CN104649447A - 一种海水淡化及水质净化的处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及净水处理设备技术领域，提供了一种海水淡化及水质净化的处理系统，包括沉淀池、水塔、淡水槽和净水池，沉淀池、水塔、淡水槽和净水池依次通过管道连接，所述水塔设置在具有一定高度的水塔基座上，连接在所述沉淀池和水塔之间的管道设有压力泵；所述沉淀池的管道入水口设有进水腔，所述进水腔表面连接有一次过滤层，所述的一次过滤层包括掺杂有石墨烯或石墨炔的多层过滤网；所述淡水槽设有横向贯穿阻隔淡水槽中部的二次过滤层，所述二次过滤层包括支撑基材和附着在支撑基材的石墨烯或石墨炔纳米膜。本发明的净水处理系统具有净水处理速度快、净水处理效果好、净水处理通用性强和净水处理成本低的特点。

Description

一种海水淡化及水质净化的处理系统

技术领域

本发明涉及净水处理设备技术领域，特别涉及一种净水处理系统。

背景技术

随着经济的发展，水资源危机也日益凸显，如何从海水或污水纯化得到净水引起越来越广泛的关注。以海水淡化为例，海水淡化是解决全球水资源危机的重要途径之一。海水淡化的方法很多，目前从技术种类来说，蒸馏法和反渗透法两大主流技术。蒸馏釜能耗较高，不适用于规模化生产；反渗透技术由于其高效、低能耗、清洁、操作管理方便等特点使其成为当今先进的脱盐技术，但由于经过多年的研究和发展，其提升空间已近极限，在处理速度和处理成本上严重局限其的实际应用；以工业污水或生活污水处理为例，国内外也较多采用膜法技术，如“双膜过滤”法、“多层动态膜”法等技术，通过微孔滤膜，截留污水中95%的微生物、悬浮物和大分子污染物，但是此类方法净化处理还不彻底，净化效果还有较大的提升空间。因此，在理想的海水淡化或污水净化等净水处理中，如何从现有的膜处理技术方面进行突破，提升净水处理速度，降低净水处理成本，保证净水处理效果迫在眉睫。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，针对目前诸如海水淡化和污水净化等净水处理存在的缺陷，优化过滤层的材料，改进净水处理系统的结构和净水调节方式，形成了一种净水处理速度快、净水处理效果好、净水处理通用性强和净水处理成本低的净水处理系统。

本发明的内容为：

本发明公开了一种海水淡化及水质净化的处理系统，主要应用于海水淡化和污水净化，所述的净水处理系统包括沉淀池、水塔、淡水槽和净水池，沉淀池、水塔、淡水槽和净水池依次通过管道连接，所述水塔设置在具有一定高度的水塔基座上，连接在所述沉淀池和水塔之间的管道设有压力泵；所述沉淀池的管道入水口设有进水腔，所述进水腔表面连接有一次过滤层，所述的一次过滤层包括掺杂有石墨烯或石墨炔的多层过滤网；所述淡水槽设有横向贯穿在淡水槽中部的二次过滤层，所述二次过滤层包括过滤层卡位固定扣和限制在过滤层卡位固定扣的石墨烯或石墨炔纳米膜，所述过滤层卡位固定扣设置在淡水槽的内壁上。

通过设置沉淀池，可以使需要净化的水体在进入净水处理系统时在本池净化数小时，可使海水或污水中淤泥、悬浮颗粒物、较大异物沉降置池底，达到一定程度净化。

通过在沉淀池的管道入水口出设置进水腔，进水腔表面连接有一次过滤层，进水腔会形成密闭结构，通过改变一次过滤层的孔径可以调节进水腔的压力，形成反渗透压力，加速净化处理。

通过选用石墨烯或石墨炔材料作为过滤网材料，既可以通过石墨炔或石墨烯单层与盐水中的原子互相反应，从而被动地过滤；又可以在普通脱盐系统的条件下，石墨炔或石墨烯系统将以其几百倍的速率反应，也可在更低的压力下进行，从而降低成本；而且可以利用石墨烯或石墨炔含有的丰富的羟基、羧基、环氧等亲水基团，更为主动的吸引水分子快速通过其纳米孔径，进一步降低能耗，而其它有机分子或离子则被屏蔽去除。

通过采用了二次过滤技术，充分实现海水、苦咸水淡化或污水纯化。其中第二次过滤工艺利用高压水塔重力作用，能减少工艺能耗，使技术更为低碳环保。

所述第一过滤网为三层过滤网，第一层过滤网包括支撑基材和为附着在支撑基材的石墨烯或石墨炔增强高分子微孔膜，第二层过滤网包括支撑基材和附着在支撑基材的石墨烯或石墨炔增强高分子超滤膜，第三层过滤网为孔径为0.9nm-1nm的石墨烯或石墨炔纳滤膜，第二层过滤网复合在第一层过滤网和第二层过滤网之间。通过第一层的微孔膜，截留污水中95%的微生物、悬浮物和大分子污染物，但水分子可以顺利通过；通过第二层的超滤膜，以进一步除去粒径更小悬浮粒子；通过第三层的纳滤膜，可以屏蔽掉所有离子，仅使水分子通过。

