CN103833154B - 一种耐酸碱抗污染的膜分离设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐污染抗酸碱膜分离设备，其特征在于：包括依次连接的料液收集池、粗滤装置、一级膜处理装置；所述的一级膜处理装置为单段循环式短流程膜处理装置，所述的单段循环式短流程膜处理装置中的膜组件由数量不大于6支的纳滤膜元件或反渗透膜元件组成，所述的单段循环式短流程膜处理装置的浓水出口端设置浓水回流到膜组件的进水端或料液收集池的回流管道。本发明所述的耐污染抗酸碱膜分离设备具有的有益效果为：适用范围广，适用于多种水质类型的原水处理与回用；耐酸碱PH范围0-14；膜抗污染能力强，通量大，易清洗；系统自动化程度高，运行成本低；有效回收物料；产水回收率高；环境和经济效益良好。

Description

一种耐酸碱抗污染的膜分离设备

技术领域

本发明涉及膜分离领域，特别涉及一种耐酸碱抗污染的膜分离设备。

背景技术

膜分离设备是利用膜分离技术而在生产工厂按照其膜分离的技术参数标准制造的大型机械设备，其设备能够起分离的作用，效果远远超出传统的分离方式。膜分离设备的核心技术就是膜分离技术，分离膜是具有选择性分离功能的材料，工作原理是物理机械筛分原理，分离过程是利用膜的选择性分离机理实现料液的不同组分间的分离或有效成分浓缩的过程。膜分离技术设备与传统的过滤不同在于：膜可以在分子范围内进行选择性地分离，膜的错流式运行工艺可以解决污染堵塞问题，是一种科学先进的分离技术和工艺。现有的膜分离设备普遍存在着处理效果不理想、不耐酸碱、运行成本高、抗污染能力低且处理效率低等缺点。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种处理效率高且抗污染能力强、运行成本低的耐酸碱抗污染膜分离设备。

为达到上述目的，本发明所提出的技术方案为：一种耐污染抗酸碱膜分离设备，其特征在于：包括依次连接的料液收集池、粗滤装置、一级膜处理装置；所述的一级膜处理装置为单段循环式短流程膜处理装置，所述的单段循环式短流程膜处理装置中的膜组件由数量不大于6支的纳滤膜元件或反渗透膜元件组成，所述的单段循环式短流程膜处理装置的浓水出口端设置浓水回流到膜组件的进水端或料液收集池的回流管道。

优选的，所述的一级膜处理装置的淡水出口连接高级氧化装置或二级膜处理装置。

优选的，所述的二级膜处理装置为长流程串联式的反渗透膜装置，所述的长流程串联式的反渗透膜装置中的膜组件由七芯以上反渗透膜元件串联而成，所述的长流程串联式的反渗透膜装置的浓水出口设有一回流管道与二级膜处理装置的进水管道相连。

优选的，所述的纳滤膜元件为中空纤维纳滤膜。

优选的，所述的中空纤维纳滤膜，以重量百分比计包括以下组分：三醋酸纤维素（CTA）30%-40%，聚偏氟乙烯（PVDF）5%-10%，聚醚砜（PES）5%-10%，共混溶剂40%-50%，致孔剂8%-15%；所述共混溶剂为N-甲基吡咯烷酮、环丁砜、二甲基乙酸铵中的两种或三种组合；所述致孔剂为磷酸三乙酯，磷酸三丁酯，聚乙二醇中的一种或几种；所述的中空纤维纳滤膜的制备方法，包括如下步骤：步骤1：将各组分混合均匀，在40-50℃的恒温水浴箱内边加热边搅拌，使聚合物充分溶胀；然后升温至:50-70℃，充分搅拌，使聚合物溶解，待聚合物溶解后，进行过滤；步骤2：过滤后的溶液倒入纺丝储料罐中静置脱泡24-48h，得纺丝用液；步骤3：然后调节好计量泵速度、芯液流速及卷绕速度，用3C异形喷丝板成形，纺制中空纤维基膜；再使中空纤维基膜静置在空气浴中进行溶剂的挥发，静置时间30-60min；步骤4：再将上述挥发处理后的中空纤维基膜浸入5～25℃蒸馏水中进行凝胶浴处理，直至中空纤维基膜充分凝胶，凝胶后经10-30℃水浸泡清洗30-40小时，得到中空纤维纳滤膜。

优选的，所述的一级膜处理装置和二级膜处理装置设有膜系统压力测定装置和电导测定装置。

优选的，所述的粗滤装置为板框压滤、多介质过滤、活性炭过滤、袋式过滤等装置中的一种或几种的组合，主要是去除水中的悬浮物质和胶体颗粒、细菌等，以满足后续膜分离设备的进水要求。

