CN100395200C

CN100395200C - 一种基于二级膜过滤技术的纳滤直饮水制备方法

Info

Publication number: CN100395200C
Application number: CNB2006100087299A
Authority: CN
Inventors: 蓝伟光; 张世文; 王如顺
Original assignee: Suntar Membrane Technology Xiamen Co Ltd
Current assignee: Suntar Membrane Technology Xiamen Co Ltd
Priority date: 2006-02-07
Filing date: 2006-02-07
Publication date: 2008-06-18
Anticipated expiration: 2026-02-07
Also published as: CN1830838A

Abstract

一种基于二级膜过滤技术的纳滤直饮水制备方法，涉及一种直饮水制备方法，提供一种基于二级膜过滤技术的纳滤直饮水制备方法。自来水经微滤过滤得微滤水和微滤浓缩水，微滤水泵入纳滤过滤得纳滤水和纳滤浓缩水，纳滤水经吸附柱吸附脱色脱味得纳滤直饮水；微滤浓缩水和纳滤浓缩水合并。在自来水进入纳滤系统前采用微滤技术处理，可运用微滤过滤去除水中的悬浮物、细菌、其它沉淀、大分子化合物等有害杂质，减轻纳滤系统纳滤膜材料污染，减少纳滤膜材料清洗次数，提高纳滤效率，节省成本。在微滤系统中选用陶瓷膜、金属膜等微滤膜，对酸碱都具有较高的稳定性，便于清洗再生，从而减少换膜成本和设备运行维修成本。

Description

一种基于二级膜过滤技术的纳滤直饮水制备方法

技术领域

本发明涉及一种直饮水制备方法，特别是涉及一种基于二级膜过滤技术的纳滤直饮水制备方法。

背景技术

随着人口的增加，人们活动范围的不断扩大以及工农业的发展和人口居住的城镇化，大量的工业生产污水、农业生产污水和人们生活污水被排入环境，水的污染问题已越来越严重。水是人们赖以生存的基本物质基础，我们每天都必须摄入一定数量的水，因此，饮水污染严重威胁着人们的生存安全。面对日益严重的水资源污染，今天，我们对饮水的安全问题已越来越关注。同时，随着社会的发展，人们生活水平的提高，人们对高品质的饮水需求快速增加。为了饮水安全，提高饮用水品质，人们发明了各种直饮水的生产方法，归纳起来有如下几类：

(一)蒸馏法

蒸馏法生产的饮用水就是蒸馏水。它是将自来水经过必要的预处理后，泵入蒸馏水器中加热至沸产生水蒸汽，水蒸汽经冷却器冷却、收集就得到蒸馏水。蒸馏水作为饮用水有两个问题，一是在生产蒸馏水时除了需要消耗大量的能源，生产成本高以外，还会排出大量的废气，污染环境。二是蒸馏水是一种纯水，不含有任何矿物质，人们长期饮用这种没有矿物质的纯水，可能导致人体内的电解质缺乏，从而引起一系列因缺少电解质的疾病。

(二)离子交换法

离子交换法生产的饮用水称为去离子水。它是将自来水经过必要的预处理(如絮凝沉淀过滤)后，泵入离子交换设备(通常由一级阳离子吸附柱、一级阴离子吸附柱和一级混合离子吸附柱组成)，经过离子交换，脱除自来水中的阳离子和阴离子从而得到去离子水。用离子交换法生产的饮用水存在如下问题：(1)生产离子交换水的离子交换树脂本身可能会有一些溶于水的有害物质残留，会随着饮用水的生产而带入饮用水中，造成饮水的不安全性；(2)生产离子交换水时的树脂再生会产生一定数量的废水，污染环境；(3)离子水也是一种纯水，不含有任何矿物质，人们长期饮用这种没有矿物质的纯水，可能导致人体内的电解质缺乏，从而引起一系列因缺少电解质的疾病。

(三)过滤吸附法

过滤吸附法生产饮用水的方法是将自来水经过必要的预处理(如沉淀过滤)后，泵入吸附塔(通常为装有活性碳的吸附柱)经活性碳等吸附剂吸附，除去对人体有害的细菌、大分子化合物、农药残留、重金属等得到可以直接饮用的水。这种方法的缺点是吸附剂都是有一定的吸附容量和吸附寿命的，当达到饱和后，吸附剂就失去吸附效果，需要更换或再生，否则，生产的水就不能直接饮用。由于自来水的水质不同，吸附剂的使用寿命也不相同，判断吸附剂是否饱和或更换吸附剂，不仅需要较高的专业知识，而且还要借助一定的分析测试。显然，这对一般的用户是难以做到的。这样也就带来了过滤吸附法生产饮用水的不安全性。

(四)膜过滤法

膜过滤法是将自来水经过必要的预处理(如沉淀过滤)后，泵入反渗透膜(R0)或纳滤膜设备、超滤膜设备中，经过膜过滤而生产直饮水的方法。当前主要有两类，一类是反渗透(R0)法，另一类是纳滤法。

