出现p2n＞p2
n末
，则增大阻垢剂投加量0.2ppm；如p1n＞p1
n末
与p2n＞p2
n末
均出现时，如果
△
p1≥
△
p2，则增大浓水回流倍率0.5；如果
△
p1＜
△
p2，则增大阻垢剂投加量0.2ppm。
11.进一步的，在过滤结束即将冲洗时，程控系统根据过滤过程中的运行压力或压差变化，决定过滤结束进行的冲洗方式为正冲+气洗或反洗或加药正冲+气洗，最大程度保证冲洗效果。
12.进一步的，设定过滤过程中压力增幅比例为
△
1=
△
p1/p1
n始
，压差增幅比例为
△
2=
△
p2/p2
n始
；如果过滤结束即将冲洗时，
△
p1≥
△
p2，则系统进行正冲+气洗；如果过滤结束即将冲洗时，
△
p1＜
△
p2且
△
1≥
△
2，则系统进行反洗；如果过滤结束即将冲洗时，
△
p1＜
△
p2且
△
1＜
△
2，则系统进行加药正冲+气洗。
13.进一步的，当系统运行多个过滤-冲洗过程后进行化学加强清洗，此时，程控系统
同样根据本运行周期化学加强清洗前的周期内压力与压差变化，计算得出本次化学加强清洗的加药浓度和浸泡时间。
14.进一步的，本运行周期化学加强清洗前的周期内压力变化为
△
p3=p1m‑ꢀ
p1
1始
，压差变化为
△
p4=p2m‑ꢀ
p2
1始
时；当
△
p3≤0.5bar且
△
p3/
△
p4≥1时，化学加强清洗的加药浓度为柠檬酸2000ppm、次氯酸钠50ppm、氢氧化钠100ppm，化学加强清洗浸泡时间10min；当
△
p3≤0.5bar且
△
p3/
△
p4＜1时，化学加强清洗的加药浓度为柠檬酸2500ppm、次氯酸钠50ppm、氢氧化钠100ppm，化学加强清洗浸泡时间10min；当0.5bar＜
△
p3≤1.0bar且
△
p3/
△
p4≥1时，ceb的加药浓度为柠檬酸2500ppm、次氯酸钠100ppm、氢氧化钠150ppm，化学加强清洗浸泡时间15min；当0.5bar＜
△
p3≤1.0bar且
△
p3/
△
p4＜1时，化学加强清洗的加药浓度为柠檬酸3000ppm、次氯酸钠100ppm、氢氧化钠150ppm，化学加强清洗浸泡时间15min；当
△
p3＞1.0bar且
△
p3/
△
p4≥1时，化学加强清洗的加药浓度为柠檬酸3500ppm、次氯酸钠200ppm、氢氧化钠250ppm，ceb浸泡时间20min；当
△
p3＞1.0bar且
△
p3/
△
p4＜1时，化学加强清洗的加药浓度为柠檬酸4000ppm、次氯酸钠200ppm、氢氧化钠250ppm，化学加强清洗浸泡时间20min。
15.本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：本公开实施例提供的中空纤维纳滤膜系统中，通过程控系统自匹配自适应自调整，形成根据水质情况与运行工况的智能精准运行控制方法及系统，极大改善了膜系统的自我运行状态调节能力，延缓了膜污染堵塞趋势，发挥了中空纤维纳滤的优势，保证中空纤维纳滤膜系统的稳定运行，降低了膜系统运行管理难度，提高了中空纤维膜系统的工程应用可行性。相比其他的现有运行控制方法，运行压力一般可由4.5~5.5bar降至4.0~4.5bar，系统电耗降低11~18%左右。
附图说明
16.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
17.为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本公开实施例所述中空纤维纳滤膜系统的结构示意图；图2为本公开实施例所述中空纤维纳滤膜系统的控制逻辑图。
具体实施方式
19.为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
20.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施
例，而不是全部的实施例。
