CN104140172A - 一种海水淡化预处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种反渗透膜法海水淡化预处理方法,包括:采用气浮、膜过滤一体化装置作为反渗透膜法海水淡化预处理的方法。本发明所述反渗透膜法海水淡化预处理方法,可以克服现有技术中占地面积大、设备配置复杂、工程投资和运行维护成本高等缺陷,以实现占地面积小、设备配置简单、工程投资和运行维护成本低的优点。

Description

一种海水淡化预处理方法
技术领域
本发明涉及海水净化技术领域,具体地,涉及一种海水淡化预处理方法。
背景技术
目前已建成的反渗透膜法海水淡化工程中的预处理方法有,但不限于:①混凝+沉淀/气浮+介质过滤+压力式膜过滤;②混凝+沉淀/气浮+两级介质过滤;③混凝+沉淀/气浮+机械过滤+压力式膜过滤;④混凝+气浮+压力式膜过滤;⑤混凝+沉淀+压力式膜过滤;⑥混凝+沉淀+浸没式膜过滤;⑦机械过滤+压力式膜过滤。
诚然,反渗透膜法海水淡化预处理方法的选择与原海水的温度、水质、污染物种类、工程投资、占地等多种因素都息息相关。但是预处理的目的是唯一的,即生产出合格的海水,满足后续反渗透膜单元严格的进水要求,对反渗透膜起到保护作用。
目前的反渗透膜法海水淡化工程中,与本发明相似的预处理方法有:“混凝+沉淀+膜过滤”工艺、“混凝+气浮+膜过滤”工艺。通常情况下,海水在混凝池中完成与化学药剂(混凝剂和助凝剂)的混合、絮凝反应;在沉淀池或气浮池中完成泥水分离后的海水再进入后续的膜过滤单元。其中,主流的膜过滤系统为压力式膜过滤,膜元件全部安装在多个相同型号并联的膜壳容器中,海水的膜过滤过程在膜壳内完成;膜元件有内压式和外压式两种,配套膜壳支架和管道等布置在设备间中。也有使用浸没式膜过滤系统,膜元件全部安装在一个或多个分格构筑物池体中、完全浸没在构筑物所容纳的海水中;过滤膜元件为外压式,膜过滤过程在海水中完成。但是,沉淀池或气浮池和膜过滤各自分开,均为独立的工艺单元,串联在一起后才组成完整的预处理工艺。
在实现本发明的过程中,发明人发现现有技术中至少存在占地面积大、设备配置复杂、工程投资和运行维护成本高等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于,针对上述问题,提出一种海水淡化预处理方法,以实现占地面积小、设备配置简单、工程投资和运行维护成本低的优点。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:一种海水淡化预处理方法,包括:采用气浮、膜过滤一体化装置作为反渗透膜法海水淡化预处理方法。
进一步地,所述气浮、膜过滤一体化装置,包括总进水管,与所述总进水管连接的絮凝反应池,自左向右依次配合与所述絮凝反应池连接的布水区、水气接触区和泥水分离区;分别设置在所述泥水分离区远离水气接触区一侧上方的浮渣收集槽,为浮渣收集和反洗排水共用装置的重要组成;在所述泥水分离区远离水气接触区一侧下方的穿孔管,为气浮循环水出水和化学清洗排水共用装置的重要组成;以及布置在一体化装置外面通过管道与之连接的产水和反冲洗进水共用装置、气浮溶气供气和膜空气擦洗供气共用装置。
其中,所述泥水分离区的上部为气浮区,泥水分离区的下部为膜过滤区;所述浮渣收集和反洗排水共用装置中的浮渣收集槽与气浮区侧上方连接;所述气浮循环水出水和化学清洗排水共用装置的穿孔管通过管道与膜过滤区侧下方连接;所述产水和反冲洗进水共用装置通过管道与膜过滤区的膜元件相连接;所述气浮溶气供气和膜空气擦洗供气共用装置通过管道分别与气水接触区的溶气释放器和膜过滤区布气头连接。
