CN102020367A - 薄膜过滤系统 - Google Patents

薄膜过滤系统 Download PDF

Info

Publication number
CN102020367A
CN102020367A CN2010102716732A CN201010271673A CN102020367A CN 102020367 A CN102020367 A CN 102020367A CN 2010102716732 A CN2010102716732 A CN 2010102716732A CN 201010271673 A CN201010271673 A CN 201010271673A CN 102020367 A CN102020367 A CN 102020367A
Authority
CN
China
Prior art keywords
film
water
module
treated water
nanofiltration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2010102716732A
Other languages
English (en)
Inventor
松代武士
足利伸行
毛受卓
黑川太
赤井芳惠
松井公一
山形英显
辻秀之
深川臣则
相马孝浩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Publication of CN102020367A publication Critical patent/CN102020367A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/025—Reverse osmosis; Hyperfiltration
    • B01D61/026—Reverse osmosis; Hyperfiltration comprising multiple reverse osmosis steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/029—Multistep processes comprising different kinds of membrane processes selected from reverse osmosis, hyperfiltration or nanofiltration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/58—Multistep processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D65/00—Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
    • B01D65/02—Membrane cleaning or sterilisation ; Membrane regeneration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/04—Specific process operations in the feed stream; Feed pretreatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2321/00—Details relating to membrane cleaning, regeneration, sterilization or to the prevention of fouling
    • B01D2321/08—Use of hot water or water vapor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/025—Reverse osmosis; Hyperfiltration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/027—Nanofiltration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/14—Ultrafiltration; Microfiltration
    • B01D61/145—Ultrafiltration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/14—Ultrafiltration; Microfiltration
    • B01D61/147—Microfiltration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/001—Processes for the treatment of water whereby the filtration technique is of importance
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/441—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by reverse osmosis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/442—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by nanofiltration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/444—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by ultrafiltration or microfiltration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2301/00—General aspects of water treatment
    • C02F2301/08—Multistage treatments, e.g. repetition of the same process step under different conditions

Abstract

根据一个实施例，薄膜过滤系统包括：未净化水罐(2)；设置成容纳初级已处理水的第一罐(5)；设置成容纳第二级已处理水的第二罐(8)；包括纳米过滤薄膜、并且以1％或更多以及30％或更少的溶解物去除率将溶解物从未净化水中去除的纳米过滤薄膜模块(4，41-4n)；被设置成将未净化水从未净化水罐供给到模块以使未净化水渗透穿过薄膜并且将已经渗透穿过薄膜的水作为初级已处理水输送到第一罐的第一泵(3)；包括进一步将溶解物从初级已处理水中去除的反渗透薄膜的反渗透薄膜模块(7)；以及被设置成将初级已处理水从第一罐供给到反渗透薄膜模块以使初级已处理水渗透穿过薄膜并且将已经渗透穿过薄膜的水作为第二级已处理水输送到第二罐的第二泵(6)。