采用上述技术方案，本发明所述的耐酸碱抗污染膜分离设备，通过将废水先经单段循环式短流程膜处理装置处理，浓水经过循环浓缩，在膜系统压力达到一定限值或浓水电导达到预定值时，形成的浓缩液从浓缩液排放口排出，用以回收物料，而透过液已经被去除了大部分有机物、色度、硬度及部分溶解性盐等，对于水质要求不高的场合，完全能达到排放和回用的要求；然后对于水质有更高要求的场合，则根据处理料液性质的不同，透过液继续采用长流程串联式的反渗透膜装置或高级氧化装置进行深度处理。本发明所述的耐酸碱抗污染膜分离设备具有通量大、过滤效率高、抗污堵能力强等优点；该膜分离设备具有的有益效果为：

1)适用范围广，适用于多种水质类型的原水处理与回用；

2)耐酸碱PH范围0-14；

3)膜抗污染能力强，通量大，易清洗；

4)系统自动化程度高，运行成本低；

5)有效回收物料；

6)产水回收率高；

7)环境和经济效益良好。

附图说明

图1为本发明所述的膜分离设备示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。

如图1所示，一种耐污染抗酸碱膜分离设备，包括依次连接的料液收集池1、粗滤装置2、一级膜处理装置3，二级膜处理装置5（也可以为高级氧化装置4）；所述的一级膜处理装置3为单段循环式短流程膜处理装置，所述的单段循环式短流程膜处理装置中的膜组件由数量不大于6支的纳滤膜元件或反渗透膜元件组成，所述的单段循环式短流程膜处理装置的浓水出口端设置浓水回流到膜组件的进水端或料液收集池1的一级回流管道7；所述的一级膜处理装置3的淡水出口连接高级氧化装置4或二级膜处理装置5；所述的二级膜处理装置5为长流程串联式的反渗透膜装置，所述的长流程串联式的反渗透膜装置中的膜组件由七芯以上反渗透膜元件串联而成，所述的长流程串联式的反渗透膜装置的浓水出口设有一二级回流管道6与二级膜处理装置5的进水管道相连。

优选的，所述的粗滤装置2为板框压滤、多介质过滤、活性炭过滤、袋式过滤等装置中的一种或几种的组合，主要是去除水中的悬浮物质和胶体颗粒、细菌等，以满足后续膜分离设备的进水要求。

优选的，所述的一级膜处理装置所采用的膜优选为中空纤维纳滤膜。

实施例1：该实施例所使用的膜分离设备为单段循环式短流程膜处理装置+长流程串联式的反渗透膜装置，且单段单段循环式短流程膜处理装置中的膜为中空纤维纳滤膜。含镍废水收集于料液收集池后首先进行砂碳罐过滤，然后进入中空纤维纳滤膜系统，该系统采用单段循环式短流程的运行方式，通过在纳滤膜的浓水端设置一台低压循环泵，将一部分浓水回流到纳滤膜进水端，与进水一起再次经过纳滤膜进行浓缩分离，浓水经过多次循环浓缩，形成的浓缩液从浓缩液排放口排出，用以回收物料，纳滤产水进入7芯长流程串联式的反渗透膜装置，同样设置一台低压循环泵，进行浓水循环处理，这样可以回收更多透过液，并且节约能耗。该厂含镍废水处理量300m3/d，在系统正常运行情况下，通过对进水、浓缩液和产水定期取样观测，结果如下：

（1）浓缩液中镍离子含量高达10-15g/L，实现了镍离子的浓缩富集回收；

（2）产水指标结果如下，完全达到回用水标准，满足车间回用需求，同时整个系统的产水回收率达到了80%-85%，实现了水资源的高效回收。

项目	产水	回用标准
			浊度（度）	≤3NTU	≤3NTU
悬浮性固体，mg/L	8	10
			色度（度）	8-10	≤15
臭和味	没有异臭味、异味	不得有异臭味、异味
			溶解性总固体	380mg/l	≤500mg/l