进一步地,所述浮渣收集和反洗排水共用装置,包括自控系统,以及连接在所述自控系统中在所述浮渣收集和反洗排水共用装置上方配合设置的刮渣机及与所述浮渣收集和反洗排水共用装置连接的浮渣排放和反洗水排放的自动阀门;和/或,
所述气浮循环水出水和化学清洗排水共用装置,包括自控系统和设置在所述膜过滤区侧下方的穿孔管,以及连接在所述自控系统中配合设置在所述一体化装置外面的气浮循环水泵、与所述气浮循环水出水和化学清洗排水共用装置连接的循环水自动阀门和化学清洗排水自动或手动阀门;和/或,
所述产水和反冲洗进水共用装置,包括自控系统和设置在所述一体化装置外面的反洗水储池,以及连接在所述自控系统中配合设置在所述一体化装置外面的出水抽吸泵、与所述产水和反冲洗进水共用装置连接的出水状态下出水抽吸泵进、出水自动阀门、反洗水储池进水自动阀门以及反洗状态下出水抽吸泵进、出水自动阀门;和/或,
所述气浮溶气供气和膜空气擦洗供气共用装置,包括自控系统和依次设置在所述气水接触区内的溶气释放器,在所述膜过滤区内的布气头,以及连接在所述自控系统中配合设置在一体化装置外面的空压机、溶气罐、与所述气浮溶气供气和膜空气擦洗供气共用装置连接的溶气供气自动阀门和膜空气擦洗供气自动阀门。
进一步地,所述采用气浮、膜过滤一体化装置作为反渗透膜法海水淡化进行预处理的操作,具体包括:
正常运行状态处理、膜反洗运行状态处理和膜在线化学清洗运行状态处理;
正常运行状态处理和膜反洗状态处理切换较为频繁,适宜通过自控系统实现包含在线仪表信号分析、时间控制、自动阀门开关和设备的启停的在线清洗过程;相对而言,膜在线化学清洗运行状态处理切换频率很低,通过自控系统实现包含在线仪表信号分析、时间控制、自动阀门开关和设备的启停的在线清洗过程;和/或,
通过人工对在线仪表信号、时间记录的分析,手动控制阀门的开关和设备的启停,完成膜在线清洗过程。
进一步地,所述正常运行状态处理的操作,具体包括:
总进水控制阀开启,原海水经混凝过程后通过布水区下层出水端进入气水接触区;在气水接触区,总进水与溶气水充分接触后做上向推流式运动,从上端进入泥水分离区;在泥水分离区,液面上浮渣经刮渣机收集至浮渣收集槽排出,液面下澄清后的海水再经膜过滤,由出水抽吸泵抽吸出水再进入后续的工艺装置;
泥水分离区底层部分清水经穿孔管均匀取水后由气浮循环水泵输送至溶气罐,与空压机供给的压缩空气充分混合后形成溶气水,再经过溶气释放器释放与总进水在气水接触区内均匀混合。
进一步地,所述膜反洗运行状态处理的操作,具体还包括:
第一步,空压机通过自动阀门切换,仅保持向膜元件底部连续输入压缩空气,经布气头释放后形成空气擦洗过程,膜表面附着的污染物等杂质被部分抖落;
第二步,出水抽吸泵通过自动阀门切换为反洗水泵,将反洗水池中的膜滤后产水从膜组件的出水端反送回膜元件,反洗水通过膜元件进入经泥水分离区作上升流动,形成水反洗过程,膜表面附着的及膜孔内截留的污染物等杂质被进一步冲洗干净;
同时,总进水控制阀和刮渣机始终保持开启状态,原海水仍然连续进入布水区和气水接触区,再进入泥水分离区,对泥水分离区的表层水面行成扫洗;反洗过程持续一段时间后,含有污染物质的反洗废水都被冲至浮渣收集槽排出;浮渣槽出水管路通过自动阀门由正常运行状态下浮渣排放功能自动切换至反洗废水排放功能。
进一步地,所述膜在线化学清洗运行状态处理的操作,具体包括:
总进水控制阀、出水抽吸泵、空压机均保持关闭或停机状态;气浮循环水泵由自动或手动阀门自动或手动切换为化学清洗泵功能;
第一步,将化学清洗用药剂加入至泥水分离区,通过化学清洗泵将溶药海水连续循环运行,行成在线化学清洗过程;