Description

薄膜过滤系统
技术领域
在此描述的实施例基本上涉及一种薄膜过滤系统，该系统被用于盐水、海水、地下水、堆填区渗透液、工业废水、或者包含诸如如离子和盐的溶解物的类似物的水处理。
背景技术
在水处理领域，使用反渗透薄膜模块的过滤已经被实施，通过过滤盐水、海水、地下水、堆填区渗透液、工业废水、或者包含诸如如离子和盐的溶解物的类似物从而获得日常生活用水、工业用水或者农业用水。
反渗透薄膜是一种具有以下特性的薄膜，即不允许除了水之外的杂质(溶解物)例如离子和盐透过。等于或者大于根据溶解物浓度的渗透压力的压力通过高压泵施加到反渗透薄膜上，从而使溶解物与水分离。在使用上述反渗透薄膜的薄膜过滤系统中，当溶解物浓度如海水中一样高时，过滤所需要的压力必须提高，从而导致用于驱动高压泵的动力成本的增加。
为了解决上述问题，JP-A 2002-282855(KOKAI)、JP-A 2003-200161(KOKAI)、以及JP-A 2008-100219(KOKAI)提出了一种通过以下方式来获得除去盐分的水或者清水的方法：在上面所述的、使用反渗透薄膜的反渗透薄膜模块之前的阶段设置纳米过滤薄膜模块；首先将盐水、海水、地下水、堆填区渗透液、工业废水、或者包含诸如如离子和盐的溶解物的类似物供给到纳米过滤薄膜模块，用于薄膜分离为渗透水及浓缩水；以及将渗透水供给到反渗透薄膜模块。
然而，由于当盐水、海水、地下水、堆填区渗透液、工业废水、或者包含诸如如离子和盐的溶解物的类似物供给到常规薄膜过滤系统中的纳米过滤薄膜模块时纳米过滤薄膜会在短时间内变脏，因此必须频繁地进行薄膜清洁从而去除污垢。因此，由于必须不时地停止过滤处理的操作，因此不能够长时间地连续操作以致于使得处理效率下降，并且由于驱动高压泵的动力成本的增加使得整体运行成本上升。
发明内容
实施例的目的是提供一种薄膜过滤系统，该系统能够通过对过滤薄膜的污垢进行抑制以及去除诸如离子和盐的一部分溶解物而减小用于高压泵的动力成本，从而减小整体运行成本，所述高压泵用于将未净化水供给到反渗透薄膜模块。
一般地，根据一个实施例，溶解物通过使用纳米过滤薄膜并且以纳米过滤薄膜模块中的溶解物去除率为1％或更多以及30％或更少的方式得以去除。在单个纳米过滤薄膜中的溶解物去除率超过30％的情况下，泵上的载荷会增加，并且过滤薄膜容易变脏从而增加了在短周期内频繁过滤薄膜清洁的必要性，由此大大地降低了处理效率。另外，为了使水通过纳米过滤薄膜模块以及反渗透薄膜模块，必须在薄膜模块入口处施加运行压力，该运行压力等于或者大于根据溶解物浓度的渗透压力。溶解物去除率以及回收率以渗透压力与纳米过滤薄膜模块的运行压力相匹配的方式而确定下来。由于当已处理水侧的溶解物浓度减小时浓缩水侧的溶解物浓度会增加，因此当溶解物去除率增加时纳米过滤薄膜模块的运行压力会最终增加。为了避免这种运行压力的增加，通过将纳米过滤薄膜模块中的溶解物去除率抑制到30％或更少的较低值，从而使得纳米过滤薄膜模块的运行压力降低，同时，将供给到后续的反渗透薄膜模块的溶解物浓度降低，由此由溶解物去除分散了所引起的载荷并且减小了溶解物去除所需的整个动力。
同时，当纳米过滤薄膜模块中的溶解物去除率小于1％时，纳米过滤薄膜模块中有效的处理效率变得过低，从而难于达到减轻后续的反渗透薄膜模块上载荷的目的。在这种情况下，当纳米过滤薄膜模块的数目增加以用于减轻反渗透薄膜模块上载荷的目的时，成本会增加。
在当前实施例中，纳米过滤薄膜中的溶解物去除率可优选地设定在1％或更多，以及10％或更少。当溶解物去除率为10％或更少时，泵上的载荷进一步减轻，从而降低了动力。相反地，当溶解物去除率超过10％时，难于通过清洁处理而使阻塞的纳米过滤薄膜恢复到其初始状态，由此在一些情况下导致薄膜质量的快速恶化。
在当前实施例中，优选地在反渗透薄膜模块之前的阶段设置多个纳米过滤薄膜模块(图2，3A，3B，3C，3D，4，5，6以及8)。当通过使用多阶段纳米过滤薄膜模块而从未净化水中逐步地去除杂质而使溶解物浓度逐步降低时，借助在各个阶段使纳米过滤薄膜模块上的载荷减轻从而获得了对过滤薄膜产生污垢进行抑制的优点。同样在这种情况下，各个阶段纳米过滤薄膜模块中溶解物去除率优选地设定到1％或更多以及30％或更少，更优选地为1％或更多以及10％或更少。在海水淡化厂或类似工厂中面临着大量的包含高浓度溶解物(例如离子和盐)的未净化水(海水)的情况下，期望将纳米过滤薄膜模块在可接受范围内最大限度地保持到成免维护状态，同时需要最大限度地防止过滤薄膜变脏。由此，在海水淡化厂或类似工厂中设置大量数目的纳米过滤薄膜模块，量级从几千到几万，从而通过使用平行处理与旋转处理的结合来进行操作，由此减轻了各个过滤薄膜上的载荷。
在当前实施例中，优选地包括清洁单元，该清洁单元在清洁反渗透薄膜和纳米过滤薄膜时以预先确定的频率使用，并且通过将温度高于常温的热水供给到各个反渗透薄膜和纳米过滤薄膜而进行清洁(图4)。能够防止过滤处理效率的降低，从而获得过滤薄膜的寿命延长，并且通过使用热水以适当频率清洁各个反渗透薄膜以及纳米过滤薄膜从而减轻了泵载荷。此外，能够通过使用不具有任何化学药剂的热水清洁单元从而大大地减轻环境负担。
在当前实施例中，可以在纳米过滤薄膜模块之前的阶段进一步设置包括充砂层(sand charged layer)的砂滤装置(图5)。此外，可以在纳米过滤薄膜模块之前的阶段进一步设置微过滤薄膜模块或者超过滤薄膜模块(图6)。此外，可以在纳米过滤薄膜模块之前的阶段设置砂滤装置及微过滤薄膜模块或者砂滤装置及超过滤薄膜模块(图7和图8)。
在当前实施例中，优选地进一步包括清洁单元，该清洁单元在清洁各个反渗透薄膜和纳米过滤薄膜，充砂层及微过滤薄膜、或者充砂层及超过滤薄膜时以预先确定频率使用，并且通过将温度高于常温的热水供给到各个反渗透薄膜及纳米过滤薄膜，充砂层及微过滤薄膜、或者充砂层及超过滤薄膜的方式进行清洁(图1，2，4，5，6，7和8)。在如上所述结合使用多个不同过滤单元的情况下，用热水清洁各个单元对于实现处理效率的提高、防止过滤薄膜的污垢、以及泵载荷的减轻而言是有效的。
接下来，对本说明书中使用的术语进行限定。
术语“纳米过滤薄膜模块中的去除率”指的是一项指数，该指数以百分数表示纳米过滤薄膜模块中出口侧溶解物浓度C2(mg/l)相对于进口侧溶解物浓度C1(mg/l)的减少比率。溶解物指的是溶解到例如盐水、海水、地下水、堆填区渗透液、工业废水、或者类似物中的物质。纳米过滤薄膜模块中的溶解物去除率R(％)由以下公式(1)给出：
R＝{1-(C2/C1)}×100……(1)
术语“纳米过滤薄膜模块中的回收率”指的是一项指数，该指数以百分数表示纳米过滤薄膜模块中出口侧阀的流量F2与进口侧阀的流量F1之间的比率。纳米过滤薄膜模块中的溶解物回收率K(％)由以下公式(2)给出：
K＝(F2/F1)×100……(2)
术语“物理清洁”指的是一种将加压水流供给到过滤薄膜从而通过加压水流的渗透压力(穿透力和碰撞力)而以物理方式将沉积物从薄膜表面上分离的清洁方法。
术语“热水清洁”指的是一种允许温度为40℃或更高(高于常温的温度)的热水渗透穿过过滤薄膜从而将沉积物从过滤薄膜表面上去除的方法。由于在热水清洁中没有使用任何化学药剂，因此能够获得在清洁之后简单的排放处理以及小的环境负担的优点。当通过温度响应性聚合体处理的功能性中空纤维被用于薄膜表面时，各个小孔的直径由于聚合体链条与热水接触所导致的螺旋性收缩而增加，因此热水清洁的效果进一步提高。
术语“砂滤”指的是一种通过使未净化水通到充满砂子的充砂层从而去除未净化水中的固体物质的方法。在当前实施例中，砂滤被应用作为纳米薄膜之前阶段的预处理，用于去除具有相对较大尺寸的固体物质，从而减轻纳米过滤薄膜上的载荷。
附图说明
图1是显示根据第一实施例的薄膜过滤系统的结构图；
图2是显示根据第二实施例的薄膜过滤系统的结构图；
图3A是示意性地显示实施例中薄膜过滤系统的结构图；
图3B是显示实施例中薄膜过滤系统的功能和效果的图表；
图3C是显示实施例中薄膜过滤系统的功能和效果的图表；
图3D是显示实施例中薄膜过滤系统的功能和效果的图表；
图4是显示根据第三实施例的薄膜过滤系统的结构图；
图5是显示根据第四实施例的薄膜过滤系统的结构图；
图6是显示根据第五实施例的薄膜过滤系统的结构图；
图7是显示根据第六实施例的薄膜过滤系统的结构图；以及
图8是显示根据第七实施例的薄膜过滤系统的结构图。
具体实施方式
下面参考附图描述某些实施例。
(第一实施例)
参考图1描述根据第一实施例的薄膜过滤系统。
当前实施例的薄膜过滤系统1从上游侧开始依次包括未净化水罐2、第一供给泵3、纳米过滤薄膜模块4、第一已处理水罐5、第二供给泵(高压泵)6、反渗透薄膜模块7、以及第二已处理水罐8。单元2到8通过充当主要作用管路的水流管道通路L1到L4而连续地连接，从而使得将被处理的水以稳定运行状态从处于上游侧的未净化水罐2向着处于下游侧的第二处理罐8间断地或者连续地输送。在管路L1到L4的适当位置设置有打开/闭合阀V1、V21、V22、V5、V6以及V7，并且控制器(未示出)根据预先确定的工艺条件在期望的时间控制阀的打开/闭合。
