CN103341285B - 一种平流沉淀/浸没式超滤一体化水处理装置 - Google Patents

Abstract

一种平流沉淀/浸没式超滤一体化水处理装置，涉及一种超滤一体化水处理装置。本发明是要解决现有超滤水处理装置工艺流程长和占地面积大的技术问题。本发明的装置包括平流沉淀池、浸没式超滤膜组件、膜组件托具、超滤出水管、超滤出水阀、超滤抽吸泵、在线真空压力传感装置、超滤反冲洗阀、超滤反冲洗泵、气泡扩散装置、曝气管、气体流量计、曝气阀、曝气泵、稳流板、集泥槽、穿孔排泥管、排泥阀和锯齿形反冲洗溢流堰；超滤出水管一端与浸没式超滤膜组件连通，另一端与超滤出水阀连通，超滤出水阀与超滤抽吸泵相连，曝气管的一端与气泡扩散装置相连，另一端与曝气阀连接，在穿孔排泥管的池外一端设置排泥阀。本发明主要应用于水处理领域。

Description

一种平流沉淀/浸没式超滤一体化水处理装置

技术领域

本发明涉及一种超滤一体化水处理装置。

背景技术

随着经济的快速发展，我国饮用水水源的污染问题也日趋严重；而与此同时，我国的生活饮用水水质标准不断提高，常规处理工艺经常难以满足供水的安全性要求。超滤技术作为一项绿色的物理分离技术，被誉为是21世纪的水处理技术，可实现对颗粒、胶体、细菌、甚至是病毒的高效去除，有效保障饮用水的安全性。然而，目前的超滤技术主要是作为独立的工艺单元应用于常规混凝、沉淀、砂滤处理之后，这一方面会增加水处理构筑物的基础设施投资，另一方面也会显著增大水厂的占地面积。这两方面严重限制了超滤技术在我国水处理行业的推广应用。

发明内容

本发明是要解决现有超滤水处理装置工艺流程长和占地面积大的技术问题，从而提供一种平流沉淀/浸没式超滤一体化水处理装置。

本发明的一种超滤一体化水处理装置，它包括平流沉淀池、多个浸没式超滤膜组件、多个膜组件托具、超滤出水管、超滤出水阀、超滤抽吸泵、在线真空压力传感装置、多个气泡扩散装置、曝气管、气体流量计、曝气阀、曝气泵、多个集泥槽、多个穿孔排泥管、多个排泥阀和多个锯齿形反冲洗溢流堰；

所述的膜组件托具设置于平流沉淀池的底部，浸没式超滤膜组件设置于膜组件托具之上，超滤出水管一端与多个浸没式超滤膜组件的出水口连通，超滤出水管的另一端与超滤出水阀的进水口连通，超滤出水阀的出水口与超滤抽吸泵的进水口相连，在线真空压力传感装置设置于超滤膜出水管之上，气泡扩散装置设置于浸没式超滤膜组件的下方，气泡扩散装置的进气口与曝气管的出气口相连，曝气管的进气口与曝气阀的出气口连接，曝气阀的进气口与曝气泵的出气口相连，在曝气管上设置气体流量计，在膜组件托具下侧、平流沉淀池底部，设置多组集泥槽，集泥槽通过穿孔排泥管连通至平流沉淀池外侧，并在穿孔排泥管的池外一端设置排泥阀，在浸没式超滤膜组件的周围、平流沉淀池的上部与水面平行的位置设置多组锯齿形反冲洗溢流堰。