第二步,通过自动或手动阀门将循环功能自动或手动切换为排放功能,经化学清洗泵将化学清洗废水彻底排放。
本发明各实施例的海水淡化预处理方法,由于包括:采用气浮、膜过滤一体化装置作为反渗透膜法海水淡化预处理方法;可以充分发挥气浮与膜过滤两个工艺过程的优势,确保预处理工艺出水优质、稳定,最大程度满足反渗透膜系统的进水要求;从而可以克服现有技术中占地面积大、设备配置复杂、工程投资和运行维护成本高的缺陷,以实现占地面积小、设备配置简单、工程投资和运行维护成本低的优点。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1为本发明反渗透膜法海水淡化预处理方法的工作流程示意图;
图2为图1中各符号的图例图。
结合附图,本发明实施例中附图标记如下:
①-布水区;②-水气接触区;③-泥水分离区;④-浮渣收集槽;⑤-出水抽吸泵;⑥-气浮循环水泵;⑦-空压机;⑧-穿孔管;⑨-自控系统。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
在反渗透膜法海水淡化(简称:膜法海淡)工程中,常常将膜过滤(超滤膜过滤或微滤膜过滤)作为反渗透膜进水前的最后一级预处理单元。膜过滤的出水水质优良、稳定,可确保后续反渗透膜系统的长期稳定运行。通常,膜过滤进水前还要辅以“混凝沉淀”、“混凝气浮”、“介质过滤”等预处理单元共同组成完整的预处理系统,去除原海水中浊度、藻类、油类、溶解性有机物等污染物质。膜法海淡的淡化产水制水成本直接关系到工程建设的可行性和淡化产水市场竞争力,预处理工艺的选择也直接影响膜法海淡工程的投资和淡化产水成本。
在国内已建成的膜法海淡工程中,有将沉淀或气浮单元的出水直接进入膜过滤,省去介质过滤单元,节省占地、降低了工程投资和运行维护成本。
根据本发明实施例,如图1和图2所示,提供了一种气浮、膜过滤一体化装置。该气浮、膜过滤一体化装置,可以将气浮与膜过滤耦合成为一体化装置作为膜法海淡预处理方法,将充分发挥气浮与膜过滤两个工艺过程的优势,确保预处理工艺出水优质、稳定,最大程度满足反渗透膜系统的进水要求;在降低工程投资、节省占地的同时,也可进一步降低淡化产水的制水成本。
本实施例的海水淡化预处理方法,包括:采用气浮、膜过滤一体化装置作为膜法,对海水进行淡化预处理。气浮、膜过滤一体化装置,包括总进水管,与总进水管连接的絮凝反应池,自左向右依次配合与絮凝反应池连接的布水区、水气接触区和泥水分离区;分别设置在泥水分离区远离水气接触区一侧上方的浮渣收集槽,为浮渣收集和反洗排水共用装置的重要组成;在泥水分离区远离水气接触区一侧下方的穿孔管,为气浮循环水出水和化学清洗排水共用装置的重要组成;以及布置在一体化装置外面通过管道与之连接的产水和反冲洗进水共用装置、气浮溶气供气和膜空气擦洗供气共用装置。
其中,上述泥水分离区的上部为气浮区,泥水分离区的下部为膜过滤区;浮渣收集和反洗排水共用装置中的浮渣收集槽与气浮区侧上方连接;气浮循环水出水和化学清洗排水共用装置的穿孔管通过管道与膜过滤区侧下方连接;产水和反冲洗进水共用装置通过管道与膜过滤区的膜元件相连接;气浮溶气供气和膜空气擦洗供气共用装置通过管道分别与气水接触区的溶气释放器和膜过滤区布气头连接。
上述浮渣收集和反洗排水共用装置,包括自控系统,以及连接在自控系统中在浮渣收集和反洗排水共用装置上方配合设置的刮渣机及与浮渣收集和反洗排水共用装置连接的浮渣排放和反洗水排放的自动阀门。
上述气浮循环水出水和化学清洗排水共用装置,包括自控系统和设置在膜过滤区侧下方的穿孔管,以及连接在自控系统中配合设置在一体化装置外面的气浮循环水泵、与气浮循环水出水和化学清洗排水共用装置连接的循环水自动阀门和化学清洗排水自动或手动阀门。