21.中空纤维纳滤耐污染，无需严格的进水水质条件，进水浊度最大可为100~300ntu，对于铝、铁、锰的影响也较小，如此无需良好的预处理工艺，可直接对接混凝沉淀工艺，减少了占地与投资；同时，可进行反洗和使用氧化性药剂进行化学清洗，扩展了清洗方式，可进行ceb（化学加强清洗），改善了清洗效果，减少甚至无需进行cip，降低了运行压力和压差，降低了制水成本；同时，其高价离子去除率可调，减少了浓水总磷的浓度，消除了浓水限排的难题。
22.中空纤维纳滤耐污染性高于常规卷式纳滤，有效改善了膜污染堵塞状况，但由于短流程预处理来水相比常规卷式纳滤进水水质较差，膜污染问题仍然不可避免。虽然当前的中空纤维纳滤运行方法，结合了常规超滤与纳滤的特点，使用浓水回流+错流过滤
→
冲洗
→
ceb（化学加强清洗）进行周期运行，可延缓膜污染，但仍存在一些问题。其中，浓水回流可以加大膜丝内部过流速率，延缓污染物附着在膜元件上；冲洗则是采用正冲、正冲+气洗、反洗、反洗+气洗、正冲+反洗等，面对不同形式的膜污染，如胶体颗粒污染、结垢污染、金属离子污染等，可针对性进行相应冲洗；ceb则是采用碱洗或酸洗加强清洗效果。而在实际工程应用运行时，系统运行工况参数设定较为固定简单，1）为了保证足够的过水流速，浓水回流量设定较大导致电耗较大；2）清洗方式单一，仅可按照设定的其中一种清洗方式进行冲洗和ceb，面对来水水质变化与膜污染堵塞，冲洗方式不当则会导致冲洗效果不能有效发挥，ceb加药浓度不够或浸泡时间短则会影响清洗效果，浓度较高或浸泡时间较长则会导致药剂和时间的浪费。如此，整体运行上产水量衰减较快，进水压力、压差较高，电耗较高，不能较好发挥中空纤维纳滤的优势，严重制约了中空纤维系统的良好稳定运行，增大了运行管理难度，限制了其实际工程应用。
23.本发明提供一种自匹配自适应自调整的中空纤维纳滤膜系统及控制方法。在面对来水水质变化与膜污染堵塞时，程控系统可根据实时水质变化与膜污染趋势，实时进行相应分析，自动调整运行工况参数，同时选择适宜的清洗方式提高清洗效果，延缓膜污染堵塞趋势，改善膜系统运行状态，以保证膜系统良好稳定运行。
24.在膜系统运行时，完整的一个运行过程为过滤-冲洗-ceb（化学加强清洗）。
25.结合图1和图2所示，本公开实施例提供的中空纤维纳滤膜系统包括供水系统、浓水回流系统、中空纤维纳滤膜组、产水系统、清洗系统、加药系统和程控系统。供水系统与中空纤维纳滤膜组通过第一管道连接，用于为中空纤维纳滤膜组过滤运行提供所需的进水压力；浓水回流系统分别与第一管道和中空纤维纳滤膜组连接，用于为中空纤维纳滤膜组过滤运行提供所需的浓水回流流量，保证浓水末端流速，防止或延缓膜的浓差极化导致的污染现象；中空纤维纳滤膜组用于将原水进行固液分离，截留污染物，产出清水；产水系统与中空纤维纳滤膜组连接，为中空纤维纳滤膜组产水提供存储水池或水箱以及排水去向。
26.清洗系统分别与产水系统和中空纤维纳滤膜组连接，为中空纤维纳滤膜组提供物理性清洗和化学性清洗，去除污染堵塞并附着在膜元件上的污染物，以恢复其过滤初始性能。
27.加药系统包括第一加药装置和第二加药装置，第一加药装置与第一管道连接，用于为中空纤维纳滤膜组过滤提供进水端阻垢剂的选择性同步投加；第二加药装置与清洗系统连接， 用于为清洗系统提供酸液、碱液或杀菌剂的投加。
28.程控系统分别与供水系统、浓水回流系统、产水系统、清洗系统和加药系统连接，用于控制供水系统、浓水回流系统、产水系统、清洗系统和加药系统连接的运行，并同步监测、观察、反馈记录相应运行数据或状态及故障或报警，并实时进行分析计算调整相应工况参数。
29.运行数据包括进水水质、产水水质、浓水水质、流量、压力、压差和脱盐率等。进水水质包括ph、电导率、水温等，产水水质包括电导率等，浓水水质包括电导率等，流量包括进水、产水、浓水、浓水回流等，压力包括进水压力、产水压力、浓水压力等。
30.运行状态包括膜堵塞与否，膜堵塞与否主要取决于压力、压差、脱盐率情况。
31.相应工况参数包括阻垢剂加药量、浓水回流倍率，冲洗方式的选择，ceb的药剂浓度和浸泡时间等。