所述支撑基材为掺杂有0.25-25%石墨烯或石墨炔的高分子薄膜，所述高分子薄膜的材质为聚砜、磺化聚砜、聚醚砜、 聚丙烯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、增强聚丙烯、聚碳酸酯、聚四氟乙烯、氟橡胶、乙丙橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、聚醚醚酮或氯化聚氯乙烯。

进一步地，过滤网的孔径100nm-1000nm，石墨烯或石墨炔掺杂量为0.25-25wt%。

进一步地，所述第二层过滤网孔径为1nm- 100nm，石墨烯或石墨炔掺杂量为0.25-25wt%

进一步地，所述第三层过滤网为氧化石墨烯或石墨炔纳滤膜。充分发挥氧化石墨烯或石墨炔具有独特的抗菌优势，可以有效抑制表面细菌生长，与现今使用的商用滤膜相比较，无需经常清洗，使用周期更长，降低工艺成本。

进一步地，所述第一层过滤网为石墨烯或石墨炔掺杂量2.5wt%的聚四氟乙烯微孔膜过滤网，所述聚四氟乙烯微孔膜过滤网的孔径200nm。

进一步地，所述第二层过滤网为石墨烯或石墨炔掺杂量2.5wt%的聚偏氟乙烯超滤膜过滤网，所述聚偏氟乙烯超滤膜过滤网的孔径为10nm。

进一步地，所述净水系统还包括紫外灯，所述紫外灯设置在沉淀池内部。

进一步地，所述管道在与进水腔连接处、沉淀池和压力泵之间、水塔和淡水槽之间、淡水槽与净水池之间均设有控制阀。通过设置控制阀，可以调节控制阀实现控制阀内弧形漏斗与单向阀的孔径比进一步改变进水腔的压力，从而进一步调节反沈涛压力，满足不同的净水处理速度的要求。

本发明的有益效果是：

第一、净化速度快，通过设置封闭的进腔形成内部反渗透压力和设置水塔形成重力作用，有效加快水体的净化处理速度；

第二、净化效果好，通过采用二次过滤技术，过滤层选用石墨烯或石墨炔材料，多重过滤，既有效去除污染物和悬浮粒子，又杀菌除臭，保证水体的净化效果；

第三、净化适用性强，既可以通过选择不同孔径的过滤层材料调节反渗透压力，又可以通过控制阀调节反渗透压力，满足不同类型水体的净化需求；

第四、净化成本低，通过利用反渗透也来和水体的重力作用加速水体的流动，有效降低能力，且无化学试剂投入和巨大的设备投资成本，有效降低净化成本。

附图说明

附图1为本发明一种净水处理系统的组成示意图：

附图中标记：1、沉淀池，2、管道，3、水塔。4、淡水槽，5、净水池，6、水塔基座，7、控制阀，8、压力泵，9、紫外灯，10、进水腔，11、一次过滤层，12、进水口，13、二次过滤层，14、过滤层卡位固定扣，15、石墨烯或石墨炔纳米膜。

具体实施方式

为了进一步理解本发明的内容，下面就发明内容和具体实施例进行具体的描述：

如图1所示，本发明一种海水淡化及水质净化的处理系统，包括沉淀池1、水塔基座6、淡水槽4和净水池5，沉淀池1、水塔基座6、淡水槽4和净水池5依次通过管道2连接，所述水塔基座6设置在具有一定高度的水塔基座6基座上，连接在所述沉淀池1和水塔基座6之间的管道2设有压力泵8；所述沉淀池1的管道2入水口设有进水腔10，所述进水腔10表面连接有一次过滤层11，所述的一次过滤层11包括掺杂有石墨烯或石墨炔的多层过滤网；所述淡水槽4设有横向贯穿阻隔淡水槽4中部的二次过滤层13，所述二次过滤层13包括过滤层卡位固定扣14和限制在过滤层卡位固定扣14的石墨烯或石墨炔纳米膜15，所述过滤层卡位固定扣14设置在淡水槽4的内壁上。

所述第一过滤网为三层过滤网，第一层过滤网包括支撑基材和为附着 在支撑基材的石墨烯或石墨炔增强高分子微孔膜，第二层过滤网包括支撑基材和附着在支撑基材的石墨烯或石墨炔增强高分子超滤膜，第三层过滤网为孔径0.9-1.0nm的石墨烯或石墨炔纳滤膜，第二层过滤网复合在第一层过滤网和第二层过滤网之间。

所述支撑基材为掺杂有0.25-25%石墨烯或石墨炔的高分子薄膜，所述高分子薄膜的材质为聚砜、磺化聚砜、聚醚砜、 聚丙烯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、增强聚丙烯、聚碳酸酯、聚四氟乙烯、氟橡胶、乙丙橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、聚醚醚酮或氯化聚氯乙烯。