上述产水和反冲洗进水共用装置,包括自控系统和设置在一体化装置外面的反洗水储池,以及连接在自控系统中配合设置在一体化装置外面的出水抽吸泵、与产水和反冲洗进水共用装置连接的出水状态下出水抽吸泵进、出水自动阀门、反洗水储池进水自动阀门以及反洗状态下出水抽吸泵进、出水自动阀门。
上述气浮溶气供气和膜空气擦洗供气共用装置,包括自控系统和依次设置在气水接触区内的溶气释放器,在膜过滤区内的布气头,以及连接在自控系统中配合设置在一体化装置外面的空压机、溶气罐、与气浮溶气供气和膜空气擦洗供气共用装置连接的溶气供气自动阀门和膜空气擦洗供气自动阀门。
上述实施例的海水淡化预处理方法,在实际应用过程中,沉淀单元出水经过膜过滤系统后仍旧可能有细小的颗粒物质或亚稳态胶体透过,在后续保安滤器滤芯和反渗透膜表面发生再絮凝的现象,增加了滤芯和膜的更换和清洗周期;另外,对膜污染非常严重的藻类和油类也是沉淀单元无法有效去除的。相对而言,气浮单元可以更有效去除膜过滤进水中的细小颗粒、胶体、有机物、藻类和油类等污染物质,可有效降低反渗透膜污染发生的频率。另外,大量的研究资料也表明,膜污染的主要污染物质胶体和有机物在预处理工艺中的去除情况,虽然与混凝反应条件关联更大、与泥水分离过程关联较小;但是与沉淀单元相比,气浮单元对混凝反应的各关键参数的要求更为宽松,如对原水温度条件的适用范围更大、反应时间更短、对细小颗粒、藻类、油类的适应能力更强等特性决定了气浮单元出水中细小颗粒物、胶体等残留含量更低,使得膜过滤出水水质更好、反洗频率更低。
在压力式膜过滤单元中,进水端需要设置进水收集池、进水提升泵和自清洗滤器等连接设备;布置压力式膜元件安装所需的膜架和管路系统的设备间投资也较高;大多压力式膜过滤出水进入反渗透单元前还需额外再设置一级泵提升。而浸没式膜过滤单元,其进水端只需设置简单的渠道连接收集前面沉淀或气浮单元的出水;浸没式膜元件和管路系统安装所需水池结构简单,投资省;后端增加出水抽吸泵便可完成膜过滤过程,且抽吸泵出口可直接与反渗透膜单元相连,省去一级提升;另外,反洗水泵可与抽吸出水泵共用,无需单独设置。
由于单套膜组件装填密度带来过滤通道的差异,浸没式膜过滤的膜元件装填密度适中、过流通道更宽,比压力式膜过滤前处理要求更简单,抗污堵能力更强。再就操作压力而言,压力式膜过滤采用较高的运行压力0.035-0.3MPa,浸没式膜过滤采用虹吸或低压真空抽吸0.02-0.03Mpa,显然后者能耗更低。
总之,浸没式膜过滤与压力式膜过滤相比,无论设备的种类、数量、占地、电耗都大大减少,在工程上表现为投资减少、运行能耗降低、预处理制水成本下降。
所以,上述实施例的将气浮、膜过滤一体化装置,可以将其作为膜法海淡预处理方法。该气浮、膜过滤一体化装置,将气浮和膜过滤两个工艺单元耦合在一个构筑物中,缩短了预处理工艺流程。气浮、膜过滤一体化装置的工艺原理保持不变、配套设备合理共用、工艺过程相互促进,即可实现预处理的工艺目的,又可节省工程投资、降低运行成本。
在上述实施例的海水淡化预处理方法中,气浮、膜过滤一体化装置作为构筑物,按水平长度方向上可分为布水区①、水气接触区②、泥水分离区③三大部分,其中,泥水分离区上部为气浮区,下部为膜过滤区,各区功能明确、结构紧凑、完整组合。
正常运行状态下:总进水控制阀开启,原海水经混凝过程后通过布水区①下层出水端进入气水接触区②;在气水接触区②,总进水与溶气水充分接触后做上向推流式运动,从上端进入泥水分离区③;在泥水分离区,液面上浮渣经刮渣机收集至浮渣收集槽④排出,液面下澄清后的海水再经膜过滤,由出水抽吸泵⑤抽吸出水再进入后续的工艺装置。此外,泥水分离区③底层部分澄清后海水经穿孔管⑧均匀取水后由气浮循环水泵⑥输送至溶气罐,与空压机⑦供给的压缩空气充分混合后形成溶气水,再经过溶气释放器释放与总进水在气水接触区②内均匀混合。