32.可选的，浓水回流系统和浓/废水外排系统分别与中空纤维纳滤膜组通过第二管道连接。可选的，第二管道的出口分成第一支路和第二支路，第一支路与浓水回流系统连接，第二支路与浓/废水外排系统连接。浓水回流系统用于通过第二管道将从中空纤维纳滤膜组排出来的总浓水分一部分流量返回到供水系统，与供水系统汇合后再进入中空纤维纳滤膜组。
33.在一些具体的实施方式中，程序控制系统包括水质在线监测模块、系统运行过程状态监测模块、第一加药装置和第二加药装置投加量监测模块和控制模块；其中，控制模块用于接收水质在线监测模块、系统运行过程状态监测模块、第一加药装置和第二加药装置反馈的信息；控制模块根据反馈的信息控制供水系统、浓水回流系统、产水系统、清洗系统和加药系统的运行。控制模块包括控制器。水质在线监测模块用于监测电导率、温度、ph值、脱盐率等，系统运行过程状态监测模块用于监测压力、压差和脱盐率，第一加药装置和第二加药装置投加量监测模块用于监测还原剂、阻垢剂、酸液、碱液或杀菌剂的投加量。
34.在膜系统运行时，完整的一个运行过程为过滤-冲洗-ceb。
35.首先，在膜系统开启运行过滤时，程控系统根据预设的主要工况与实时监测获得的进水水质预设可匹配的运行方式，自动选择是否进行阻垢剂的投加或浓水回流。阻垢剂的投加与浓水回流不可以同时进行。如需要进行阻垢剂投加或浓水回流，则程控系统自动输出阻垢剂投加量或浓水回流量进行相应的阻垢剂投加或浓水回流。
36.然后，膜系统运行过滤过程中，程控系统在实时监测进水水质变化的同时，对于膜进水压力或压差进行实时监测。如进水压力或压差超出设定限值，则程控系统根据计算结果，选择进行阻垢剂投加或浓水回流的相应调整。
37.其后，在过滤结束即将冲洗时，程控系统根据过滤过程中的运行压力或压差变化，决定过滤结束进行的冲洗方式为正冲+气洗或反洗或加药正冲+气洗，最大程度保证冲洗效果。
38.最后，当系统运行多个过滤-冲洗过程后进行ceb，此时，程控系统同样根据本运行周期ceb前的压力与压差变化，计算得出适合本次ceb的加药浓度和浸泡时间，保证ceb清洗效果，且减少无必要的药剂与时间浪费。
39.ceb结束，则一个完整的运行过程完成，程控系统步序与计时归零，重复以上步骤，继续运行进行下一个运行过程。
40.其中，预设的主要工况为膜通量为20lmh ~30lmh、回收率为80%~90%。阻垢剂投加
量为0~1.5ppm、浓水回流倍率即浓水回流流量与原水流量的比值为1~5、过滤时间为30~90min、运行压力为3~6bar、压差为2.5~5.5bar，ceb的加药浓度为柠檬酸2000~4000ppm、次氯酸钠50~200ppm、氢氧化钠100~250ppm、ceb浸泡时间10~20min。
41.可优选的，所述膜通量为20~25lmh、回收率为85~90%。
42.可优选的，所述阻垢剂投加量为0.5~1.0ppm、浓水回流倍率为2~3倍。
43.可优选的，所述过滤时间为40~60min、运行压力为3~5bar、压差为2.5~4.5bar。
44.可优选的，所述ceb的加药浓度为柠檬酸2000~2500ppm、次氯酸钠50~100ppm、氢氧化钠100~150ppm、ceb浸泡时间10~15min。
45.通过以上程控系统自匹配自适应自调整，形成根据水质情况与运行工况的智能精准运行控制方法及系统，极大改善了膜系统的自我运行状态调节能力，延缓了膜污染堵塞趋势，发挥了中空纤维纳滤的优势，保证中空纤维纳滤膜系统的稳定运行，降低了膜系统运行管理难度，提高了中空纤维膜系统的工程应用可行性。相比其他的现有运行控制方法，运行压力一般可由4.5~5.5bar降至4.0~4.5bar，系统电耗降低11~18%左右。
46.本公开实施例提供的中空纤维纳滤膜系统的控制方法，使用本公开实施例提供的中空纤维纳滤膜系统，包括：开启运行过滤时，程控系统根据预设的主要工况与实时监测获得的进水水质预设可匹配的运行方式，自动选择是否进行阻垢剂的投加或浓水回流；阻垢剂的投加与浓水回流不可以同时进行。
47.如需进行阻垢剂投加或浓水回流，则程控系统自动输出阻垢剂投加量或浓水回流量进行相应的阻垢剂投加或浓水回流。