未净化水罐2是蓄水罐，目的是：将盐水、海水、地下水、堆填区渗透液、工业废水、或者包含诸如如离子和盐的溶解物的类似物从未净化水供给源(未示出)开始供给；在期望的时间段暂时地保存未净化水；以及导致固体物质沉淀。
纳米过滤薄膜模块4设置在未净化水罐2与第一已处理水罐5之间，并且包含有纳米过滤薄膜，用于去除未净化水中包含的溶解物。纳米过滤薄膜是一种包括小孔的功能性过滤薄膜，该小孔的平均小孔直径大于反渗透薄膜的平均小孔直径。作为纳米过滤薄膜的使用模式，例如是一束中空纤维薄膜的纳米薄膜被插入到过滤薄膜模块容器中。纳米过滤薄膜模块4具有将未净化水中包含的大量杂质中的一部分去除的功能并且具有减轻设置在靠后阶段的反渗透薄膜模块7上的载荷的作用。
第一供给泵3连接到未净化水供给管路L1，该管路L1将未净化水罐2连接到纳米过滤薄膜模块4。第一供给泵3通过将未净化水以预先确定的泵送供给压力供给到纳米过滤薄膜模块4从而将期望的运行压力施加到纳米过滤薄膜。未净化水由于泵3的供给压力而渗透穿过纳米过滤薄膜，从而使得一部分溶解物去除从而生成初步已处理水。
第一已处理水罐5通过包括阀V22的管路L2而连接到纳米过滤薄膜模块4的出口侧，并且容纳初步已处理水，所述初步已处理水是通过纳米过滤薄膜而去除一部分溶解物所获得的。
反渗透薄膜模块7设置在第一已处理水罐5与第二已处理水罐8之间并且包含反渗透薄膜，用于去除初步已处理水中包含的溶解物。反渗透薄膜是一种包括小孔的功能性过滤薄膜，该小孔的平均小孔直径小于2nm，用于允许水分子穿过并且不允许除了水分子之外的杂质(溶解物)穿过。当向反渗透薄膜施加等于或者大于渗透压力的压力时，反渗透薄膜将溶解物从水中分离出来，所述渗透压力是根据溶解物(杂质)的浓度。反渗透薄膜模块7提供了几乎完全地将初步已处理水中包含的溶解物去除的功能并且具有生成除去盐分的水的作用。
第二已处理水罐8通过包括阀V7的管路L4连接到反渗透薄膜模块7的出口侧并且容纳第二级已处理水(除去盐分的水)，该第二级已处理水是通过反渗透薄膜而去除几乎全部溶解物所获得的。
第二供给泵6连接到初步已处理水供给管路L3，该管路L3将第一已处理水罐5连接到反渗透薄膜模块7。第二供给泵6通过以预先确定的泵送供给压力将初步已处理水供给到反渗透薄膜模块7从而将期望的运行压力施加到反渗透薄膜。作为第二供给泵6，可以使用高压泵，例如循环泵以及多级涡旋泵。初步已处理水由于泵6的供给压力而渗透穿过反渗透薄膜，从而使得溶解物几乎完全地去除从而生成第二级已处理水。
此外，薄膜过滤系统1包括设置在纳米过滤薄膜模块4与第一已处理水罐5之间的清洁泵9。清洁泵9的进口侧通过包括阀V4的管路L5而连接到第一已处理水罐5，并且出口侧连接到支线管路L6、L7和L8。第一支线管路L6是用于纳米过滤薄膜模块4的清洁管路，该管路L6连接到纳米过滤薄膜模块4的入口侧并且包括打开/闭合阀V91。第二支线管路L8是用于纳米过滤薄膜模块4的反向清洁管路，该管路L8连接到纳米过滤薄膜模块4的出口侧并且包括打开/闭合阀V92。第三支线管路L7是用于反渗透模块7的清洁管路，该管路L7连接到反渗透模块7的入口侧并且包括打开/闭合阀V10。
接下来，描述当前实施例的功能。
为了进行过滤操作，阀V1，V3，V8，V21，V22，V5，V6和V7都打开，以及阀V3，V8，V91，V92和V10都闭合。未净化水通过泵3的驱动、经由管路L1从未净化水罐2供给到纳米过滤薄膜模块4，通过纳米薄膜模块4的处理所获得的已处理水被暂时地存储到第一已处理水罐5中、并且随后通过高压泵6而被供给到反渗透薄膜模块7。纳米过滤薄膜模块4的回收率K通过阀V22处的流量相对于阀V21处的流量所限定，如公式(2)中所示。进一步，纳米过滤薄膜模块4的去除率R是通过薄膜模块出口处的溶解物浓度C2相对于薄膜模块入口处的溶解物浓度C1所给出，如公式(1)中所示。
对于纳米过滤薄膜模块4具有两种类型的物理清洁，即，当阀V91在阀V21和V22闭合的状态下打开时或者当阀V92在V21和V22闭合的状态下并且在打开阀V4之后打开时，清洁泵9被启动。清洁水流通过打开排水阀3而从纳米过滤薄膜模块4中排出。在前面的清洁处理步骤中，清洁水流依次地流过已处理水罐5、L5、V4、泵9、L6、V91、模块4以及V3，从而对模块4中的过滤薄膜进行清洁。在后面的反向清洁处理步骤中，清洁水流依次地流过已处理水罐5、L5、V4、泵9、L8、V92、模块4以及V3，从而对模块4中的过滤薄膜进行反向清洁。
在反渗透薄膜模块7的物理清洁中，清洁水流在阀V6和V7闭合以及阀V10打开的情况下通过驱动清洁泵9、经由管路L7而被输送到反渗透薄膜模块7。用于清洁的清洁水流通过打开阀V8而从模块底部的排水管路排出。在反渗透薄膜的清洁处理中，清洁水流依次地流过已处理水罐5、L5、L4、泵9、L7、V10、模块7以及V8，从而对反渗透薄膜进行清洁。
根据当前实施例，由于由用于去除一部分溶解物的纳米过滤薄膜所形成的纳米过滤薄膜模块被设置在反渗透薄膜模块之前的阶段，因此纳米薄膜模块的变脏得以减轻，并且一部分溶解物例如离子和盐被去除，由此能够减小用于将未净化水供给到反渗透薄膜模块的高压泵的动力成本，导致了整体运行成本的减小。
(第二实施例)
下面，参考图2描述第二实施例的薄膜过滤系统。当前实施例中与前述实施例相同的部分的描述将被省略。
当前实施例的薄膜过滤系统1A包括设置在未净化水罐2与第一已处理水罐5之间的多个纳米过滤薄膜模块41到4n。多个纳米过滤薄膜模块41到4n沿着管路L1到L2连续地连接。阀V21、V22、…V2n设置在纳米过滤薄膜模块41到4n的入口侧和出口侧。更具体地：在第一阶段模块41的入口侧与第一供给泵3的出口侧之间经由阀V21设置连通；在第二阶段模块42的进口侧与第一阶段模块41的出口侧之间经由阀V22设置连通；在n阶段模块4n的进口侧与n-1阶段模块4n-1之间经由阀V2n-1设置连通；以及在n阶段模块4n的出口侧与第一已处理水罐5之间经由阀V2n设置连通。
此外，从包括清洁泵9的清洁管路L6分支出来的清洁/反向清洁管路L81到L8n连接到将纳米过滤薄膜模块41到4n的入口侧与出口侧相连接的管路。阀V91以及V92到V92n连接到清洁/反向清洁管路L81到L8n。此外，纳米过滤薄膜模块41到4n的底部部分连接到包括有V31到V3n的排水管路。
下面，描述当前实施例的功能。
为了进行过滤，阀V1、V31到3n、V8、V21、V22、V5、V6和V7都打开，以及阀V31到V3n，V8、V91到V9n以及V10都闭合。未净化水从供给泵3供给到纳米过滤薄膜模块41到4n，来自纳米过滤薄膜模块41到4n的已处理水通过高压泵(第二供给泵)6供给到反渗透薄膜模块7。纳米过滤薄膜模块41到4n的回收率K通过阀V22处的流量相对于阀V21处的流量所限定，如公式(2)中所示。进一步，纳米过滤薄膜模块的去除率R是通过薄膜模块出口处的溶解物浓度相对于薄膜模块入口处的溶解物浓度所给出，如公式(1)中所示。这里，纳米过滤薄膜模块中的溶解物去除率优选地处于1％到30％的范围内，从而减小纳米过滤薄膜的污垢。当溶解物去除率超过30％时，纳米过滤薄膜会在短时间内阻塞从而扰乱连续运行。
为了使得水流流过纳米过滤薄膜模块41到4n以及反渗透薄膜模块7，必须在薄膜模块的入口侧施加等于或者大于根据溶解物浓度的渗透压力的运行压力。去除率R以及回收率K是通过使渗透压力与纳米过滤薄膜模块41到4n的运行压力相匹配的方式确定出来。由于在已处理水侧的溶解物浓度减小时浓缩水侧的溶解物浓度会增加，因此当溶解物去除率R增加时纳米过滤薄膜模块的运行压力会最终增加。为了避免这种运行压力的增加，通过将纳米过滤薄膜模块中的溶解物去除率抑制到1％到30％的较低数值、即通过粗略地去除溶解物，从而使纳米过滤薄膜模块41到4n的运行压力降低，并且同时，供给到靠后的反渗透薄膜模块7的溶解物浓度降低，由此使得由于溶解物去除引起的载荷得以分散并且减小了溶解物去除所需的整体动力。
下面，关于将使用多个纳米过滤薄膜模块连同反渗透薄膜模块的模型作为根据上述实施例的实际模型，参考图3A、图3B、图3C以及图3D描述在三个不同运行条件下通过计算机模拟得出的输入结果1、输入结果2、以及输入结果3。
图3A中所示的是模型的示例，其中纳米过滤薄膜模块的溶解物去除率R被设定在1％到10％的范围内；对于第一纳米过滤薄膜模块41的泵送供给压力的目标数值被设定为大约15个大气压力(1.52Mpa)；以及一个反渗透薄膜模块7被连接到两个纳米过滤薄膜模块41和42之后的阶段。输入结果1到3的测量位置(1)到(7)对应于图3A中所示的以下位置。