本发明的平流沉淀/浸没式超滤一体化水处理装置工作原理如下：

将平流沉淀池的沉淀功能和浸没式超滤膜的超滤功能有机集成于一个水处理设施中完成，根据平流沉淀池中颗粒的絮凝沉淀状态将平流沉淀池分为前段和中后段两个段区，在前段实现初步的絮凝沉淀；在中后段设置浸没式超滤膜组件，设置于膜组件托具之上，实现对上清液的超滤产水，下部空间仍可进一步实现絮体沉淀分离的功能；在超滤出水管上设置超滤反冲洗阀和超滤反冲洗泵，在浸没式超滤膜组件下方设置气泡扩散装置，实现对浸没式超滤膜的高效反冲洗；在浸没式超滤膜组件的周围、平流沉淀池的上部与水面平行的位置，设置多组锯齿形反冲洗溢流堰，用于收集超滤膜的反冲洗废水；在浸没式超滤膜组件的前端设置稳流板，避免超滤膜反冲洗时对平流沉淀池前半部分的絮凝沉淀过程造成干扰；在平流沉淀池底部设置集泥槽和穿孔排泥管，实现对沉淀絮体的排出。

本发明具有以下优点：

一、本发明的一体化水处理设施将平流沉淀池的絮凝沉淀功能与超滤膜的高效物理分离能力有机结合，集中在一个构筑物内完成，可显著缩短水处理流程，减少水厂所需的占地面积大约20%～50%，非常适用于空间有限的老水厂改造；

二、本发明的一体化水处理设施将平流沉淀池的絮凝沉淀功能与超滤膜的高效物理分离能力集于一体，可显著减少水厂的单元处理构筑物数量，减少水厂所需的基建投资10%～40%；

三、本发明的平流沉淀/浸没式超滤一体化水处理设施，将超滤抽吸泵设置于平流沉淀池外侧的地面之上，可有效利用沉淀池内的有效水位高度进行超滤产水，节省超滤的运行能耗20%～40%；

四、本发明的一体化水处理设施可实现对超滤膜的曝气、反冲洗等膜污染控制措施，可有效减缓膜的污染速率，延长膜的化学清洗周期；

五、本发明的一体化水处理设施在沉淀池水面设置超滤反冲洗水溢流堰，并在多组超滤膜组件的前端设置稳流板，可避免超滤膜反冲洗过程中对平流沉淀池前端絮凝沉淀过程的干扰；

六、本发明的一体化水处理设施，在同时实现沉淀、超滤功能的同时，还可以有效分离粉末炭等水处理材料，即同时实现絮凝沉淀、粉末炭吸附、浸没式超滤的功能，实现针对不同原水水质的深度处理；

七、本发明的一体化水处理设施，适用于含藻水、高色度水、低浊度水、含微量有毒有机物水等不同水源水的处理，具有广泛的应用性。

附图说明

图1是本发明平流沉淀/浸没式超滤一体化水处理装置的主视图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是图1的俯视图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的一种平流沉淀/浸没式超滤一体化水处理装置包括平流沉淀池2、多个浸没式超滤膜组件3、多个膜组件托具4、超滤出水管5、超滤出水阀6、超滤抽吸泵7、在线真空压力传感装置8、多个气泡扩散装置11、曝气管12、气体流量计13、曝气阀14、曝气泵15、多个集泥槽17、多个穿孔排泥管18、多个排泥阀19和多个锯齿形反冲洗溢流堰20；

所述的膜组件托具4设置于平流沉淀池2的底部，浸没式超滤膜组件3设置于膜组件托具4之上，超滤出水管5一端与多个浸没式超滤膜组件3的出水口连通，超滤出水管5的另一端与超滤出水阀6的进水口连通，超滤出水阀6的出水口与超滤抽吸泵7的进水口相连，在线真空压力传感装置8设置于超滤膜出水管5之上，气泡扩散装置11设置于浸没式超滤膜组件3的下方，气泡扩散装置11的进气口与曝气管12的出气口相连，曝气管12的进气口与曝气阀14的出气口连接，曝气阀14的进气口与曝气泵15的出气口相连，在曝气管12上设置气体流量计13，在膜组件托具4下侧、平流沉淀池2底部，设置多组集泥槽17，集泥槽17通过穿孔排泥管18连通至平流沉淀池2外侧，并在穿孔排泥管18的池外一端设置排泥阀19，在浸没式超滤膜组件3的周围、平流沉淀池2的上部与水面平行的位置设置多组锯齿形反冲洗溢流堰20。