48.在一些具体的实施方式中，预设的主要工况为膜通量和回收率；进水水质为水温、电导率和浊度；膜通量的基准数值为25lmh，上下限为30lmh、20lmh；回收率的基准数值为85%，上下限为90%、80%；进水水温的基准数值为15℃，上下限为35℃、1℃；进水电导率基准数值为500μs/cm，上下限为1000μs/cm、300μs/cm；进水浊度基准值为3.0ntu，上下限为10ntu、0ntu。
49.设定膜通量为j，回收率为y，进水水温为t，进水电导率为e，进水浊度为tu；是否投加阻垢剂和进行浓水回流以及阻垢剂投加量与浓水回流量由三个变量系数a与b还有c共同决定。
50.其中，a=0.5e/（1-y）/1000；b=（tu/3）
×
（j/25）
×
（y/80%）；c=t/15；当a＜1且b＜1时，既不投加阻垢剂，也不进行浓水回流；当a≥1且b＜1时，只投加阻垢剂，不进行浓水回流；此时阻垢剂投加量为d，当c≥1时，d=0.3a-0.1；0＜c＜1时，d=0.3a；当a＜1且b≥1时，不投加阻垢剂，只进行浓水回流；此时，浓水回流倍率为f，当c≥1时，f=2.1b-0.5；0＜c＜1时，f=2.1b。
51.在一些具体的实施方式中，中空纤维纳滤膜运行过滤过程中，程控系统在实时监测进水水质变化的同时，对于膜进水压力或压差进行实时监测；如压力或压差超出设定限值，则程控系统根据计算结果，选择进行阻垢剂投加或浓水回流的调整。
52.在一些具体的实施方式中，设定单个化学加强清洗（ceb）周期内过滤-冲洗次数为m次，第m次过滤末端冲洗前的进水压力限值为6bar、压差限值为5.5bar，首次过滤初始运行进水压力为p1
1始
、压差为p2
1始
；第n次过滤末端冲洗前的进水压力限值为p1
n末
=p1
1始
+（6
ꢀ‑ꢀ
p1
1始
）
×ꢀ
n/m ，压差限值为p2
n末
=p2
1始
+（6
ꢀ‑ꢀ
p2
1始
）
×ꢀ
n/m，其中，1≤n≤m。
53.运行过滤过程中，中空纤维纳滤膜系统实际进水压力为p1n，压差为p2n，第n次过滤过程中初始运行进水压力为p1
n始
，压差为p2
n始
；进水压力增幅为
△
p1=p1n‑ꢀ
p1
n始
，压差增幅为
△
p2=p2n‑ꢀ
p2
n始
，如果出现p1n＞p1
n末
或p2n＞p2
n末
，则进行阻垢剂投加或浓水回流的相应调整。
54.在一些具体的实施方式中，进行阻垢剂投加或浓水回流的相应调整的方法包括：如只出现p1n＞p1
n末
，则增大浓水回流倍率0.5；如只出现p2n＞p2
n末
，则增大阻垢剂投加量0.2ppm；如p1n＞p1
n末
与p2n＞p2
n末
均出现时，如果
△
p1≥
△
p2，则增大浓水回流倍率0.5；如果
△
p1＜
△
p2，则增大阻垢剂投加量0.2ppm。
55.在一些具体的实施方式中，在过滤结束即将冲洗时，程控系统根据过滤过程中的运行压力或压差变化，决定过滤结束进行的冲洗方式为正冲+气洗或反洗或加药正冲+气洗，最大程度保证冲洗效果。
56.在一些具体的实施方式中，设定过滤过程中压力增幅比例为
△
1=
△
p1/p1
n始
，压差增幅比例为
△
2=
△
p2/p2
n始
；如果过滤结束即将冲洗时，
△
p1≥
△
p2，则系统进行正冲+气洗；如果过滤结束即将冲洗时，
△
p1＜
△
p2且
△
1≥
△
2，则系统进行反洗；如果过滤结束即将冲洗时，
△
p1＜
△
p2且
△
1＜
△
2，则系统进行加药正冲+气洗。
57.在一些具体的实施方式中，当系统运行多个过滤-冲洗过程后进行化学加强清洗（ceb），此时，程控系统同样根据本运行周期化学加强清洗前的周期内压力与压差变化，计算得出本次化学加强清洗的加药浓度和浸泡时间，保证ceb清洗效果，且减少无必要的药剂与时间浪费。
58.在一些具体的实施方式中，本运行周期化学加强清洗前的周期内压力变化为
△
p3=p1m‑ꢀ
p1
1始
，压差变化为
△
p4=p2m‑ꢀ
p2
1始
时；当
△
p3≤0.5bar且