膜反洗运行状态下:第一步,空压机⑦通过自动阀门切换,仅保持向膜元件底部连续输入压缩空气,经布气头释放后形成空气擦洗过程,膜表面附着的污染物等杂质被部分抖落;第二步,出水抽吸泵⑤通过自动阀门切换为反洗水泵,将反洗水池中的膜滤后产水从膜组件的出水端反送回膜元件,反洗水通过膜元件进入经泥水分离区作上升流动,形成水反洗过程,膜表面附着的及膜孔内截留的污染物等杂质被进一步冲洗干净;同时,总进水控制阀和刮渣机始终保持开启状态,原海水仍然连续进入布水区①和气水接触区②,再进入泥水分离区③,对泥水分离区的表层水面行成扫洗;反洗过程持续一段时间后,含有污染物质的反洗废水都被冲至浮渣收集槽④排出。浮渣槽④出水管路通过自动阀门由正常运行状态下浮渣排放功能自动切换至反洗废水排放功能。
膜在线化学清洗运行状态下:总进水控制阀、出水抽吸泵⑤、空压机⑦均保持关闭或停机状态;气浮循环水泵⑥由自动或手动阀门自动或手动切换为化学清洗泵功能;第一步,将化学清洗用药剂加入至泥水分离区③,通过化学清洗泵⑥将溶药海水连续循环运行,行成在线化学清洗过程;第二步,通过自动或手动阀门将循环功能自动或手动切换为排放功能,经化学清洗泵⑥将化学清洗废水彻底排放。
通常,正常运行状态和膜反洗状态相互切换较为频繁,适宜通过自控系统⑨实现在线仪表信号分析、时间控制、自动阀门开关和设备的启停等完成在线清洗过程。相对而言,正常运行状态和膜在线化学清洗运行状态相互切换频率很低,故可以通过自控系统⑨实现在线仪表信号分析、时间控制、自动阀门开关和设备的启停等完成在线清洗过程;也可通过人工对在线仪表信号、时间记录的分析,手动控制阀门的开关和设备的启停,完成膜在线清洗过程。
上述实施例的海水淡化预处理方法,主要工艺设计参数如下:
⑴该气浮、膜过滤一体化装置在池的长度方向上可分为布水区、气水接触区、泥水分离区3个组成分区的分布顺序及各区同宽组合结构形式。装置外形尺寸参数:总净长(L)≤10.0m;总净宽(W)≤10.0m;总有效水深(H)≥4.5m,其中,气浮区有效水深(H1):2.0-2.5m,膜过滤区有效水深(H2)≥2.5m。布水区净长(L1)≤1.0m,设计配水流速(v1):0.08-0.10m/s。气水接触区净长(L2)≤2.5m,设计上升流速(v2):10-20mm/s。泥水分离区净长(L3)取值:L-(L1+L2)m,表面负荷(q0):15-25m3/m2·h。膜通量(J0):设计水温≤10℃时,J0≤40LMH;设计水温>10℃时,J0≤60LMH;实际设计取值还需根据不同膜的特性综合考虑。膜元件数量(N0):综合考虑q0和J0的取值,按最不利条件计算确定。
⑵外挂式浮渣收集槽设计,可同步作为膜反洗的排水槽,利于反冲洗废水的排放。同时,不影响膜的安装和拆卸维护。
⑶在池长方向上,池底坡向远端安装穿孔管一侧,在池底最低点设置气浮循环水泵的吸水穿孔管。池底坡度(i)≤1.0%。采用穿孔管取水,使池内水流态均匀、稳定。穿孔管延池宽方向上布置,两侧端头离池壁间距(D1):100-200mm,外壁与池底间距(D2)≥200mm。穿孔管孔眼间距(S):300-500mm,孔眼背对池壁与水平线成45°交叉排列,孔眼直径(d):20-30mm,孔眼总面积与穿孔管截面积之比(K0)≥0.16。穿孔管与气浮循环水泵吸水管相连,吸水管连接数量(n0)≥2,与穿孔管径相同,且连接点在穿孔管上均匀分布。
⑷气浮产水内循环设计,相当于膜过滤错流设计。气浮内循环水量或膜过滤错流水量(Qr)≤30%,且可采用变频调节。