所述第一层过滤网的孔径100nm-1000nm，石墨烯或石墨炔掺杂量为0.25-25wt%。

所述第二层过滤网孔径为1nm-100nm，石墨烯或石墨炔掺杂量为0.25-25wt%。

所述第三层过滤网为氧化石墨烯或石墨炔纳滤膜。

所述第一层过滤网为石墨烯或石墨炔掺杂量2.5wt%的聚四氟乙烯微孔膜过滤网，所述聚四氟乙烯微孔膜过滤网的孔径200nm。

所述第二层过滤网为石墨烯或石墨炔掺杂量2.5wt%的聚偏氟乙烯超滤膜过滤网，所述聚偏氟乙烯超滤膜过滤网的孔径为10nm。

所述净水系统还包括紫外灯9，所述紫外灯9设置在沉淀池1内部。

所述管道2在与进水腔10连接处、沉淀池1和压力泵8之间、水塔基座6和淡水槽4之间、淡水槽4与净水池5之间均设有控制阀7。

在实际的使用过程中，首先根据需要净化的水源类型如海水、生活污水或实验室污水，选择合适孔径的一次过滤层11和二次过滤层13的材料并进行安装；安装完毕后开启沉淀池1的进水口12，需要处理的水体由进水口12进入沉淀池1进行初步沉淀处理；然后开启压力泵8进行提升，同时调节控制阀7调节反渗透压力开始进食水体净化。需要净水的水体会在反渗透压力的作用下从沉淀池1通过一次过滤层11进入管道2，然后提升到水塔基座6中，接着在重力作用下沿着管道2流向淡水槽4，在淡水槽4内部反渗透穿过二次过滤层13，最终沿着管道2流向净水池5，即可得到最终处理完成后的净水。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种海水淡化及水质净化的处理系统，包括沉淀池（1）、水塔基座（6）、淡水槽（4）和净水池（5），沉淀池（1）、水塔基座（6）、淡水槽（4）和净水池（5）依次通过管道（2）连接，其特征在于：所述水塔基座（6）设置在具有一定高度的水塔基座（6）基座上，连接在所述沉淀池（1）和水塔基座（6）之间的管道（2）设有压力泵（8）；所述沉淀池（1）的管道（2）入水口设有进水腔（10），所述进水腔（10）表面连接有一次过滤层（11），所述一次过滤层（11）包括掺杂有石墨烯或石墨炔的多层过滤网；所述淡水槽（4）设有横向贯穿在淡水槽（4）中部的二次过滤层（13），所述二次过滤层（13）包括过滤层卡位固定扣（14）和限制在过滤层卡位固定扣（14）的石墨烯或石墨炔纳米膜（15），所述过滤层卡位固定扣（14）设置在淡水槽（4）的内壁上。

2.根据权利要求1所述海水淡化及水质净化的处理系统，其特征在于：所述第一过滤网为三层过滤网，第一层过滤网包括支撑基材和为附着在支撑基材的石墨烯或石墨炔增强高分子微孔膜，第二层过滤网包括支撑基材和附着在支撑基材的石墨烯或石墨炔增强高分子超滤膜，第三层过滤网为孔径0.9-1.0nm的石墨烯或石墨炔纳滤膜，第二层过滤网复合在第一层过滤网和第二层过滤网之间。

3.根据权利要求2所述海水淡化及水质净化的处理系统，其特征在于：所述支撑基材为掺杂有0.25-25%石墨烯或石墨炔的高分子薄膜，所述高分子薄膜的材质为聚砜、磺化聚砜、聚醚砜、 聚丙烯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、增强聚丙烯、聚碳酸酯、聚四氟乙烯、氟橡胶、乙丙橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、聚醚醚酮或氯化聚氯乙烯。

4.根据权利要求2或3所述海水淡化及水质净化的处理系统，其特征在于：所述第一层过滤网的孔径100nm-1000nm，石墨烯或石墨炔掺杂量为0.25-25wt%。

5.根据权利要求2或3所述海水淡化及水质净化的处理系统，其特征在于：所述所述第二层过滤网孔径为1nm-100nm，石墨烯或石墨炔掺杂量为0.25-25wt%。

6.根据权利要求2或3所述海水淡化及水质净化的处理系统，其特征在于：所述第三层过滤网为氧化石墨烯或石墨炔纳滤膜。

7.根据权利要求4所述海水淡化及水质净化的处理系统，其特征在于：所述第一层过滤网为石墨烯或石墨炔掺杂量2.5wt%的聚四氟乙烯微孔膜过滤网，所述聚四氟乙烯微孔膜过滤网的孔径200nm。

8.根据权利要求5所述海水淡化及水质净化的处理系统，其特征在于：所述第二层过滤网为石墨烯或石墨炔掺杂量2.5wt%的聚偏氟乙烯超滤膜过滤网，所述聚偏氟乙烯超滤膜过滤网的孔径为10nm。

9.根据权利要求8所述海水淡化及水质净化的处理系统，其特征在于：所述净水系统还包括紫外灯（9），所述紫外灯（9）设置在沉淀池（1）内部。

10.根据权利要求8所述海水淡化及水质净化的处理系统，其特征在于：所述管道（2）在与进水腔（10）连接处、沉淀池（1）和压力泵（8）之间、水塔基座（6）和淡水槽（4）之间、淡水槽（4）与净水池（5）之间均设有控制阀（7）。