△
p3/
△
p4≥1时，化学加强清洗的加药浓度为柠檬酸2000ppm、次氯酸钠50ppm、氢氧化钠100ppm，化学加强清洗浸泡时间10min；当
△
p3≤0.5bar且
△
p3/
△
p4＜1时，化学加强清洗的加药浓度为柠檬酸2500ppm、次氯酸钠50ppm、氢氧化钠100ppm，化学加强清洗浸泡时间10min；当0.5bar＜
△
p3≤1.0bar且
△
p3/
△
p4≥1时，ceb的加药浓度为柠檬酸2500ppm、次氯酸钠100ppm、氢氧化钠150ppm，化学加强清洗浸泡时间15min；当0.5bar＜
△
p3≤1.0bar且
△
p3/
△
p4＜1时，化学加强清洗的加药浓度为柠檬酸3000ppm、次氯酸钠100ppm、氢氧化钠150ppm，化学加强清洗浸泡时间15min；当
△
p3＞1.0bar且
△
p3/
△
p4≥1时，化学加强清洗的加药浓度为柠檬酸3500ppm、
次氯酸钠200ppm、氢氧化钠250ppm，ceb浸泡时间20min；当
△
p3＞1.0bar且
△
p3/
△
p4＜1时，化学加强清洗的加药浓度为柠檬酸4000ppm、次氯酸钠200ppm、氢氧化钠250ppm，化学加强清洗浸泡时间20min。
59.通过以上智能控制，可使运行压力相比其他的现有运行控制方法，降低0.5~1.0bar，系统电耗降低11~18%左右。
60.下面结合具体的实施例对本发明作说明。
61.例如某项目现场，中空纤维纳滤膜组进水为地表水源给水厂的混凝沉淀出水，预设的主要工况为：膜通量25lmh，回收率85%。运行初始进水水温为10~11℃，进水电导率为500~550μs/cm，进水浊度为1~2.5ntu。
62.根据预设工况与初始进水水质，a为1.67~1.83，b为0.35~0.89，c为0.67~0.73，符合a≥1且b＜1，只投加阻垢剂，不进行浓水回流，此时0＜c＜1，阻垢剂投加量d=0.3a，即0.50~0.55ppm。
63.设定单次过滤时间为50min，过滤-冲洗次数为36次，第36次过滤末端冲洗前的进水压力限值为6bar、压差限值为5.5bar。运行初始进水压力p1
1始
为3.85bar，压差p2
1始
为3.80bar。则第n次过滤末端冲洗前的进水压力限值为p1
n末
=3.85+2.15n/36、压差压力限值为p2
n末
=3.8+1.7n/36。第1次过滤过程中，进水压力为3.85~4.00bar、压差为3.80~3.90bar，出现进水压力＞p1
1末
的3.91bar，此时压差为3.87bar、压力增幅
△
p1为0.06bar、压差增幅
△
p2为0.07bar，
△
p1＜
△
p2，则增加阻垢剂投加量0.2ppm。第1次过滤结束即将冲洗时，压力增幅
△
p1为0.15bar、压差增幅
△
p2为0.10bar，
△
p1＞
△
p2，系统进行正冲+气洗。
64.此后系统继续运行，并进行相应阻垢剂投加或浓水回流。直至运行至第36次ceb前进水压力为4.46bar、压差为4.35bar，
△
p3为0.61bar、
△
p4为0.55bar。此时符合0.5bar＜
△
p3≤1.0bar且
△
p3/
△
p4≥1，则此次ceb加药浓度为柠檬酸2500ppm、次氯酸钠100ppm、氢氧化钠150ppm，ceb浸泡时间15min。
65.ceb结束，系统进入下一运行周期，初始进水压力为3.87bar、压差为3.81bar，系统过滤性能恢复良好。此后系统继续运行持续1个月，期间进水压力为3.85~4.49bar。同时期，采用其他较为简单固定的运行控制方法，进水压力为3.85~5.13bar。可知，采用本发明运行控制方法，膜系统进水压力降幅可达0.64bar，电耗节约12.3%左右。
66.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