COD	8-13mg/l	≤20mg/l
			电导率	≤50us/cm	≤50us/cm

实施例2：该实施例进水与实施例1相同，与实施例1的区别在于：实施例2采用本发明所述的中空纤维纳滤膜，该中空纤维纳滤膜以重量百分比计包括以下组分：三醋酸纤维素（CTA）30%-40%，聚偏氟乙烯（PVDF）5%-10%，聚醚砜（PES）5%-10%，共混溶剂40%-50%，致孔剂8%-15%；所述共混溶剂为N-甲基吡咯烷酮、环丁砜、二甲基乙酸铵中的两种或三种组合；所述致孔剂为磷酸三乙酯，磷酸三丁酯，聚乙二醇中的一种或几种。所述的中空纤维纳滤膜的制备方法，包括如下步骤：步骤1：将各组分混合均匀，在40-50℃的恒温水浴箱内边加热边搅拌，使聚合物充分溶胀；然后升温至:50-70℃，充分搅拌，使聚合物溶解，待聚合物溶解后，进行过滤；步骤2：过滤后的溶液倒入纺丝储料罐中静置脱泡24-48h，得纺丝用液；步骤3：然后调节好计量泵速度、芯液流速及卷绕速度，用3C异形喷丝板成形，纺制中空纤维基膜；再使中空纤维基膜静置在空气浴中进行溶剂的挥发，静置时间30-60min；步骤4：再将上述挥发处理后的中空纤维基膜浸入5～25℃蒸馏水中进行凝胶浴处理，直至中空纤维基膜充分凝胶，凝胶后经10-30℃水浸泡清洗30-40小时，得到中空纤维纳滤膜。将该中空纤维纳滤膜用本发明所述的耐污染抗酸碱膜分离设备，结果如下：

（1）浓缩液中镍离子含量高达13-15g/L，实现了镍离子的浓缩富集回收；

（2）产水指标结果如下，完全达到回用水标准，满足车间回用需求，同时整个系统的产水回收率达到了85%-90%，实现了水资源的高效回收。

项目	产水	回用标准
			浊度（度）	≤2NTU	≤3NTU
悬浮性固体，mg/L	6	10
			色度（度）	6-7	≤15
臭和味	没有异臭味、异味	不得有异臭味、异味
			溶解性总固体	300mg/l	≤500mg/l
COD	8-13mg/l	≤20mg/l
			电导率	≤30us/cm	≤50us/cm

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种耐污染抗酸碱膜分离设备，其特征在于：包括依次连接的料液收集池、粗滤装置、一级膜处理装置；所述的一级膜处理装置为单段循环式短流程膜处理装置，所述的单段循环式短流程膜处理装置中的膜组件由数量不大于6支的纳滤膜元件组成，所述的单段循环式短流程膜处理装置的浓水出口端设置浓水回流到膜组件的进水端或料液收集池的回流管道；所述的纳滤膜元件为中空纤维纳滤膜；所述的中空纤维纳滤膜，以重量百分比计包括以下组分：三醋酸纤维素30%-40%，聚偏氟乙烯5%-10%，聚醚砜5%-10%，共混溶剂40%-50%，致孔剂8%-15%；所述共混溶剂为N-甲基吡咯烷酮、环丁砜、二甲基乙酸铵中的两种或三种组合；所述致孔剂为磷酸三乙酯，磷酸三丁酯，聚乙二醇中的一种或几种；所述的中空纤维纳滤膜的制备方法，包括如下步骤：步骤1：将各组分混合均匀，在40-50℃的恒温水浴箱内边加热边搅拌，使聚合物充分溶胀；然后升温至:50-70℃，充分搅拌，使聚合物溶解，待聚合物溶解后，进行过滤；步骤2：过滤后的溶液倒入纺丝储料罐中静置脱泡24-48h，得纺丝用液；步骤3：然后调节好计量泵速度、芯液流速及卷绕速度，用3C异形喷丝板成形，纺制中空纤维基膜；再使中空纤维基膜静置在空气浴中进行溶剂的挥发，静置时间30-60min；步骤4：再将上述挥发处理后的中空纤维基膜浸入5～25℃蒸馏水中进行凝胶浴处理，直至中空纤维基膜充分凝胶，凝胶后经10-30℃水浸泡清洗30-40小时，得到中空纤维纳滤膜。

2.根据权利要求1所述的一种耐污染抗酸碱膜分离设备，其特征在于：所述的一级膜处理装置的淡水出口连接高级氧化装置或二级膜处理装置。

3.根据权利要求2所述的一种耐污染抗酸碱膜分离设备，其特征在于：所述的二级膜处理装置为长流程串联式的反渗透膜装置，所述的长流程串联式的反渗透膜装置中的膜组件由七芯以上反渗透膜元件串联而成，所述的长流程串联式的反渗透膜装置的浓水出口设有一回流管道与二级膜处理装置的进水管道相连。

4.根据权利要2或3所述的一种耐污染抗酸碱膜分离设备，其特征在于：所述的一级膜处理装置和二级膜处理装置设有膜系统压力测定装置和电导测定装置。

5.根据权利要求1-3任一权利要求所述的一种耐污染抗酸碱膜分离设备，其特征在于：所述的粗滤装置为板框压滤、多介质过滤、活性炭过滤、袋式过滤装置中的一种或几种的组合。