⑸该气浮、膜过滤一体化装置计算数量(n)≥2,且设计数量宜采用n+1,考虑1组膜进行停机在线化学清洗时,确保充足的预处理产水量(Q)。
⑹反冲洗水储池有效容积必须满足1套或多套装置先后连续反洗的水量。还需考虑在线化学清洗过程中的水量要求。
上述实施例的海水淡化预处理方法,工艺控制和运行操作方法如下:
⑴该气浮、膜过滤一体化装置总进水管、气浮循环水泵出水管、抽吸水泵出水管上分别设置在线流量计,用作系统正常运行过程中的恒流量控制。
⑵该气浮、膜过滤一体化装置泥水分离区、靠近气水接触区位置设置在线液位计,用作系统正常运行过程中的恒液位控制和化学清洗泵排放化学清洗废水过程中的低液位停机。
⑶在正常运行状态下恒流量控制和恒液位控制两种控制模式可切换使用,互为备用。
⑷出水抽吸泵进水管路上设置在线压力传感器,用压力变化反应膜堵塞过程,为膜反洗过程提供启动信号。
⑸膜反洗过程也可通过时间控制,定期自动进行反冲洗。
⑹反冲洗水储池上设置液位计或液位开关,控制进水自动阀门的开关和反洗水泵的低液位停机。
⑺出水抽吸泵与反洗水泵共用,通过自动阀门做两种功能的自动切换运行;同时,装置的出水管也是反洗水泵的进水管。该泵采用变频控制,便于灵活调节出水量和膜水反洗强度;还需要配置备用设备。
⑻气浮循环水泵可与化学清洗泵共用,通过自动或手动阀门做两种功能的自动或手动切换运行。该泵采用变频控制,便于灵活调节出水量;另外需要配置备用设备。
⑼空压机即可为正常运行过程提供气浮溶气用气源,又可为膜反洗过程提供空气擦洗气源,通过自动阀门作两种功能的自动切换运行。该空压机可采用变频控制、也可不同型号和数量的定速空压机配置,便于灵活调节风量,满足各工艺过程的需要;还需要配置备用设备。
⑽浮渣收集槽排放管兼作浮渣和反洗废水的排放管,通过自动阀门作两种功能的自动切换运行。
⑾正常运行状态下的工艺过程。总进水控制阀、气浮循环水泵、出水抽吸泵、空压机均保持开启状态。气浮循环水泵为溶气罐提供溶气水,经溶气释放器与装置进水充分混合后,在泥水分离区的膜过滤过程中产生错流效应,减缓膜堵塞过程。出水抽吸泵连续出水,先将反冲洗水储池充满,再通过液位计和自动阀门控制自动切换为后续反渗透单元连续供水。空压机提供气浮溶气用气源。浮渣收集槽排放管作为浮渣排放管将浮渣连续排放至污泥脱水处理系统。
⑿膜反洗运行状态下的工艺过程。总进水控制阀保持开启状态、出水抽吸泵切换为反洗水泵、空压机提供空气擦洗气源、浮渣收集槽排放管作为反冲洗废水排放管将反冲洗废水排放至污泥浓缩处理系统。膜反洗过程保持连续进水,首先可在单独空气擦洗过程中便可将大量悬浮物排出系统外,其次可防止反洗水中的悬浮物反流进入气水接触区。
⒀膜在线化学清洗运行状态下的工艺工程。膜在线化学清洗过程启动必须在一次膜反洗过程完成后才能进行。膜在线化学清洗过程启动前先关闭总进水控制阀,停止进水,开启化学清洗泵依次完成化学清洗液的循环和排放。化学清洗泵的出水管路通过设置自动或手动阀门,实现自动或手动切换化学清洗液的循环和排放功能。在线化学清洗过程完成后,化学清洗泵将泥水分离区的化学清洗废水排空、低液位自动停机后,再次启动反洗水泵,待水位涨至排水槽堰口后,高液位停反洗水泵,再重新进入正常运行状态。
上述实施例的海水淡化预处理方法,除作为反渗透膜法海水淡化预处理的方法外,该气浮、膜过滤一体化装置还适用于:
⑴地表水给水处理。该气浮、膜过滤一体化装置可用来替代传统给水处理中的“混凝+沉淀/气浮+砂滤/膜过滤”工段,产水经消毒后进入供水管网。该气浮、膜过滤一体化装置的各设计参数取值和控制方法均完全适用给水处理的要求。