67.以上仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种中空纤维纳滤膜系统，其特征在于，包括：供水系统、浓水回流系统、中空纤维纳滤膜组、产水系统、清洗系统、加药系统和程控系统；供水系统与所述中空纤维纳滤膜组通过第一管道连接，用于为所述中空纤维纳滤膜组过滤运行提供所需的进水压力；浓水回流系统与所述第一管道连接，用于为所述中空纤维纳滤膜组过滤运行提供所需的浓水回流流量；所述中空纤维纳滤膜组用于将原水进行固液分离，截留污染物，产出清水；所述产水系统与所述中空纤维纳滤膜组连接，为所述中空纤维纳滤膜组产水提供存储水池或水箱以及排水去向；所述清洗系统分别与所述产水系统和所述中空纤维纳滤膜组连接，为所述中空纤维纳滤膜组提供物理性清洗和化学性清洗；所述加药系统包括第一加药装置和第二加药装置，所述第一加药装置与所述第一管道连接，用于为中空纤维纳滤膜组过滤提供进水端阻垢剂的选择性同步投加；所述第二加药装置与所述清洗系统连接， 用于为所述清洗系统提供酸液、碱液或杀菌剂的投加；所述程控系统分别与所述供水系统、所述浓水回流系统、所述产水系统、所述清洗系统和所述加药系统连接，用于控制所述供水系统、所述浓水回流系统、所述产水系统、所述清洗系统和所述加药系统连接的运行，并同步监测、观察、反馈记录相应运行数据或状态及故障或报警，并实时进行分析计算调整相应工况参数。2.一种中空纤维纳滤膜系统的控制方法，使用权利要求1所述的中空纤维纳滤膜系统，其特征在于，包括：开启运行过滤时，程控系统根据预设的主要工况与实时监测获得的进水水质预设可匹配的运行方式，自动选择是否进行阻垢剂的投加或浓水回流；如需进行阻垢剂投加或浓水回流，则程控系统自动输出阻垢剂投加量或浓水回流量进行相应的阻垢剂投加或浓水回流。3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，预设的主要工况为膜通量和回收率；进水水质为水温、电导率和浊度；设定膜通量为j，回收率为y，进水水温为t，进水电导率为e，进水浊度为t
u
；其中，a=0.5e/（1-y）/1000；b=（t
u
/3）
×
（j/25）
×
（y/80%）；c=t/15；当a＜1且b＜1时，既不投加阻垢剂，也不进行浓水回流；当a≥1且b＜1时，只投加阻垢剂，不进行浓水回流；此时阻垢剂投加量为d，当c≥1时，d=0.3a-0.1；0＜c＜1时，d=0.3a；当a＜1且b≥1时，不投加阻垢剂，只进行浓水回流；此时，浓水回流倍率为f，当c≥1时，f=2.1b-0.5；0＜c＜1时，f=2.1b。4.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，中空纤维纳滤膜运行过滤过程中，程控系统在实时监测进水水质变化的同时，对于膜进水压力或压差进行实时监测；如压力或压差超出设定限值，则程控系统根据计算结果，选择进行阻垢剂投加或浓水回流的调整。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，设定单个化学加强清洗周期内过滤-冲洗次数为m次，第m次过滤末端冲洗前的进水压力限值为6bar、压差限值为5.5bar，首次过滤初始运行进水压力为p1
1始
、压差为p2
1始
；第n次过滤末端冲洗前的进水压力限值为p1
n末
=p1
1始
+（6
ꢀ‑ꢀ
p1
1始
）
×ꢀ
n/m，压差限值为p2
n末
=p2
1始
+（6
ꢀ‑ꢀ
p2
1始
）
×ꢀ
n/m，其中，1≤n≤m；运行过滤过程中，中空纤维纳滤膜系统实际进水压力为p1
n
，压差为p2
n
，第n次过滤过程中初始运行进水压力为p1
n始
，压差为p2
n始
；进水压力增幅为
△
p1=p1
n
ꢀ‑ꢀ
p1
n始
，压差增幅为
△
p2=p2
n
ꢀ‑ꢀ
p2
n始
，如果出现p1
n
＞p1
n末
或p2
n
＞p2
n末
，则进行阻垢剂投加或浓水回流的相应调整。6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述进行阻垢剂投加或浓水回流的相应调整的方法包括：如只出现p1
n
＞p1