运用反渗透膜(R0)过滤生产饮用水的方法称为反渗透法，运用这种原理开发的直饮水生产技术和生产设备很多，中国专利CN95109777.6，CN01109407.9，CN02136445.1，CN200510049194.5，CN91209804.X，CN93220895.9，CN94211438.8，CN96219421.2，CN97201067.X，CN96241137.X，CN98208175.8，CN98213939.X，CN97240602.6，CN99206896.7，CN99210374.6，CN00230031.1，CN00212345.2，CN00228628.9，CN00227442.6，CN00228627.0，CN01252857.9，CN01256371.4，CN01251236.2，CN02225842.6，CN02260589.4，CN200320125779.7，CN200320102912.7等公开了多种反渗透制备纯水的方法和设备(装置)。运用反渗透的方法和设备(装置)生产的饮用水除了将对人体有害的细菌和污染物被除掉之外，水中人体必须的矿物质也同时被过滤去除，也就是说，在这种纯净水中没有人体必须的矿物质。因此，人们长期饮用这种没有矿物质的纯水，也可能导致人体内的电解质缺乏，从而导致一系列因缺少电解质的疾病。

运用纳滤膜(NF)过滤生产饮用水的方法称为纳滤法，运用这种原理开发的直饮水生产技术和生产设备也很多，中国专利CN200420015664.7，CN200320128766.5，CN03225134.3，CN01203992.6，CN03145434.8，CN01112971.9，CN99110755.1等分别公开了不同的纳滤水生产方法或设备。采用纳滤膜过滤的方法生产的直饮水不仅能够充分将固体悬浮物、沉淀、细菌、对人体有害的其它大分子杂质、农药残留和重金属等除去，而且还可以有选择性地充分保留对人体有益的矿物质。因此，纳滤直饮水是当前一种最为安全和健康的饮用水。但是，当前的纳滤水生产方法和设备存在因为原料水在进入纳滤系统之前没有通过有效的预处理，导致纳滤设备负荷过重，纳滤膜的清洗次数多，间隙时间短和产水率较低等缺点。

发明内容

本发明的目的在于针对现有直饮水生产方法和生产设备(装置)存在的缺陷，特别是针对现有运用纳滤过滤生产直饮水的技术和设备存在的缺陷，提供一种基于二级膜过滤技术的纳滤直饮水制备方法。

本发明采用的技术方案是：在自来水进入纳滤设备过滤之前，先用微滤设备进行过滤处理，以提高纳滤设备的使用效率，减少纳滤膜的清洗次数，提高产水率，从而大大降低直饮水的生产成本。在纳滤之后，再将水经过活性碳吸附脱色脱味，从而获得高品质的直饮水。

本发明是通过如下步骤实现的：

1)微滤

将压力不小于3bar的自来水经过微滤系统过滤得透析液(微滤水)和浓缩液(微滤浓缩水)，微滤水作为进一步生产直饮水的原料进入下一工序，微滤浓缩水回收作为日常卫生用水，运用微滤过滤去除自来水中的悬浮物、细菌、其它沉淀、大分子化合物等有害杂质；

2)纳滤

将微滤水泵入纳滤系统过滤，得纳滤透析液(纳滤水)和浓缩液(纳滤浓缩水)，纳滤水作为进一步生产直饮水的原料进入下一工序，纳滤浓缩水回收与微滤浓缩水合并作为日常卫生用水，运用纳滤过滤去除微滤水中的农药残留、重金属及其它对人体有害的大分子化合物等杂质，但充分保留对人体健康有益的矿物质；

3)吸附脱色脱味

将纳滤水经装有活性碳的吸附柱吸附脱色脱味，得高品质的纳滤直饮水；

4)浓缩水回收

将微滤浓缩水和纳滤浓缩水合并贮于水槽中，用于作为环境绿化、洗衣、打扫卫生等日常生活非饮用用水。

在步骤1)中，微滤系统所用的膜为截留分子量为300000～650000MWCO的陶瓷膜、金属膜、醋酸纤维膜等中的一种，进压：3～5bar，出压：2～4bar，压力差1～1.5bar。

在步骤2)中，纳滤系统所用的纳滤膜材料为截留分子量为150～300MWCO的聚砜膜、聚醚砜膜、醋酸纤维素膜、复合纳滤膜等中的一种，进压：12～45bar，出压：10.5～43.5bar，工作压力差1.5～2.8bar。

与现有纳滤水技术相比，本发明具有如下突出优点：

(1)在自来水进入纳滤系统之前，采用微滤技术处理，可以运用微滤过滤去除自来水中的悬浮物、细菌、其它沉淀、大分子化合物等有害杂质，减轻纳滤系统中纳滤膜材料的污染，减少纳滤膜材料的清洗次数，从而提高纳滤的效率，节省成本。