⑵城市污水和工业废水处理。在城市污水和工业废水处理领域应用时,某些设计参数取值(如q0和J0)可能发生较大变化;但该气浮、膜过滤一体化装置的控制方法完全适用城市污水和工业废水处理。
上述实施例的海水淡化预处理方法,至少具有以下优点:
⑴将气浮和膜过滤两个工艺单元耦合在一个一体化装置中,减少工艺单元间的配水和连接环节,缩短工艺流程,运行管理方便,可实现统一的自动化控制。
⑵合理利用泥水分离区的水下空间布置膜元件,虽然一定程度上增加的池深设计使土建投资略有增加,但可以大大节省设备间的土建投资和工程占地;同时,增加的池深带来的高液位水头可降低出水抽吸泵的设计扬程,节省运行能耗。
⑶很多工艺环节设置的设备可以共用,大大减少设备的数量,降低设备维护成本。如出水抽吸泵和反洗水泵共用、气浮循环水泵和化学清洗泵共用、气浮空压机和膜反洗空压机共用等。
⑷该气浮、膜过滤一体化装置的出水抽吸泵可起到后续反渗透膜系统的进水增压泵的作用,无需二次提升,也无需设置泵前水池,节省工程投资和动力消耗;可省去反渗透膜系统进水前的保安滤器,节省设备投资和维护成本。
⑸该气浮、膜过滤一体化装置用作反渗透膜法海水淡化预处理,可节省工程投资、降低运行成本和设备维护成本,大大提高反渗透膜法海水淡化应用的可行性和市场占有率。
⑹将气浮和膜过滤两个工艺过程耦合在一个一体化装置中完成,可实现两个工艺过程的相互促进,无需增加额外的设备配置和能耗。
上述实施例的海水淡化预处理方法,具有以下特点:
⑴该气浮、膜过滤一体化装置进水前采用机械搅拌混凝反应池或水力搅拌混凝反应池完成混凝过程均可。
⑵膜反洗过程,可以不依靠自动控制系统实现;单纯通过手动过程也可完成。但手动控制工作量较大,操作困难,不适用较大规模水厂。反洗水储池宜采用加盖设计,如采用无盖水池,需在反洗泵出口上增加保安过滤器或自清洗过滤器。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种反渗透膜法海水淡化预处理方法,其特征在于,包括:采用气浮、膜过滤一体化装置作为反渗透膜法海水淡化预处理的方法。
2.根据权利要求1所述的反渗透膜法海水淡化预处理方法,其特征在于,所述气浮、膜过滤一体化装置,包括总进水管,与所述总进水管连接的絮凝反应池,自左向右依次配合与所述絮凝反应池连接的布水区、水气接触区和泥水分离区;分别设置在所述泥水分离区远离水气接触区一侧上方的浮渣收集槽,为浮渣收集和反洗排水共用装置的重要组成;在所述泥水分离区远离水气接触区一侧下方的穿孔管,为气浮循环水出水和化学清洗排水共用装置的重要组成;以及布置在一体化装置外面通过管道与之连接的产水和反冲洗进水共用装置、气浮溶气供气和膜空气擦洗供气共用装置;
其中,所述泥水分离区的上部为气浮区,泥水分离区的下部为膜过滤区;所述浮渣收集和反洗排水共用装置中的浮渣收集槽与气浮区侧上方连接;所述气浮循环水出水和化学清洗排水共用装置的穿孔管通过管道与膜过滤区侧下方连接;所述产水和反冲洗进水共用装置通过管道与膜过滤区的膜元件相连接;所述气浮溶气供气和膜空气擦洗供气共用装置通过管道分别与气水接触区的溶气释放器和膜过滤区布气头连接。
3.根据权利要求2所述的反渗透膜法海水淡化预处理方法,其特征在于,所述浮渣收集和反洗排水共用装置,包括自控系统,以及连接在所述自控系统中在所述浮渣收集和反洗排水共用装置上方配合设置的刮渣机及与所述浮渣收集和反洗排水共用装置连接的浮渣排放和反洗水排放的自动阀门;和/或,
所述气浮循环水出水和化学清洗排水共用装置,包括自控系统和设置在所述膜过滤区侧下方的穿孔管,以及连接在所述自控系统中配合设置在所述一体化装置外面的气浮循环水泵、与所述气浮循环水出水和化学清洗排水共用装置连接的循环水自动阀门和化学清洗排水自动或手动阀门;和/或,