n末
，则增大浓水回流倍率0.5；如只出现p2
n
＞p2
n末
，则增大阻垢剂投加量0.2ppm；如p1
n
＞p1
n末
与p2
n
＞p2
n末
均出现时，如果
△
p1≥
△
p2，则增大浓水回流倍率0.5；如果
△
p1＜
△
p2，则增大阻垢剂投加量0.2ppm。7.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，在过滤结束即将冲洗时，程控系统根据过滤过程中的运行压力或压差变化，决定过滤结束进行的冲洗方式为正冲+气洗或反洗或加药正冲+气洗。8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，设定过滤过程中压力增幅比例为
△
1=
△
p1/p1
n始
，压差增幅比例为
△
2=
△
p2/p2
n始
；如果过滤结束即将冲洗时，
△
p1≥
△
p2，则系统进行正冲+气洗；如果过滤结束即将冲洗时，
△
p1＜
△
p2且
△
1≥
△
2，则系统进行反洗；如果过滤结束即将冲洗时，
△
p1＜
△
p2且
△
1＜
△
2，则系统进行加药正冲+气洗。9.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，当系统运行多个过滤-冲洗过程后进行化学加强清洗，此时，程控系统同样根据本运行周期化学加强清洗前的周期内压力与压差变化，计算得出本次化学加强清洗的加药浓度和浸泡时间。10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，本运行周期化学加强清洗前的周期内压力变化为
△
p3=p1
m
ꢀ‑ꢀ
p1
1始
，压差变化为
△
p4=p2
m
ꢀ‑ꢀ
p2
1始
时；当
△
p3≤0.5bar且
△
p3/
△
p4≥1时，化学加强清洗的加药浓度为柠檬酸2000ppm、次氯酸钠50ppm、氢氧化钠100ppm，化学加强清洗浸泡时间10min；当
△
p3≤0.5bar且
△
p3/
△
p4＜1时，化学加强清洗的加药浓度为柠檬酸2500ppm、次氯酸钠50ppm、氢氧化钠100ppm，化学加强清洗浸泡时间10min；当0.5bar＜
△
p3≤1.0bar且
△
p3/
△
p4≥1时，ceb的加药浓度为柠檬酸2500ppm、次氯酸钠100ppm、氢氧化钠150ppm，化学加强清洗浸泡时间15min；当0.5bar＜
△
p3≤1.0bar且
△
p3/
△
p4＜1时，化学加强清洗的加药浓度为柠檬酸3000ppm、次氯酸钠100ppm、氢氧化钠150ppm，化学加强清洗浸泡时间15min；当
△
p3＞1.0bar且
△
p3/
△
p4≥1时，化学加强清洗的加药浓度为柠檬酸3500ppm、次氯酸钠200ppm、氢氧化钠250ppm，ceb浸泡时间20min；
当
△
p3＞1.0bar且
△
p3/
△
p4＜1时，化学加强清洗的加药浓度为柠檬酸4000ppm、次氯酸钠200ppm、氢氧化钠250ppm，化学加强清洗浸泡时间20min。

技术总结
本公开涉及水处理技术领域，尤其涉及一种中空纤维纳滤膜系统及其控制方法。本公开实施例提供的中空纤维纳滤膜系统包括供水系统、浓水回流系统、中空纤维纳滤膜组、产水系统、清洗系统、加药系统和程控系统。通过程控系统自匹配自适应自调整，形成根据水质情况与运行工况的智能精准运行控制方法及系统，极大改善了膜系统的自我运行状态调节能力，延缓了膜污染堵塞趋势，发挥了中空纤维纳滤的优势，保证中空纤维纳滤膜系统的稳定运行，降低了膜系统运行管理难度，提高了中空纤维膜系统的工程应用可行性。相比其他的现有运行控制方法，运行压力一般可由4.5~5.5bar降至4.0~4.5bar，系统电耗降低11~18%左右。~18%左右。~18%左右。


技术研发人员：刘牡 苏英强 黎泽华 段梦缘 孙凯 朱希坤 张立言 肖聪 韩慧铭
受保护的技术使用者：金科环境股份有限公司
技术研发日：2023.06.13
技术公布日：2023/7/17