(2)在微滤系统中，选用陶瓷膜、金属膜等微滤膜，由于陶瓷膜和金属膜对酸碱都具有较高的稳定性，便于清洗再生，从而减少换膜成本和设备运行维修成本。

附图说明

图1为本发明的工艺流程框图。

具体实施方式

以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。

实施例1

参见图1，将压力为3bar的自来水经过微滤系统过滤得微滤水和微滤浓缩水。微滤水作为进一步生产直饮水的原料进入下一工序，微滤浓缩水回收作为日常卫生用水。运用微滤过滤去除自来水中的悬浮物、细菌、其它沉淀、大分子化合物等有害杂质。微滤系统所用的膜为截留分子量为300000MWCO的陶瓷膜。微滤的工作条件为常温，工作压力差1.5bar，即进压3bar，出压1.5bar。将经过微滤处理所得的微滤水用增加泵泵入纳滤系统过滤，得纳滤水和纳滤浓缩水。纳滤水作为进一步生产直饮水的原料进入下一工序，纳滤浓缩水回收与微滤浓缩水合并作为日常卫生用水。运用纳滤过滤去除微滤水中的农药残留、重金属及其它对人体有害的大分子化合物等杂质，但充分保留对人体健康有益的矿物质。纳滤系统所用的纳滤膜材料为截留分子量为150MWCO的聚醚砜纳滤膜，工作条件为：温度为常温，进压：13bar，出压：10.5bar，工作压力差2.5bar。将经过纳滤滤过滤所得的纳滤水经装有活性碳的吸附柱吸附脱色脱味，得高品质的纳滤直饮水。将微滤浓缩水和纳滤浓缩水合并贮于水槽中，用于作为环境绿化、洗衣、打扫卫生等日常生活(非饮用)用水。

实施例2

与实施例1类似，其区别在于微滤系统所用的膜为截留分子量为450000MWCO的金属膜，工作压力差1.3bar，即进压2.8bar，出压1.5bar。

实施例3

与实施例1类似，其区别在于微滤系统所用的膜为截留分子量为650000MWCO的陶瓷膜。工作压力差为1bar，即进压2.8bar，出压1.8bar。纳滤系统所用的纳滤膜材料为截留分子量为150MWCO的聚醚砜纳滤膜，进压：35.5bar，出压：33.2bar，工作压力差2.3bar。

实施例4

与实施例1类似，其区别在于纳滤系统所用的纳滤膜材料为截留分子量为300MWCO的复合纳滤膜，进压：25bar，出压：23bar，工作压力差2bar。

实施例5

与实施例1类似，其区别在于微滤系统所用的膜为截留分子量为550000MWCO的金属膜，工作压力差为1.1bar，即进压2.5bar，出压1.4bar。纳滤系统所用的纳滤膜材料为截留分子量为150MWCO的聚醚砜纳滤膜，进压：13.3bar，出压：10.5bar，工作压力差2.8bar。

实施例6

与实施例1类似，其区别在于微滤系统所用的工作压力差为1bar，即进压5bar，出压4bar。纳滤系统所用的纳滤膜材料为截留分子量为180MWCO的聚砜纳滤膜，进压：23.5bar，出压：21.5bar，工作压力差2bar。

实施例7

与实施例1类似，其区别在于微滤系统所用的膜为截留分子量为500000MWCO的醋酸纤维素膜，工作压力差为1bar，即进压4bar，出压3bar。纳滤系统所用的纳滤膜材料为截留分子量为180MWCO的醋酸纤维素膜，进压：45bar，出压：43.5bar，工作压力差1.5bar。

Claims

1.一种基于二级膜过滤技术的纳滤直饮水制备方法，其特征在于其步骤为：

1)微滤：将压力不小于3bar的自来水经过微滤系统过滤得微滤水和微滤浓缩水，微滤水作为进一步生产直饮水的原料进入下一工序，微滤浓缩水回收，所述的微滤是将具有3～5bar压力的自来水直接进入微滤膜系统过滤得微滤水和微滤浓缩水，微滤系统所用的膜选自陶瓷膜、金属膜、醋酸纤维膜中的一种，其截留分子量为300000～650000MWCO，进压：3～5bar，出压：2～4bar，压力差1～1.5bar；

2)纳滤：将微滤水泵入纳滤系统过滤，得纳滤水和纳滤浓缩水，纳滤水作为进一步生产直饮水的原料进入下一工序，纳滤浓缩水回收与微滤浓缩水合并，纳滤系统所用的纳滤膜材料选自聚砜膜、聚醚砜膜、醋酸纤维素膜、复合纳滤膜中的一种，其截留分子量为150～300MWCO，进压：12～45bar，出压：10.5～43.5bar，工作压力差1.5～2.8bar；

3)吸附脱色脱味：将纳滤水经装有活性碳的吸附柱吸附脱色脱味，得纳滤直饮水；

4)浓缩水回收：将微滤浓缩水和纳滤浓缩水合并贮于水槽中。