本发明的平流沉淀/浸没式超滤一体化水处理装置工作原理如下：

根据平流沉淀池中颗粒的絮凝沉淀状态将平流沉淀池分为前段和中后段两个段区，在前段实现初步的絮凝沉淀；在中后段设置浸没式超滤膜组件，设置于膜组件托具之上，实现对上清液的超滤产水，下部空间仍可进一步实现絮体沉淀分离的功能；在超滤出水管上设置超滤反冲洗阀和超滤反冲洗泵，在浸没式超滤膜组件下方设置气泡扩散装置，实现对浸没式超滤膜的高效反冲洗；在浸没式超滤膜组件的周围、平流沉淀池的上部与水面平行的位置，设置多组锯齿形反冲洗溢流堰，用于收集超滤膜的反冲洗废水；在浸没式超滤膜组件的前端设置稳流板，避免超滤膜反冲洗时对平流沉淀池前半部分的絮凝沉淀过程造成干扰；在平流沉淀池底部设置集泥槽和穿孔排泥管，实现对沉淀絮体的排出。

本实施方式具有以下优点：

一、本发明的一体化水处理设施将平流沉淀池的絮凝沉淀功能与超滤膜的高效物理分离能力有机结合，集中在一个构筑物内完成，可显著缩短水处理流程，减少水厂所需的占地面积大约20%～50%，非常适用于空间有限的老水厂改造；

二、本发明的一体化水处理设施将平流沉淀池的絮凝沉淀功能与超滤膜的高效物理分离能力集于一体，可显著减少水厂的单元处理构筑物数量，减少水厂所需的基建投资10%～40%；

三、本发明的平流沉淀/浸没式超滤一体化水处理设施，将超滤抽吸泵设置于平流沉淀池外侧的地面之上，可有效利用沉淀池内的有效水位高度进行超滤产水，节省超滤的运行能耗20%～40%；

四、本发明的一体化水处理设施可实现对超滤膜的曝气、反冲洗等膜污染控制措施，可有效减缓膜的污染速率，延长膜的化学清洗周期；

五、本发明的一体化水处理设施在沉淀池水面设置超滤反冲洗水溢流堰，并在多组超滤膜组件的前端设置稳流板，可避免超滤膜反冲洗过程中对平流沉淀池前端絮凝沉淀过程的干扰；

六、本发明的一体化水处理设施，在同时实现沉淀、超滤功能的同时，还可以有效分离粉末炭等水处理材料，即同时实现絮凝沉淀、粉末炭吸附、浸没式超滤的功能，实现针对不同原水水质的深度处理；

七、本发明的一体化水处理设施，适用于含藻水、高色度水、低浊度水、含微量有毒有机物水等不同水源水的处理，具有广泛的应用性。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：所述的浸没式超滤膜组件3所用材质为聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚砜或聚醚砜中的一种，每个物质的构造为中空纤维结构，孔径在0.01μm～0.1μm。其他与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是：膜组件托具4高度为1.0m～2.0m，浸没式超滤膜组件3位于平流沉淀池的上方。其它与具体实施方式一或二之一相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：超滤抽吸泵7设置于平流沉淀池2外侧的地面之上。其它与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：一种平流沉淀/浸没式超滤一体化水处理装置包括稳流板16，稳流板16深入水面以下0.2m～0.8m，以与水平面成30°～60°的角度向浸没式超滤膜组件3面向来水的方向一侧倾斜放置。其它与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：一种平流沉淀/浸没式超滤一体化水处理装置包括超滤反冲洗阀9和超滤反冲洗泵10，超滤反冲洗阀9的入水口与超滤出水管5的出水口相连，超滤反冲洗泵10的入水口与超滤反冲洗阀9的出水口相连。其它与具体实施方式一至五之一相同。