测量位置(1)：第一纳米过滤薄膜模块41的入口端口。
测量位置(2)：第一纳米过滤薄膜模块41的出口端口。
测量位置(3)：第一纳米过滤薄膜模块41的浓缩水出口侧。
测量位置(4)：第二纳米过滤薄膜模块42的出口端口。
测量位置(5)：第二纳米过滤薄膜模块42的浓缩水出口侧。
测量位置(6)：第三反渗透薄膜模块7的出口端口。
测量位置(7)：第三反渗透薄膜模块7的浓缩水出口侧。
如图3B中所示，在输入结果1中：在测量位置(1)的未净化水的盐浓度为3.00％；在测量位置(2)的、来自于第一模块的初级已处理水的盐浓度为2.97％；在测量位置(4)的、来自于第二模块的初级已处理水的盐浓度为2.94％；以及在测量位置(6)的、来自于第三模块的第二级已处理水的盐浓度为0.01％。对于与各个过滤薄膜的渗透压力相对应的泵送供给压力：在测量位置(3)获得了12.1大气压力的泵送供给压力；在测量位置(5)获得了12.0大气压力的泵送供给压力；以及在测量位置(7)获得了47.2大气压力的泵送供给压力。
如图3C中所示，在输入结果2中：在测量位置(1)的未净化水的盐浓度为3.00％；在测量位置(2)的、来自于第一模块的初级已处理水的盐浓度为2.85％；在测量位置(4)的、来自于第二模块的初级已处理水的盐浓度为2.71％；以及在测量位置(6)的、来自于第三模块的第二级已处理水的盐浓度为0.01％。对于与各个过滤薄膜的渗透压力相对应的泵送供给压力：在测量位置(3)获得了12.1大气压力的泵送供给压力；在测量位置(5)获得了11.5大气压力的泵送供给压力；以及在测量位置(7)获得了43.5大气压力的泵送供给压力。
如图3D中所示，在输入结果3中：在测量位置(1)的未净化水的盐浓度为3.50％；在测量位置(2)的、来自于第一模块的初级已处理水的盐浓度为3.15％；在测量位置(4)的、来自于第二模块的初级已处理水的盐浓度为2.84％；以及在测量位置(6)的、来自于第三模块的第二级已处理水的盐浓度为0.01％。对于与各个过滤薄膜的渗透压力相对应的泵送供给压力：在测量位置(3)获得了14.1大气压力的泵送供给压力；在测量位置(5)获得了12.7大气压力的泵送供给压力；以及在测量位置(7)获得了45.5大气压力的泵送供给压力。
对于纳米过滤薄膜模块41和42有两种类型的物理清洁，即，在阀V21到V2n闭合且V91到V92n-1打开的状态下或者在阀V21和V2n闭合且V92到V92n-1打开的状态下以及阀V4打开的情况下，清洁泵9被启动。清洁水流经由排水阀V31到V3n而从模块中排出。在反渗透薄膜模块7的物理清洁中，清洁泵9在阀V6和V7闭合以及阀V10打开的状态下启动。清洁水流经由排水阀V8而从模块7中排出。更具体地，在纳米过滤薄膜的清洁处理中，清洁水流依次地流过已处理水罐5、L5、V4、泵9、L6、L81到L8n-1、V91、V92到V92n-1、模块4到4n、以及V31到V3n，从而清洁过滤薄膜。在纳米过滤薄膜的反向清洁处理中，清洁水流依次地流过已处理水罐5、L5、V4、泵9、L81到L8n-1、V92到V92n-1、模块4到4n、以及V31到V3n，从而反向清洁模块4到4n中的过滤薄膜。在反渗透薄膜的清洁处理中，清洁水流依次地流过已处理水罐5、L5、V4、泵9、L7、V10、模块7、以及V8，从而清洁模块7中的反渗透薄膜。
下面描述当前实施例的效果。
如图2中所示，由于多个纳米过滤薄膜模块41到4n被设置在反渗透薄膜模块7的上游，因此各个阶段纳米过滤薄膜模块41到4n上的载荷都减轻，纳米过滤薄膜模块的污垢得以减小，以及一部分溶解物例如离子和盐被去除，由此能够减小用于高压泵6的动力成本，使得整体运行成本降低，所述高压泵6用于将未净化水供给到反渗透薄膜模块7。
用于计算泵的动力成本的方法概述如下。
作为泵动力成本，电功率量是通过由公式(3)计算出来的轴功率以及由下面公式(4)计算出来的电机输出而计算出来的。公式(3)中的预期效率η是通过泵的性能曲线而测定的。
Ps(kW)＝(Q×H)/(3600×η)……(3)
Ps是轴功率；Q是容量(m3/h)；H是整体泵压头(kPa)；以及η是预期效率(％)。
Pc＝Ps×C……(4)
Pc是泵输出；Ps是计算所需的轴功率；以及C是容差(＝5％)。
泵动力成本是通过使用上面所述的计算方法而计算出来的，用于研究实施例的效果，由此它揭示出当前实施例能够大大地降低泵动力成本。
(第三实施例)
下面，参考图4描述第三实施例的薄膜过滤系统。当前实施例中与前述实施例相同的部分的描述将被省略。
当前实施例的薄膜过滤系统1B进一步设置了热水清洁单元10、11、L12、L13、L15、V11、V12以及V15，用于通过使用热水来清洁过滤薄膜。热水清洁单元包括热水罐10、加热器11、管路L12、L13、L15，以及打开/闭合阀V11、V12和V15。
热水罐10包括加热器11和温度传感器(未示出)、并且连接到热水供给管路L15，该加热器11用于将罐内部容纳的水加热到40°或更高。通过多个阀V15、V91、V92到V92n以及V10在热水供给管路L15与纳米过滤薄膜的清洁/反向清洁管路L6和L81到L8n之间以及与反渗透薄膜的清洁管路L7之间提供了连通。
来自于第一水罐5的初级已处理水供给管路L12、来自于第二已处理水罐8的第二级已处理水供给管路L13、以及来自于纳米过滤薄膜模块41到4n的浓缩水管路L11被连接到热水罐10。
下面，描述当前实施例的功能。
为了进行过滤，阀V1、V21到2n、V31到3n、V8、V5、V6以及V7打开，并且阀V31到3n、V8、V91到V9n、V10、V11、V12以及V13关闭。未净化水通过第一供给泵3按次序地供给到多个纳米过滤薄膜模块41到4n，并且来自于纳米过滤薄膜模块41到4n的初级已处理水通过高压泵6而被供给到反渗透薄膜模块7。纳米过滤薄膜模块的回收率K是通过阀V22处的流量相对于阀V21处的流量而确定出来，如公式(2)中所示。进一步地，纳米过滤薄膜模块的去除率R是通过薄膜模块出口处的溶解物浓度相对于薄膜模块入口处的溶解物浓度所给出的，如公式(1)中所示。
对于纳米过滤薄膜模块41和4n有两种类型的物理清洁，即，在阀V21到V2n闭合且V921到V92n打开的状态下或者在阀V21到V2n闭合且阀V921到V92n打开的状态下以及阀V4打开的情况下，清洁泵9被启动。清洁水流通过排水阀V31到V3n而从模块41到4n中排出。在反渗透薄膜模块7的物理清洁中，在阀V6和V7被闭合以及阀V10被打开的状态下，清洁泵9被启动。清洁水流通过排出阀V8而从模块7中排出。
在当前实施例中，除了上述物理清洁之外，模块中的过滤薄膜和/或反渗透薄膜会通过以下过程而经受热水清洁：通过打开阀V11、V12以及V13中至少一个并且经由管路L12、L11或L13而将来自于第一已处理水罐5中的初级已处理水、来自于纳米过滤薄膜的浓缩水的一部分、或者来自于第二级已处理水罐8中的第二级已处理水引入到热水罐10中；通过加热器11进行加热；在阀V15打开的状态下启动清洁泵9；以及在阀V91、V92到V92n、V31到V3n、V10以及V8打开的状态下，将热水供给到纳米过滤薄膜模块41到4n和/或反渗透薄膜模块7。热水的温度在40℃到100℃的范围内调节。
关于热水清洁，与常规的物理清洁相似，有两种类型清洁用于纳米过滤薄膜模块41到4n，即，在阀V21到V2n闭合且V91和V92到V92n打开的状态下或者在阀V21和V2n闭合且V91和V92到V92n打开的状态下以及阀V15打开的空气下，清洁泵9被启动。清洁水流通过排水阀V31到V3n以及阀V35排出。在反渗透薄膜模块7的清洁中，在阀V6和V7被闭合以及阀V10被打开的状态下，清洁泵9被启动。清洁水流通过排出阀V8而从模块7中排出。
下面描述当前实施例的效果。
根据当前实施例，由于多个纳米过滤薄膜模块(其中的每一个模块都由用于将溶解物的一部分去除的纳米过滤薄膜形成)被设置在反渗透薄膜模块之前的阶段，并且由于使温度高于普通清洁水流的水穿过的热水清洁以预先确定的频率与用于纳米过滤薄膜模块及反渗透薄膜模块的常规物理清洁相结合，因此纳米过滤薄膜模块的污垢得到减小，并且一部分溶解物例如离子和盐被去除，由此能够减小用于高压泵的动力成本，使得整体运行成本降低，所述高压泵用于将未净化水供给到反渗透薄膜模块。
(第四实施例)
下面，参考图5描述第四实施例的薄膜过滤系统。当前实施例中与前述实施例相同的部分的描述将被省略。
当前实施例的薄膜过滤系统1C包括在未净化水罐2与第一纳米过滤薄膜模块41之间的预处理供给泵12、砂滤装置13、第一预处理水罐14以及第二清洁泵15。砂滤装置13通过预处理供给泵12以及包括阀V1和V11的管路L21而连接到未净化水罐2，并且包括充砂层，用于在靠后阶段的薄膜过滤处理之前将未净化水中包含的悬浮固体和类似物去除。在砂滤装置13的出口与第一预处理水罐14之间通过管路L23提供连通，从而使得预处理水在砂滤之后被容纳在预处理水罐14中。在预处理水罐14的出口与第一纳米过滤薄膜模块41之间通过管路L1而提供连通，从而使得预处理水通过第一供给泵3的驱动而依次地供给到多个纳米过滤薄膜模块41到4n。
