CN105347591A - 一种电驱动膜制备直饮水工艺及其设备 - Google Patents

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马准
刘瑞聪
柯爌琼
吕海波
谭文慧
王云钟
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Shandong University of Science and Technology
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Shandong University of Science and Technology
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Abstract

本发明属于海水淡化领域，具体涉及一种电驱动膜制备直饮水工艺及其设备。工艺步骤如下：海水经海水进水泵进入微滤装置中，后进入中间储水箱；判断中间储水箱出水水质是否满足设定的电渗析进水水质要求；控制第一水泵、第二水泵和第三水泵功率，将中间储水箱中处理水的输出端分别通入浓水储箱、淡水储箱和极水储箱中；处理水经过电驱动膜装置处理后，再次进入淡水储箱；后进入活性炭吸附装置处理后，进入紫外线消毒器中；经紫外线消毒器处理后，通入饮水箱，饮水箱通过外置饮水龙头控制流放使用。优点：可有效降低海水浊度，防止细菌、藻类等微生物的生长，具有脱盐率高、产水量大、运行成本低等特点，便于工业上的推广应用。

Description

一种电驱动膜制备直饮水工艺及其设备
技术领域
本发明属于海水淡化领域，具体涉及一种电驱动膜制备直饮水工艺及其设备。
背景技术
我国的人均淡水资源量仅为世界平均值的1/4，属于贫水国家，其中沿海城市和岛屿地区缺水更为突出。解决缺水的方法除了传统意义上的调水和蓄水工程、节水以及污水回用之外，海水淡化技术受到越来越多的重视。目前海水淡化应用技术主要有：多级闪蒸法、低温多效蒸馏法、反渗透法和电渗析法。由于电渗析技术具有耗电低、经济效益显著，系统应用灵活、操作维修方便，使用寿命长，原水回收率高等特点，在海水淡化领域的应用最为广泛。海水特别是水温较高的表层海水中含有大量微生物，不仅会增加海水淡化设备进水压力、引发各种事故，还会对出水水质造成影响。
传统的海水淡化制备直饮水的工艺中去除微生物的措施主要是在前处理过程中杀灭微生物，包括间断氯化工艺，“休克”氯化工艺，使用聚合物阻垢剂等方法，虽然可以除去大部分微生物，但要彻底去除十分困难，并且传统的海水淡化制直饮水设备存在工艺复杂，占地面积大，化学药品消耗量大但处理效果差等问题，不适合小型的海水淡化设备使用。
发明内容
根据现有技术的不足，本发明提供一种采用微滤装置代替传统的沉淀去除微生物过程，对微生物进行初步去除，截留海水中悬浮物、细菌、部分病毒及大尺寸胶体等，并在电驱动膜系统后增设活性炭吸附装置和紫外线消毒器的电驱动膜制备直饮水工艺及其设备。
本发明所公开的一种电驱动膜制备直饮水工艺，如下步骤：
(1)海水储水箱中含盐量为34630-35370mg/L的海水经海水进水泵进入微滤装置中，控制海水的上升速度为200-250L/h，停留时间为20-25min，此时海水含盐量在33000-34000mg/L，出水浊度不超过0.1NTU后进入中间储水箱；
(2)判断中间储水箱出水水质是否满足设定的电渗析进水水质要求；不满足设定水质要求则重复步骤2，满足设定水质要求则进行步骤3；
(3)控制第一水泵、第二水泵和第三水泵功率，将中间储水箱中处理水的输出端分别通入浓水储箱、淡水储箱和极水储箱中，使浓水储箱、淡水储箱和极水储箱的流量在60-70L/h；
(4)调控整流器的电流密度为25-30mA/cm2，使处理水经过电驱动膜装置处理后，再次进入淡水储箱；控制淡水储箱的出水含盐量在400mg/L以内后进入活性炭吸附装置处理后，进入紫外线消毒器中；
(5)经紫外线消毒器处理后，通入饮水箱，饮水箱通过外置饮水龙头控制流放使用。
步骤(4)的脱盐率优选为98.7-99.4％。
一种电驱动膜制备直饮水工艺所用设备，该设备包括海水储水箱，海水储水箱的输出端依次连接有电磁阀、海水进水泵、微滤装置和中间储水箱相连；所述中间储水箱设置有三路输出端，第一输出端依次连接有电磁阀、第一水泵、浓水储箱和浓水循环泵；第二输出端依次连接有电磁阀、第二水泵、极水储箱和极水水泵；第三输出端依次连接有第三水泵、淡水储箱和淡水循环泵；所述浓水循环泵、极水水泵和淡水循环泵的输出端与整流器控制的电驱动膜装置相连；电驱动膜装置的输出端将浓水回流至浓水储箱，将淡水回流至淡水储箱；所述淡水输出端通过电磁阀和中间水泵与活性炭吸附装置和紫外线消毒器相连，紫外线消毒器的输出端与饮水箱相连，饮水箱外端设置有饮水龙头。
优选方案如下：
活性炭吸附装置中的活性炭材料粒度为4-30目，材质采用竹制材料，填充密度为0.50-0.65g/mL。
紫外线消毒器中的紫外线是具有杀菌效果的253.7nm的紫外线。
设备采用PLC控制。
工作原理：海水储水箱中的海水经海水进水泵进入微滤装置，可有效防止细菌、微生物的滞留滋生，并能够截留海水中的悬浮物、藻类和有害细菌等。经微滤装置汇入中间储水箱后进入电驱动膜装置中，降低海水中的含盐量；再次经过活性炭吸附和紫外线消毒器的作用，进一步去除水中异味和病毒等，从而达到饮用水标准。