通过以下试验验证本发明的有益效果：

试验一：本试验一种平流沉淀/浸没式超滤一体化水处理装置包括穿孔花墙1、平流沉淀池2、浸没式超滤膜组件3、膜组件托具4、超滤出水管5、超滤出水阀6、超滤抽吸泵7、在线真空压力传感装置8、超滤反冲洗阀9、超滤反冲洗泵10、气泡扩散装置11、曝气管12、气体流量计13、曝气阀14、曝气泵15、稳流板16、集泥槽17、穿孔排泥管18、排泥阀19和锯齿形反冲洗溢流堰20；

所述的膜组件托具4设置于平流沉淀池2的底部，浸没式超滤膜组件3设置于膜组件托具4之上，超滤出水管5一端与多个浸没式超滤膜组件3的出水口连通，超滤出水管5的另一端与超滤出水阀6的进水口连通，超滤出水阀6的出水口与超滤抽吸泵7的进水口相连，在线真空压力传感装置8设置于超滤膜出水管5之上，气泡扩散装置11设置于浸没式超滤膜组件3的下方，气泡扩散装置11的进气口与曝气管12的出气口相连，曝气管12的进气口与曝气阀14的出气口连接，曝气阀14的进气口与曝气泵15的出气口相连，在曝气管12上设置气体流量计13，在膜组件托具4下侧、平流沉淀池2底部，设置多组集泥槽17，集泥槽17通过穿孔排泥管18连通至平流沉淀池2外侧，并在穿孔排泥管18的池外一端设置排泥阀19，在浸没式超滤膜组件3的周围、平流沉淀池2的上部与水面平行的位置设置多组锯齿形反冲洗溢流堰20，超滤反冲洗阀9的入水口与超滤出水管5的出水口相连，超滤反冲洗泵10的入水口与超滤反冲洗阀9的出水口相连，稳流板16深入水面以下0.2m～0.8m，以与水平面成30°～60°的角度向浸没式超滤膜组件3面向来水的方向一侧倾斜放置。

采用本试验所述的一种平流沉淀/浸没式超滤一体化水处理装置进行水处理按以下步骤进行：

采用如图1～图3所示的平流沉淀/浸没式超滤一体化设施对某地地表水进行处理，按混凝剂聚合氯化铝的质量与原水的体积比为10mg:1L，在搅拌速度为300rpm的条件下向原水投加混凝剂聚合氯化铝进行混合，然后在机械搅拌絮凝池以50rpm的转速进行絮凝10min预处理后，经穿孔花墙1进入平流沉淀池2，在平流沉淀池2的前段进行初步絮凝沉淀，水力停留时间在40min之后，经过初步絮凝沉淀的水进入平流沉淀池2的中后部，上清液在此处进行超滤处理，浸没式超滤膜组件3采用海南立升净水科技有限公司提供的浸没式中空纤维超滤膜组件，设置于膜组件托具4之上，膜孔径为0.01μm，膜材质为聚氯乙烯。超滤膜的过水通量为30L/m²·h，超滤膜出水经超滤出水阀6由超滤抽吸泵7抽出，此时超滤反冲洗阀9关闭。在超滤出水管5上设置在线真空压力传感装置8，实时监测超滤膜的抽吸压力。当超滤膜的抽吸压力超过50kPa时，关闭超滤出水阀6和超滤抽吸泵7，开启超滤反冲洗阀9和超滤反冲洗泵10，对浸没式超滤膜组件3进行反冲洗，冲洗强度为50L/m²·h，冲洗时间为2min。同时，开启曝气阀14和曝气泵15，通过位于浸没式超滤膜组件3之下的气泡扩散装置11对超滤膜进行曝气，利用设置于曝气管12之上的气体流量计13控制曝气量在25m³/m²·h。反冲洗水由位于平流沉淀池2表面的锯齿形反冲洗溢流堰20收集排出。沉淀于平流沉淀池2底部的混凝絮体由集泥槽17收集，每隔24h经穿孔排泥管18和排泥阀19排出池外。该平流沉淀、浸没式超滤一体化设施的水处理效果如表1所示：