此外，在砂滤装置13与预处理水罐14之间设置反向清洁管路L24，从而使得来自于预处理水罐14中的预处理水通过第二清洁泵15的驱动而在相反方向上输送到砂滤装置13，用于充砂层的反向清洁。反向清洁管路L24设置有阀V14和V29。
下面，描述当前实施例的功能和操作。
为了进行过滤，阀V1、V31到3n、V8、V21到V2n、V5、V6以及V7打开，并且阀V31到3n、V8、V91到V9n以及V10关闭。未净化水首先通过泵12的驱动而被供给到砂滤装置13，从而使得悬浮固体和一部分溶解物被砂滤层去除。预处理水通过管路L23从砂滤装置13输送到预处理水罐14并且进一步通过泵3的驱动以及经由管路L1而从预处理水罐14输送到第一阶段纳米过滤薄膜模块41。预处理水依次地渗透穿过多阶段纳米过滤薄膜模块41到4n的过滤薄膜，从而生成初级已处理水，溶解物已经从该初级已处理水中去除。初级已处理水被存储在第一预处理水罐5中并且通过高压泵6的驱动而被供给到反渗透薄膜模块7，用于渗透穿过反渗透薄膜，由此生成第二级已处理水，大部分溶解物(Na离子以及类似物)已经从该第二级已处理水中去除。第二级已处理水被存储在第二已处理水罐8中并且被输送到后续处理步骤的装置(未示出)。
纳米过滤薄膜模块的回收率K通过阀V22处的流量相对于阀V21处的流量所限定，如公式(2)中所示。纳米过滤薄膜模块的去除率R是通过薄膜模块出口处的溶解物浓度相对于薄膜模块入口处的溶解物浓度所给出，如公式(1)中所示。
对于纳米过滤薄膜模块41到4n具有两种类型物理清洁，即，在阀V21到V2n闭合且阀V91到V92n打开的状态下或者在阀V21和V2n闭合且阀V92到V92n打开的状态下以及阀V4打开的情况下，清洁泵9被启动。清洁水流通过排水阀V31到V3n而从模块41到4n中排出。在反渗透薄膜模块7的物理清洁中，清洁泵9在阀V6和V7闭合以及阀V10打开的状态下被启动。清洁水流通过排出阀V8而从模块7中排出。
在当前实施例中，除了上面所述的用于过滤薄膜的物理清洁之外，砂滤装置13的砂滤层也经受物理清洁。砂滤层的物理清洁是通过泵15的驱动经由反向清洁管路L24将预处理水在反向方向上从预处理水罐14供给到砂滤装置13而实现的。在反向清洁操作时，清洁泵15在阀V12和V13闭合以及阀V14、V15以及V29打开的状态下被启动。清洁水流通过阀V15而从砂滤装置13中排出。
描述当前实施例的效果。
根据当前实施例，由于砂滤装置设置在纳米过滤薄膜模块的上游，因此纳米过滤薄膜模块的污垢得到减小，并且一部分溶解物例如离子和盐被去除，由此能够减小用于高压泵的动力成本，使得整体运行成本降低，所述高压泵用于将未净化水供给到反渗透薄膜模块。
(第五实施例)
下面，参考图6描述第五实施例的薄膜过滤系统。当前实施例中与前述实施例相同的部分的描述将被省略。
当前实施例的薄膜过滤系统1D包括在未净化水罐2与第一纳米过滤薄膜模块41之间的预处理供给泵16、作为预处理薄膜模块的MF薄膜模块17、第二预处理水罐18、第三清洁泵19、以及压缩机20。MF薄膜模块17通过预处理供给泵16以及包括阀V16和V17的管路L11而连接到未净化水罐2，并且包括微过滤薄膜用于在靠后的薄膜过滤处理之前去除未净化水中包含的固体物质(悬浮固体等)以及一部分溶解物。尽管在当前实施例中在预处理薄膜模块17内部设置的是微过滤薄膜，但是可以设置超过滤薄膜(UF薄膜)来代替微过滤薄膜。微过滤薄膜是一种捕捉尺寸大于0.01μm的颗粒及聚合物的功能性过滤薄膜。微过滤薄膜缩写为MF薄膜(微过滤)，并且通常包括平均孔径大于超过滤薄膜平均孔径的小孔。此外，超过滤薄膜是一种包括小孔的功能性过滤薄膜，该小孔能捕捉分子量从几百到几千的颗粒和聚合物并且平均孔径从2nm到200nm。超过滤薄膜缩写为UF薄膜(超过滤)并且基本上平均孔径大于反渗透膜的平均孔径并且小于微过滤薄膜的平均孔径。在预处理薄膜模块17的出口与第二预处理水罐18之间通过管路L12提供连通，从而使得在薄膜过滤之后预处理水被容纳在预处理水罐18中。在预处理水罐18的出口与第一阶段纳米过滤薄膜模块41之间通过管路L21提供连通，从而使得预处理水通过第一供给泵3的驱动而依次地供给到多个纳米过滤薄膜模块41到4n。
包括阀V20的反向清洁管路L13设置在预处理薄膜模块17与预处理水罐18之间，从而使得来自于预处理水罐18的预处理水通过清洁泵19的驱动而被输送到模块17，用于MF薄膜的反向清洁。此外，压缩机20通过包括气动阀V21的管路而连接到预处理薄膜模块17。压缩机20在清洁期间将加压空气注入到预处理薄膜模块17中以振动MF薄膜，从而使得沉积物与薄膜表面脱离。
下面描述当前实施例的操作。
为了进行过滤，阀V1、V31到3n、V8、V21到V2n、V5、V6以及V7打开，并且阀V31到3n、V8、V91到V9n以及V10关闭。未净化水首先通过泵16的驱动而被供给到预处理薄膜模块17，并且当未净化水渗透穿过MF薄膜时固体物质和一部分溶解物被过滤，由此得到了容纳在预处理水罐18中的预处理水。预处理水通过泵3的驱动而从预处理水罐18输送到第一阶段纳米过滤薄膜模块41。预处理水依次地渗透穿过多阶段纳米过滤薄膜模块41到4n的过滤薄膜，从而生成初级已处理水，溶解物已经从该初级已处理水中去除。初级已处理水被存储在第一已处理水罐5中并且通过高压泵6的驱动而被供给到反渗透薄膜模块7，用于渗透穿过反渗透薄膜，由此生成第二级已处理水，大部分溶解物已经从该第二级已处理水中去除。第二级已处理水被存储在第二已处理水罐8中并且被输送到后续处理步骤的装置(未示出)。
纳米过滤薄膜模块的回收率K通过阀V22处的流量相对于阀V21处的流量所限定，如公式(2)中所示。纳米过滤薄膜模块的去除率R是通过薄膜模块出口处的溶解物浓度相对于薄膜模块入口处的溶解物浓度所给出，如公式(1)中所示。
对于纳米过滤薄膜模块41到4n具有两种类型物理清洁，即，在阀V21到V2n闭合且阀V91和V92到V92n-1打开的状态下或者在阀V21和V2n闭合且阀V92到V92n-1打开的状态下以及阀V4打开的情况下，清洁泵9被启动。清洁水流通过排水阀V31到V3n而从模块41到4n中排出。在反渗透薄膜模块7的物理清洁中，清洁泵9在阀V6和V7闭合以及阀V10打开的状态下被启动。清洁水流通过排出阀V8而从模块7中排出。
预处理薄膜模块17的物理清洁根据以下方式进行：泵19在阀V17和V18闭合以及阀V19、V20和V30打开的状态下启动。同时，阀V21打开，以及压缩机20启动，从而使得加压空气被供给到预处理薄膜模块17，由此振动MF薄膜。这样，沉积在MF薄膜上的固体物质从薄膜表面上有效地脱离，从而使得薄膜反向清洁效果提高。清洁水流通过阀V19从模块17中排出。
下面描述当前实施例的效果。
根据当前实施例，由于MF薄膜模块或者UF薄膜模块被设置在多阶段纳米过滤薄膜模块之前的阶段，因此纳米过滤薄膜模块的污垢得到减少，并且反渗透薄膜模块上的载荷通过去除一部分溶解物(例如离子和盐)从而得到减轻，由此能够减小用于高压泵的动力成本，使得整体运行成本降低，所述高压泵用于将水供给到反渗透薄膜模块。
(第六实施例)
下面，参考图7描述第六实施例的薄膜过滤系统。当前实施例中与前述实施例相同的部分的描述将被省略。
当前实施例的薄膜过滤系统1E是第四实施例的系统1C与第五实施例的系统1D的组合并且包括在未净化水罐2与第一阶段纳米过滤薄膜模块41之间的第一预处理供给泵12、砂滤装置13、第一预处理水罐14、第二清洁泵15、第二预处理供给泵16、MF薄膜模块17作为预处理薄膜模块、第二预处理水罐18、第三清洁泵19、以及压缩机20。
下面描述当前实施例的操作。
为了进行过滤，阀V1、V31到3n、V8、V11、V12、V16、V17、V18、V13、V21到V2n、V5、V6以及V7打开，并且阀V14、V15、V29、V19、V21、V30、V31到V3n、V8、V91到V9n以及V10关闭。未净化水首先通过泵12的驱动供给到砂滤装置13，并且通过砂滤装置13的过滤处理所获得的初级预处理水被输送到预处理水罐14，从而通过泵16的驱动而被供给到MF薄膜模块17。通过使得初级预处理水渗透穿过MF薄膜而获得的第二级预处理水被输送到第二预处理水罐18。接下来，第二级预处理水通过泵3的驱动从第二预处理水罐18而被输送到第一阶段纳米过滤薄膜模块41。预处理水按次序渗透穿过多阶段纳米过滤薄膜模块41到4n的过滤薄膜，从而生成初级已处理水，溶解物从该初级已处理水中去除。该初级已处理水被存储在第一已处理水罐5中并且通过高压泵6的驱动而被供给到反渗透薄膜模块7从而渗透穿过反渗透薄膜，由此生成第二级已处理水，大部分溶解物从该第二级已处理水中去除。该第二级已处理水被存储在第二已处理水罐8中并且被输送到后续处理步骤的装置(未示出)。