本发明的优点：可有效降低海水浊度，防止细菌、藻类等微生物的生长，达到生物、化学稳定，具有脱盐率高、产水量大、运行成本低、能量消耗低、占地空间小、高效集成化等特点，便于工业上的推广应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明设备的结构示意图；
图中，1、海水储水箱，2、海水进水泵，3、微滤装置，4、中间储水箱，5、第一水泵，6、第二水泵，7、第三水泵，8、浓水储箱，9、极水储箱，10、淡水储箱，11、浓水循环泵，12、极水水泵，13、淡水循环泵，14、整流器，15、电驱动膜装置，16、中间水泵，17、活性炭吸附装置，18、紫外线消毒器，19、饮水箱，20、饮水龙头。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细的描述，但本发明并不局限于具体的实施例。
实施例1：
一种电驱动膜制备直饮水工艺，步骤如下：
(1)海水储水箱1中含盐量为34630mg/L的海水经海水进水泵2进入微滤装置3中，控制海水的上升速度为250L/h，停留时间为20min，此时海水含盐量在34000mg/L，出水浊度不超过0.1NTU后进入中间储水箱4；
(2)判断中间储水箱4出水水质是否满足设定的电渗析进水水质要求；不满足设定水质要求则重复步骤2，满足设定水质要求则进行步骤3；
(3)控制第一水泵5、第二水泵6和第三水泵7功率，将中间储水箱4中处理水的输出端分别通入浓水储箱8、淡水储箱10和极水储箱9中，使浓水储箱8、淡水储箱10和极水储箱9的流量在60L/h；
(4)调控整流器14的电流密度为30mA/cm2，使处理水经过电驱动膜装置15处理后，再次进入淡水储箱10；控制淡水储箱10的出水含盐量在400mg/L以内后进入活性炭吸附装置17处理后，进入紫外线消毒器18中；步骤(4)的脱盐率为98.7％。
(5)经紫外线消毒器18处理后，通入饮水箱19，饮水箱19通过外置饮水龙头20控制流放使用。
其中，检测海水水质如下表所示：
表1海水处理统计表
浊度(NTU) 含盐量(mg/L) 细菌总数(个/mL) 大肠杆菌(个/mg)
未处理海水 30 34630 29500 33
处理后海水 0.08 357 0 0
实施例2：
一种电驱动膜制备直饮水工艺，步骤如下：
(1)海水储水箱1中含盐量为35370mg/L的海水经海水进水泵2进入微滤装置3中，控制海水的上升速度为200L/h，停留时间为25min，此时海水含盐量在33000mg/L，出水浊度不超过0.1NTU后进入中间储水箱4；
(2)判断中间储水箱4出水水质是否满足设定的电渗析进水水质要求；不满足设定水质要求则重复步骤2，满足设定水质要求则进行步骤3；
(3)控制第一水泵5、第二水泵6和第三水泵7功率，将中间储水箱4中处理水的输出端分别通入浓水储箱8、淡水储箱10和极水储箱9中，使浓水储箱8、淡水储箱10和极水储箱9的流量在70L/h；
(4)调控整流器14的电流密度为25mA/cm2，使处理水经过电驱动膜装置15处理后，再次进入淡水储箱10；控制淡水储箱10的出水含盐量在400mg/L以内后进入活性炭吸附装置17处理后，进入紫外线消毒器18中；步骤(4)的脱盐率为99.4％。
(5)经紫外线消毒器18处理后，通入饮水箱19，饮水箱19通过外置饮水龙头20控制流放使用。
其中，检测海水水质如下表所示：
表2海水处理统计表
浊度(NTU) 含盐量(mg/L) 细菌总数(个/mL) 大肠杆菌(个/mg)
待处理海水 20 35370 21500 28
处理后海水 0.02 200 0 0
实施例3：
一种电驱动膜制备直饮水工艺采用的设备，该设备包括海水储水箱1，海水储水箱1的输出端依次连接有电磁阀、海水进水泵2、微滤装置3和中间储水箱4相连；所述中间储水箱4设置有三路输出端，第一输出端依次连接有电磁阀、第一水泵5、浓水储箱8和浓水循环泵11；第二输出端依次连接有电磁阀、第二水泵6、极水储箱9和极水水泵12；第三输出端依次连接有第三水泵7、淡水储箱10和淡水循环泵13；所述浓水循环泵11、极水水泵12和淡水循环泵13的输出端与整流器14控制的电驱动膜装置15相连；电驱动膜装置15的输出端将浓水回流至浓水储箱8，将淡水回流至淡水储箱10；所述淡水输出端通过电磁阀和中间水泵16与活性炭吸附装置17和紫外线消毒器18相连，紫外线消毒器18的输出端与饮水箱19相连，饮水箱19外端设置有饮水龙头20。
活性炭吸附装置17中的活性炭材料粒度为4-30目，材质采用竹制材料，填充密度为0.5g/mL。
紫外线消毒器18中的紫外线是具有杀菌效果的253.7nm的紫外线。
设备采用PLC控制。
工作原理：海水储水箱1中的海水经海水进水泵2进入微滤装置3，可有效防止细菌、微生物的滞留滋生，并能够截留海水中的悬浮物、藻类和有害细菌等。经微滤装置3汇入中间储水箱4后进入电驱动膜装置15中，降低海水中的含盐量；再次经过活性炭吸附装置17和紫外线消毒器18的作用，进一步去除水中微生物异味和病毒等，从而达到饮用水标准。
本发明的优点：可有效降低海水浊度，防止细菌、藻类等微生物的生长，达到生物、化学稳定，具有脱盐率高、产水量大、运行成本低、能量消耗低、占地空间小、高效集成化等特点，便于工业上的推广应用。
以上已将本发明做一详细说明，以上所述仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。