表1

如表1所显示的可以说明本试验的一种平流沉淀/浸没式超滤一体化水处理装置处理污水的效果要明显强于常规平流沉淀池的处理效果。

Claims (5)

1.一种平流沉淀/浸没式超滤一体化水处理装置，其特征在于平流沉淀/浸没式超滤一体化水处理装置包括平流沉淀池(2)、多个浸没式超滤膜组件(3)、多个膜组件托具(4)、超滤出水管(5)、超滤出水阀(6)、超滤抽吸泵(7)、在线真空压力传感装置(8)、多个气泡扩散装置(11)、曝气管(12)、气体流量计(13)、曝气阀(14)、曝气泵(15)、多个集泥槽(17)、多个穿孔排泥管(18)、多个排泥阀(19)和多个锯齿形反冲洗溢流堰(20)；

所述的浸没式超滤膜组件(3)设置于平流沉淀池(2)的中后段，膜组件托具(4)设置于平流沉淀池(2)的底部，膜组件托具(4)高度为1.0m～2.0m，浸没式超滤膜组件(3)位于平流沉淀池(2)的上方并且设置于膜组件托具(4)之上，超滤出水管(5)一端与多个浸没式超滤膜组件(3)的出水口连通，超滤出水管(5)的另一端与超滤出水阀(6)的进水口连通，超滤出水阀(6)的出水口与超滤抽吸泵(7)的进水口相连，在线真空压力传感装置(8)设置于超滤膜出水管(5)之上，气泡扩散装置(11)设置于浸没式超滤膜组件(3)的下方，气泡扩散装置(11)的进气口与曝气管(12)的出气口相连，曝气管(12)的进气口与曝气阀(14)的出气口连接，曝气阀(14)的进气口与曝气泵(15)的出气口相连，在曝气管(12)上设置气体流量计(13)，在膜组件托具(4)下侧、平流沉淀池(2)底部，设置多组集泥槽(17)，集泥槽(17)通过穿孔排泥管(18)连通至平流沉淀池(2)外侧，并在穿孔排泥管(18)的池外一端设置排泥阀(19)，在浸没式超滤膜组件(3)的周围、平流沉淀池(2)的上部与水面平行的位置设置多组锯齿形反冲洗溢流堰(20)。

2.根据权利要求1所述的平流沉淀/浸没式超滤一体化水处理装置，其特征在于浸没式超滤膜组件(3)所用材质为聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚砜或聚醚砜中的一种，每个物质的构造为中空纤维结构，孔径在0.01μm～0.1μm。

3.根据权利要求1所述的平流沉淀/浸没式超滤一体化水处理装置，其特征在于超滤抽吸泵(7)设置于平流沉淀池(2)外侧的地面之上。

4.根据权利要求1所述的平流沉淀/浸没式超滤一体化水处理装置，其特征在于一种平流沉淀/浸没式超滤一体化水处理装置包括稳流板(16)，稳流板(16)深入水面以下0.2m～0.8m，以与水平面成30°～60°的角度向浸没式超滤膜组件(3)面向来水的方向一侧倾斜放置。

5.根据权利要求1所述的平流沉淀/浸没式超滤一体化水处理装置，其特征在于一种平流沉淀/浸没式超滤一体化水处理装置包括超滤反冲洗阀(9)和超滤反冲洗泵(10)，超滤反冲洗阀(9)的入水口与超滤出水管(5)的出水口相连，超滤反冲洗泵(10)的入水口与超滤反冲洗阀(9)的出水口相连。