纳米过滤薄膜模块的回收率K通过阀V22处的流量相对于阀V21处的流量所限定，如公式(2)中所示。纳米过滤薄膜模块的去除率R是通过薄膜模块出口处的溶解物浓度相对于薄膜模块入口处的溶解物浓度所给出，如公式(1)中所示。
对于纳米过滤薄膜模块有两种类型物理清洁，即，在阀V21到V2n闭合且阀V92到V92n打开的状态下或者在阀V21和V2n闭合且阀V92到V92n打开的状态下以及阀V4打开的情况下，清洁泵9被启动。清洁水流通过排水阀V31到V3n而从模块41到4n中排出。在反渗透薄膜模块7的物理清洁中，清洁泵9在阀V6和V7闭合以及阀V10打开的状态下被启动。清洁水流通过排出阀V8而从模块7中排出。
在当前实施例中，除了上面所述的用于过滤薄膜的物理清洁之外，砂滤装置13的砂滤层也经受物理清洁。砂滤层的物理清洁是通过泵15的驱动经由反向清洁管路L24将预处理水在反向方向上从预处理水罐14供给到砂滤装置13而实现的。对于反向清洁操作，清洁泵15在阀V12和V13闭合以及阀V14、V15以及V29打开的状态下被启动。清洁水流通过阀V15而从砂滤装置13中排出。
此外，在当前实施例中，预处理薄膜模块17的过滤薄膜经受物理清洁。物理清洁根据以下方式进行：泵19在阀V17和V18闭合以及阀V19、V20和V30打开的状态下启动。同时，阀V21打开，以及压缩机20启动，从而使得加压空气被供给到预处理薄膜模块17，由此振动MF薄膜。这样，沉积在MF薄膜上的固体物质从薄膜表面上有效地脱离，从而使得薄膜反向清洁效果提高。清洁水流通过阀V19从模块17中排出。
下面描述当前实施例的效果。
根据当前实施例，由于砂滤装置和MF薄膜模块或者UF薄膜模块被设置在多阶段纳米过滤薄膜模块之前的阶段，因此纳米过滤薄膜模块的污垢得到减小，并且一部分溶解物例如离子和盐被去除，由此能够减小用于高压泵的动力成本，使得整体运行成本降低，所述高压泵用于将未净化水供给到反渗透薄膜模块。
(第七实施例)
下面，参考图8描述第七实施例的薄膜过滤系统。当前实施例中与前述实施例相同的部分的描述将被省略。
当前实施例的薄膜过滤系统1F是第三实施例的系统1B、第四实施例的系统1C与第五实施例的系统1D的组合，并且包括在未净化水罐2与第一阶段纳米过滤薄膜模块41之间的第一预处理供给泵12、砂滤装置13、第一预处理水罐14、第二清洁泵15、第二预处理供给泵16、MF薄膜模块17作为预处理薄膜模块、第二预处理水罐18、第三清洁泵19、和压缩机20，以及同热水清洁单元10、11、21、L11、L12、L13、L30、L31、L32、L42、L43、V22、V23、V24、V26、V27、V28和V36。
热水清洁单元包括热水罐10、加热器11、泵21、管道管路L12、L13、L30、L31、L32、L42、L43、阀V27和V28等。热水罐10包括加热器11和温度传感器(未示出)并且连接到第一热水供给管路L30和第二热水供给管路L34，该加热器11用于将罐内部容纳的水加热到40°或更高。通过多个阀在热水供给管路L30与砂滤层的反向清洁管路L31和L24之间，以及通过多个阀在热水供给管路L30与预处理薄膜(MF薄膜或UF薄膜)的清洁管路L32之间提供连通。通过多个阀在第二热水供给管路L34与纳米过滤薄膜的清洁/反向清洁管路L6和L81到L8n之间以及通过多个阀在第二热水供给管路L34与反渗透薄膜的清洁管路L7之间提供了连通。
来自于初级预处理水罐14的管路L42、来自于第二预处理水罐18的管路L43、来自于第一预处理水罐5的初级已处理水供给管路L12、来自于第二已处理水罐8的第二级已处理水供给管路L13，以及来自于纳米过滤薄膜模块41到4n的清洁水流排出管路L11被连接到热水罐10。
下面，描述当前实施例的功能。
为了进行过滤，阀V1、V31到3n、V8、V11、V12、V16、V17、V18、V13、V21到V2n、V5、V6以及V7打开，并且阀V14、V15、V29、V19、V21、V30、V31到V3n、V8、V91到V9n、V10、V22、V23、V24、V26、V36、V27以及V28关闭。未净化水通过泵12的驱动而被供给到砂滤装置13，从而使得通过砂滤装置13的过滤处理而被获得的初级预处理水被输送到第一预处理水罐14、并且初级预处理水通过泵16的驱动而被供给到MF薄膜模块17。通过使得初级预处理水渗透穿过MF薄膜而获得的第二级预处理水被输送到第二预处理水罐18。接下来，第二级预处理水通过泵3的驱动而从第二预处理水罐18而被输送到第一阶段纳米过滤薄膜模块41。预处理水按次序地渗透穿过多阶段纳米过滤薄膜模块41到4n的过滤薄膜，从而生成初级已处理水，溶解物从该初级已处理水中去除。该初级已处理水被存储在第一已处理水罐5中并且通过高压泵6的驱动而被供给到反渗透薄膜模块7，由此生成第二级已处理水，大部分溶解物从该第二级已处理水中去除。该第二级已处理水被存储在第二已处理水罐8中并且被输送到后续处理步骤的装置(未示出)。
纳米过滤薄膜模块的回收率K通过阀V22处的流量相对于阀V21处的流量所限定，如公式(2)中所示。纳米过滤薄膜模块的去除率R是通过薄膜模块出口处的溶解物浓度相对于薄膜模块入口处的溶解物浓度所给出，如公式(1)中所示。
对于纳米过滤薄膜模块具有两种类型物理清洁，即，当阀V21到V2n闭合且阀V921到V92n打开的状态下、或者当阀V21到V2n闭合且阀V921到V92n打开的状态下在打开阀V4的情况下，清洁泵9被启动。清洁水流通过打开排水阀V31到V3n而从纳米过滤薄膜模块41到4n中排出。在反渗透薄膜模块7的物理清洁中，在阀V6和V7被闭合以及阀V10被打开的状态下，清洁泵9被启动。清洁水流通过排出阀V8而从模块7中排出。进一步，在当前实施例中，泵9在阀V28打开的状态下启动，并且热水通过管路34而从热水罐10注入到清洁/反向清洁管路L6中。热水温度从40℃到100℃。
在当前实施例中，除了上面描述的用于过滤薄膜的物理清洁之外，砂滤装置13的砂滤层也经受物理清洁。砂滤层的物理清洁是通过泵15的驱动经由反向清洁管路L24将预处理水在反向方向上从预处理水罐14供给到砂滤装置13而实现的。作为反向清洁操作，清洁泵15在阀V12和V13闭合以及阀V14、V15以及V29打开的状态下被启动。清洁水流通过阀V15而从砂滤装置13中排出。此外，在当前实施例中，泵21在阀V27和V31打开的状态下启动，并且热水通过管路L30和L31而从热水罐10注入到砂滤层反向清洁管路L24中。热水温度从40℃到100℃。
此外，在当前实施例中，预处理薄膜模块17的过滤薄膜经受物理清洁。物理清洁根据以下方式进行：泵19在阀V17和V18闭合以及阀V19、V20和V30打开的状态下启动。同时，阀V21打开，以及压缩机20启动，从而使得加压空气被供给到预处理薄膜模块17，由此振动MF薄膜。这样，沉积在MF薄膜上的固体物质从薄膜表面上有效地脱离，从而使得薄膜反向清洁效果提高。清洁水流通过阀V19从模块17中排出。此外，在当前实施例中，泵21在阀V27和V31打开的状态下启动，并且热水通过管路L30和L32而从热水罐10注入到预处理薄膜模块17的反向清洁管路L13中。热水温度从40℃到100℃。
描述当前实施例的效果。
根据当前实施例，由于在反渗透薄膜模块之前的阶段设置多个由用于去除一部分溶解物的纳米过滤薄膜所形成的纳米过滤薄膜模块；在多阶段纳米过滤薄膜模块之前的阶段设置砂滤装置和MF薄膜模块或者UF薄膜模块；以及通过使温度高于普通清洁水流的水穿过的热水清洁以预先确定的频率与用于纳米过滤薄膜模块以及反渗透薄膜模块的常规物理清洁相结合，因此纳米过滤薄膜模块的污垢得到减小，并且一部分溶解物例如离子和盐被去除，由此能够减小用于高压泵的动力成本，使得整体运行成本降低，所述高压泵用于将未净化水供给到反渗透薄膜模块。
根据当前实施例，由于由用于将一部分溶解物去除的纳米过滤薄膜所形成纳米过滤薄膜模块被设置在用于过滤盐水、海水、地下水、堆填区渗透液、工业废水、或者包含诸如如离子和盐的溶解物的类似物的反渗透薄膜模块之前的阶段，因此纳米过滤薄膜模块的污垢得到减小，并且一部分溶解物例如离子和盐被去除，由此能够减小用于高压泵的动力成本，使得整体运行成本降低，所述高压泵用于将未净化水供给到反渗透薄膜模块。
尽管已经描述了某些实施例，但是这些实施例仅仅通过示例方式提出，并且并非为了限制发明的范围。事实上，在此描述的新颖的实施例可以以多种其它形式实施；此外，可以以在此描述的实施例的形式进行各种省略、替代和改变，而不会脱离发明的精神。附加的权利要求以及它们的等同物被认为是覆盖了落入到发明范围和精神内的这种形式或者变型。