所述产水和反冲洗进水共用装置,包括自控系统和设置在所述一体化装置外面的反洗水储池,以及连接在所述自控系统中配合设置在所述一体化装置外面的出水抽吸泵、与所述产水和反冲洗进水共用装置连接的出水状态下出水抽吸泵进、出水自动阀门、反洗水储池进水自动阀门以及反洗状态下出水抽吸泵进、出水自动阀门;和/或,
所述气浮溶气供气和膜空气擦洗供气共用装置,包括自控系统和依次设置在所述气水接触区内的溶气释放器,在所述膜过滤区内的布气头,以及连接在所述自控系统中配合设置在一体化装置外面的空压机、溶气罐、与所述气浮溶气供气和膜空气擦洗供气共用装置连接的溶气供气自动阀门和膜空气擦洗供气自动阀门。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的海水淡化预处理方法,其特征在于,所述采用气浮、膜过滤一体化装置作为反渗透膜法海水淡化进行预处理的操作,具体包括:
正常运行状态、膜反洗运行状态和膜在线化学清洗运行状态;
正常运行状态和膜反洗状态相互切换较为频繁,适宜通过自控系统实现包含在线仪表信号分析、时间控制、自动阀门开关和设备的启停的在线清洗过程;相对而言,正常运行状态和膜在线化学清洗运行状态相互切换频率很低,通过自控系统实现包含在线仪表信号分析、时间控制、自动阀门开关和设备的启停的在线清洗过程;和/或,
通过人工对在线仪表信号、时间记录的分析,手动控制阀门的开关和设备的启停,完成膜在线清洗过程。
5.根据权利要求4所述的海水淡化预处理方法,其特征在于,所述正常运行状态的操作,具体包括:
总进水控制阀开启,原海水经混凝过程后通过布水区下层出水端进入气水接触区;在气水接触区,总进水与溶气水充分接触后做上向推流式运动,从上端进入泥水分离区;在泥水分离区,液面上浮渣经刮渣机收集至浮渣收集槽排出,液面下澄清后的海水再经膜过滤,由出水抽吸泵抽吸出水再进入后续的工艺装置;
泥水分离区底层部分澄清后的海水经穿孔管均匀取水后由气浮循环水泵输送至溶气罐,与空压机供给的压缩空气充分混合后形成溶气水,再经过溶气释放器释放与总进水在气水接触区内均匀混合。
6.根据权利要求4所述的海水淡化预处理方法,其特征在于,所述膜反洗运行状态的操作,具体还包括:
第一步,空压机通过自动阀门切换,仅保持向膜元件底部连续输入压缩空气,经布气头释放后形成空气擦洗过程,膜表面附着的污染物等杂质被部分抖落;
第二步,出水抽吸泵通过自动阀门切换为反洗水泵,将反洗水储池中的膜滤后产水从膜组件的出水端反送回膜元件,反洗水通过膜元件进入经泥水分离区作上升流动,形成水反洗过程,膜表面附着的及膜孔内截留的污染物等杂质被进一步冲洗干净;
同时,总进水控制阀和刮渣机始终保持开启状态,原海水仍然连续进入布水区和气水接触区,再进入泥水分离区,对泥水分离区的表层水面行成扫洗;反洗过程持续一段时间后,含有污染物质的反洗废水都被冲至浮渣收集槽排出;浮渣槽出水管路通过自动阀门由正常运行状态下浮渣排放功能自动切换至反洗废水排放功能。
7.根据权利要求4所述的海水淡化预处理方法,其特征在于,所述膜在线化学清洗运行状态的操作,具体包括:
总进水控制阀、出水抽吸泵、空压机均保持关闭或停机状态;气浮循环水泵由自动或手动阀门自动或手动切换为化学清洗泵功能;
第一步,将化学清洗用药剂加入至泥水分离区,通过化学清洗泵将溶药海水连续循环运行,行成在线化学清洗过程;
第二步,通过自动或手动阀门将循环功能自动或手动切换为排放功能,经化学清洗泵将化学清洗废水彻底排放。
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