Claims (6)

1.一种电驱动膜制备直饮水工艺，其特征在于如下步骤：
(1)海水储水箱中含盐量为34630-35370mg/L的海水经海水进水泵进入微滤装置中，控制海水的上升速度为200-250L/h，停留时间为20-25min，此时海水含盐量在33000-34000mg/L，出水浊度不超过0.1NTU后进入中间储水箱；
(2)判断中间储水箱出水水质是否满足设定的电渗析进水水质要求；不满足设定水质要求则重复步骤2，满足设定水质要求则进行步骤3；
(3)控制第一水泵、第二水泵和第三水泵功率，将中间储水箱中处理水的输出端分别通入浓水储箱、淡水储箱和极水储箱中，使浓水储箱、淡水储箱和极水储箱的流量在60-70L/h；
(4)调控整流器的电流密度为25-30mA/cm2，使处理水经过电驱动膜装置处理后，再次进入淡水储箱；控制淡水储箱的出水含盐量在400mg/L以内后进入活性炭吸附装置处理后，进入紫外线消毒器中；
(5)经紫外线消毒器处理后，通入饮水箱，饮水箱通过外置饮水龙头控制流放使用。
2.根据权利要求1所述一种电驱动膜制备直饮水工艺，其特征在于：所述步骤(4)的脱盐率为98.7-99.4％。
3.一种权利要求1所述的电驱动膜制备直饮水工艺所用设备，该设备包括海水储水箱，其特征在于：海水储水箱的输出端依次连接有电磁阀、海水进水泵、微滤装置和中间储水箱相连；所述中间储水箱设置有三路输出端，第一输出端依次连接有电磁阀、第一水泵、浓水储箱和浓水循环泵；第二输出端依次连接有电磁阀、第二水泵、极水储箱和极水水泵；第三输出端依次连接有第三水泵、淡水储箱和淡水循环泵；所述浓水循环泵、极水水泵和淡水循环泵的输出端与整流器控制的电驱动膜装置相连；电驱动膜装置的输出端将浓水回流至浓水储箱，将淡水回流至淡水储箱；所述淡水输出端通过电磁阀和中间水泵与活性炭吸附装置和紫外线消毒器相连，紫外线消毒器的输出端与饮水箱相连，饮水箱外端设置有饮水龙头。
4.根据权利要求1所述一种电驱动膜制备直饮水工艺所用设备，其特征在于：所述活性炭吸附装置中的活性炭材料粒度为4-30目，材质采用竹制材料，填充密度为0.50-0.65g/mL。
5.根据权利要求1所述一种电驱动膜制备直饮水工艺所用设备，其特征在于：所述紫外线消毒器中的紫外线是具有杀菌效果的253.7nm的紫外线。
6.根据权利要求1所述一种电驱动膜制备直饮水工艺所用设备，其特征在于：所述设备采用PLC控制。
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