Claims (8)

1.一种薄膜过滤系统，其特征在于，包括：
未净化水罐(2)，其被设置成容纳包含溶解物的未净化水；
第一已处理水罐(5)，其被设置成容纳初级已处理水；
第二已处理水罐(8)，其被设置成容纳第二级已处理水；
纳米过滤薄膜模块(4，41-4n)，其包括纳米过滤薄膜，并且以1％或更多以及30％或更少的溶解物去除率将溶解物从未净化水中去除；
第一供给泵(3)，其被设置成将未净化水从未净化水罐供给到纳米过滤薄膜模块，以使未净化水渗透穿过纳米过滤薄膜并且将已经渗透穿过纳米过滤薄膜的水作为初级已处理水输送到第一已处理水罐；
反渗透薄膜模块(7)，其包括反渗透薄膜，所述反渗透薄膜进一步将溶解物从初级已处理水中去除；以及
第二供给泵(6)，其被设置成将初级已处理水从第一已处理水罐供给到反渗透薄膜模块，以使初级已处理水渗透穿过反渗透薄膜并且将已经渗透穿过反渗透薄膜的水作为第二级已处理水输送到第二已处理水罐。
2.如权利要求1所述的薄膜过滤系统，其特征在于，纳米过滤薄膜模块中的溶解物去除率为1％或更多以及10％或更少。
3.如权利要求1所述的薄膜过滤系统，其特征在于，多个纳米过滤薄膜模块(41-4n)被设置在反渗透薄膜模块(7)的上游。
4.如权利要求1所述的薄膜过滤系统，其特征在于，还包括清洁单元(10、11、L12、L13、L15、V11、V12、V15)，其被设置成通过将温度高于常温的热水供给到反渗透薄膜和纳米过滤薄膜以清洁反渗透薄膜和纳米过滤薄膜。
5.如权利要求1所述的薄膜过滤系统，其特征在于，还包括设置在纳米过滤薄膜模块上游以及未净化水罐下游的砂滤装置(13)，所述砂滤装置包括充砂层。
6.如权利要求1所述的薄膜过滤系统，其特征在于，还包括设置在纳米过滤薄膜模块上游以及未净化水罐下游的微过滤薄膜模块或者超过滤薄膜模块。
7.如权利要求1所述的薄膜过滤系统，其特征在于，还包括设置在纳米过滤薄膜模块(4，41-4n)上游以及未净化水罐下游的砂滤装置(13)和微过滤薄膜模块(17)或砂滤装置(13)和超过滤薄膜模块(17)。
8.如权利要求5所述的薄膜过滤系统，其特征在于，还包括清洁单元(10、11、L12、L13、L15、V11、V12、V15)，其被设置成通过将温度高于常温的热水供给到反渗透薄膜和纳米过滤薄膜，充砂层和微过滤薄膜、或充砂层和超过滤薄膜，以清洁反渗透薄膜和纳米过滤薄膜，充砂层和微过滤薄膜、或充砂层和超过滤薄膜。
CN2010102716732A 2009-09-10 2010-08-31 薄膜过滤系统 Pending CN102020367A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009209524A JP2011056412A (ja) 2009-09-10 2009-09-10 膜ろ過システム
JP209524/2009 2009-09-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102020367A true CN102020367A (zh) 2011-04-20

Family

ID=43646871

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010102716732A Pending CN102020367A (zh) 2009-09-10 2010-08-31 薄膜过滤系统

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20110056878A1 (zh)
JP (1) JP2011056412A (zh)
CN (1) CN102020367A (zh)
AU (1) AU2010212340B2 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103619450A (zh) * 2011-06-29 2014-03-05 东丽株式会社 膜过滤方法和膜过滤装置
CN103894072A (zh) * 2012-12-27 2014-07-02 第一毛织株式会社 分离膜清洗系统及使用该系统的分离膜清洗方法

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2010285918A1 (en) * 2009-08-21 2012-02-16 Toray Industries, Inc. Fresh water generator
AU2010334047B2 (en) * 2009-12-25 2015-11-05 Toray Industries, Inc. Water production system and operation method therefor
US10259723B2 (en) 2010-05-21 2019-04-16 Znano Llc Self-assembled surfactant structures
EP4108319A1 (en) 2010-05-21 2022-12-28 Crosstek Holding Company LLC Self-assembled surfactant structures
US20120061300A1 (en) 2010-09-15 2012-03-15 Takeshi Matsushiro Membrane filtration system
ITMN20110019A1 (it) * 2011-09-07 2013-03-08 Euro Mec S R L Impianto e processo per il recupero delle salamoie dai bagni di tintura esausti.
CA2864381C (en) * 2012-02-15 2016-08-02 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Seawater desalination system
FR2995540B1 (fr) * 2012-09-20 2014-11-21 Total Sa Unite sous-marine de traitement de l'eau et procede de nettoyage de ladite unite
JP6087667B2 (ja) * 2013-03-06 2017-03-01 水ｉｎｇ株式会社 淡水化方法及び淡水化装置
DE102013211252A1 (de) * 2013-06-17 2014-12-31 Robert Bosch Gmbh Anlage und Verfahren zur Behandlung von verunreinigtem Abwasser
CN105683093B (zh) 2013-08-05 2019-07-09 格雷迪安特公司 水处理系统及相关方法
WO2015042584A1 (en) 2013-09-23 2015-03-26 Gradiant Corporation Desalination systems and associated methods
CN103801197A (zh) * 2014-02-28 2014-05-21 中核（天津）机械有限公司 用于水处理系统的自动药洗设备
JP6529238B2 (ja) * 2014-09-30 2019-06-12 株式会社竹中工務店 砂ろ過装置
US10167218B2 (en) 2015-02-11 2019-01-01 Gradiant Corporation Production of ultra-high-density brines
US20160228795A1 (en) 2015-02-11 2016-08-11 Gradiant Corporation Methods and systems for producing treated brines
EP3328522A4 (en) 2015-07-29 2019-04-24 Gradiant Corporation OSMOTIC DESALINATION METHODS AND ASSOCIATED SYSTEMS
US10245555B2 (en) 2015-08-14 2019-04-02 Gradiant Corporation Production of multivalent ion-rich process streams using multi-stage osmotic separation
WO2017030932A1 (en) 2015-08-14 2017-02-23 Gradiant Corporation Selective retention of multivalent ions
WO2017147113A1 (en) 2016-02-22 2017-08-31 Gradiant Corporation Hybrid desalination systems and associated methods
WO2020041542A1 (en) 2018-08-22 2020-02-27 Gradiant Corporation Liquid solution concentration system comprising isolated subsystem and related methods
CN111204843A (zh) * 2020-01-09 2020-05-29 深圳市水视界环保科技有限公司 一种反渗透膜及纳滤膜组合节能型滤水系统
EP4132688A4 (en) * 2020-04-06 2023-11-15 EMP-Innovations OY WATER PURIFICATION SYSTEM
CN112939150A (zh) * 2020-09-11 2021-06-11 南京中电环保水务有限公司 一种全自动高回收率分盐集成系统及方法
WO2022108891A1 (en) 2020-11-17 2022-05-27 Gradiant Corporaton Osmotic methods and systems involving energy recovery

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0780260A (ja) * 1993-09-14 1995-03-28 Toray Ind Inc 逆浸透膜および逆浸透膜分離素子の処理方法
JP2002095936A (ja) * 2000-09-26 2002-04-02 Nippon Rensui Co Ltd 逆浸透膜の洗浄方法
JP2003170165A (ja) * 2001-09-25 2003-06-17 Toray Ind Inc 造水方法
JP2008100219A (ja) * 2006-09-22 2008-05-01 Toray Ind Inc 脱塩方法及び脱塩装置
JP2009028602A (ja) * 2007-07-25 2009-02-12 Mitsubishi Rayon Eng Co Ltd 医療用精製水製造装置及びナノ濾過膜の熱水消毒方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5158683A (en) * 1991-09-03 1992-10-27 Ethyl Corporation Bromide separation and concentration using semipermeable membranes
US6508936B1 (en) * 1997-10-01 2003-01-21 Saline Water Conversion Corporation Process for desalination of saline water, especially water, having increased product yield and quality
JP2001219164A (ja) * 2000-02-08 2001-08-14 Toyobo Co Ltd 純水製造器および純水製造装置
JP2002336855A (ja) * 2001-05-21 2002-11-26 Toray Ind Inc 造水装置および造水方法
JP2003200160A (ja) * 2002-01-09 2003-07-15 Toray Ind Inc 造水方法および造水装置
JP2003200161A (ja) * 2002-01-09 2003-07-15 Toray Ind Inc 造水方法および造水装置
EP1329425A1 (en) * 2002-01-18 2003-07-23 Toray Industries, Inc. Desalination method and desalination apparatus
JP2003245666A (ja) * 2002-02-25 2003-09-02 Kobe Steel Ltd 海水の処理法
US7132052B2 (en) * 2003-12-11 2006-11-07 General Electric Company System for the purification and reuse of spent brine in a water softener
JP2008302333A (ja) * 2007-06-11 2008-12-18 Hitachi Plant Technologies Ltd 造水方法及びその装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0780260A (ja) * 1993-09-14 1995-03-28 Toray Ind Inc 逆浸透膜および逆浸透膜分離素子の処理方法
JP2002095936A (ja) * 2000-09-26 2002-04-02 Nippon Rensui Co Ltd 逆浸透膜の洗浄方法
JP2003170165A (ja) * 2001-09-25 2003-06-17 Toray Ind Inc 造水方法
JP2008100219A (ja) * 2006-09-22 2008-05-01 Toray Ind Inc 脱塩方法及び脱塩装置
JP2009028602A (ja) * 2007-07-25 2009-02-12 Mitsubishi Rayon Eng Co Ltd 医療用精製水製造装置及びナノ濾過膜の熱水消毒方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
任建新: "《膜分离技术及其应用》", 31 January 2003, 化学工业出版社 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103619450A (zh) * 2011-06-29 2014-03-05 东丽株式会社 膜过滤方法和膜过滤装置
CN103894072A (zh) * 2012-12-27 2014-07-02 第一毛织株式会社 分离膜清洗系统及使用该系统的分离膜清洗方法
CN103894072B (zh) * 2012-12-27 2018-02-27 乐天尖端材料株式会社 分离膜清洗系统及使用该系统的分离膜清洗方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20110056878A1 (en) 2011-03-10
JP2011056412A (ja) 2011-03-24
AU2010212340A1 (en) 2011-03-24
AU2010212340B2 (en) 2012-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102020367A (zh) 薄膜过滤系统
EP1633954B1 (en) Apparatus and method for treating injection fluid
US10576428B2 (en) Self-adaptive control and optimization of membrane filtration
US20190224624A1 (en) Reverse osmosis treatment apparatus and reverse osmosis treatment method
CN102123784A (zh) 改进的膜系统反洗能效
AU2009341904B2 (en) Water desalination equipment and cleaning method for water desalination equipment
KR20160140761A (ko) 삼투 분리 시스템 및 방법
US11045766B2 (en) Reverse osmosis system
JP2013169511A (ja) 膜ろ過システム
WO2017132301A1 (en) Batch pressure-driven membrane liquid separation using pressure exchanger for enhanced efficiency
US20160368800A1 (en) Subsea seawater filtration and treatment system
US20090057223A1 (en) Apparatus and method for treating injection fluid
US20170001883A1 (en) Water treatment system and water treatment method
AU2017298020B2 (en) Hybrid system and method for treating produced water and sea water to be re-injected into a subsea oil reservoir
WO2009122134A1 (en) Fluid treatment system
AU2008233355A1 (en) Reverse osmosis freshwater plant (variants)
KR20150089465A (ko) 역삼투 방식을 이용한 과산화수소 정제 시스템 및 그에 의해 제조되는 과산화수소
KR101749937B1 (ko) 여과 전처리 기능을 갖는 해수담수화장치
CN100408493C (zh) 一种水处理工艺流程可改变的污水处理系统
WO2005081627A2 (en) Crossflow filtration system and method for membrane fouling prevention
Chian et al. Reverse osmosis technology for desalination
Shon et al. Effect of a hydrodynamic cleaning of a cross-flow membrane system with a novel automated approach
JP2003117552A (ja) 淡水化装置
KR102639627B1 (ko) 농축수 압력을 활용한 에너지 회수 및 재이용 ccro 시스템 및 이의 제어방법
Reid et al. Depth Filtration With Microfiber Cloth Enhances Performance of Ultrafiltration as Pretreatment to Seawater Desalination Systems

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20110420