CN105692984A - 一种用于水处理的一体化装置及其处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于水处理的一体化装置，包括进水口O1与出水口O2，所述进水口O1与出水口O2之间经管路依次连接有超声波预处理单元、混凝单元、沉淀单元、加药单元、超滤单元、消毒单元，所述超声波预处理单元与混凝单元之间设有静态混合器C1，所述加药单元与超滤单元之间设有静态混合器C2。采用沸石粉对超滤膜进行预涂，不仅对高氨氮的水具有较好的净化能力，还能有效改善超滤膜的过滤性能；采用超声波来强化超滤膜的水力清洗，能有效恢复超滤膜的过滤性能、延长使用寿命；将使用后的沸石粉回流进入混凝池，使沸石粉再利用、强化混凝效果；超越管线、超滤膜组件的多组并联形式能有效避免突发情况的发生、保障工艺整体处理水量的恒定。

Description

一种用于水处理的一体化装置及其处理工艺

技术领域

本发明提供了一种用于水处理的一体化装置及其处理工艺。

背景技术

超滤技术能有效截留水中的细小悬浮物、胶体、大分子化合物等杂质，同时能彻底去除“两虫”等病原微生物，解决饮用水的生物安全性和化学安全性问题，因而其在饮用水处理领域的应用越来越广泛。然而，超滤作为纯粹的物理过滤方式，受限于超滤膜的孔径大小，对小分子污染物的去除能力较低；另外，超滤膜污染问题也是制约超滤技术推广应用的一个重要因素。

目前自来水厂传统的水处理工艺难以应对氨氮突发性超标和藻类暴发的水源水。水体中的氨氮以铵盐（NH₄ ⁺）或游离氨（NH₃）的形式存在，超滤膜无法截留这些小分子，因而需要将超滤与能够有效去除氨氮的工艺相组合，合理发挥不同工艺的互补作用，以有效提高工艺出水水质，保障饮用水安全；虽然超滤膜的微小孔径能够高效截留水体中的微生物，保证出水的生物安全性，但是，被超滤膜所截留的微生物易附着在超滤膜表面并释放代谢产物，导致通量下降或压差升高，从而加剧超滤膜污染，降低超滤进水微生物含量是降低超滤膜污染加剧风险较为有效的方法。

此外，超滤长期运行过程中，需要定期进行恢复性清洗。但传统的反冲洗不能使产水率有效恢复，频繁的化学药剂浸泡、清洗会缩短超滤膜的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种用于水处理的一体化装置及其处理工艺。

本发明解决技术问题所采用的方案是一种用于水处理的一体化装置，包括进水口O1与出水口O2，所述进水口O1与出水口O2之间经管路依次连接有超声波预处理单元、混凝单元、沉淀单元、加药单元、超滤单元、消毒单元，所述超声波预处理单元与混凝单元之间设有静态混合器C1，所述加药单元与超滤单元之间设有静态混合器C2。

进一步的，所述加药单元包括用于涂膜时投加涂膜材料的计量泵B1、计量泵B2。

进一步的，所述超滤单元的内部包括并联设置的超滤膜组件D1、超滤膜组件D2、超滤膜组件D3、超滤膜组件D4。

进一步的，所述超滤单元的内部还设有超声辅助清洗装置，所述超声辅助清洗装置内部设有两个超声波换能器N，声强为1800-2500W/m²。

进一步的，所述超滤单元经超滤产水管M与消毒单元连接，所述超滤产水管M上还设有回流至超滤单元的水力清洗管道K，所述超滤单元外部还连接有用于超滤单元在恢复性清洗时排放浓水的排水槽G，所述排水槽G上还设有用于将含使用后的涂膜材料的浓水回流至混凝单元中强化混凝和吸附效果的回水管H，所述回水管H上设有第九阀门。

进一步的，所述进水口O1与超声波预处理单元之间设有第一阀门，所述超声波预处理单元与静态混合器C1之间设有第二阀门，所述混凝单元与沉淀单元之间设有第三阀门，所述沉淀单元与加药单元之间设有第四阀门，所述超滤膜组件D1所在的并联管路上设有第五阀门，所述超滤膜组件D2所在的并联管路上设有第六阀门，所述超滤膜组件D3所在的并联管路上设有第七阀门，所述超滤膜组件D4所在的并联管路上设有第八阀门。

进一步的，所述进水口O1还经超越管线a通往静态混合器C1，所述混凝单元还经超越管线b通往加药单元，所述超越管线a上设有第十阀门，所述超越管线b上设有第十一阀门、第十二阀门。

进一步的，所述涂膜材料为沸石粉，规格为40-200目，针对的超滤膜的孔径范围为20-50nm，涂膜率大于0.55g/m²。

进一步的，所述超声波预处理单元的超声频率为20-100kHz，在高藻期，其功率密度为0.02-0.04W/mL，在低温低浊期，其功率密度为0.5-2.0W/mL。

一种用于水处理的一体化装置的处理工艺，按以下步骤进行：

（1）首先通过计量泵B1向沉后水中投加涂膜材料并通过静态混合器C2混匀，一定量的含涂膜材料的沉后水快速通过超滤膜组件的超滤膜，在超滤膜的表面形成一层预涂层；

（2）制水流程中，原水先经超声波预处理单元的超声辐照处理一定时间后进行混凝、沉淀，沉淀单元出水通过加药单元中的计量泵B2仍然被连续不断地投加一定量的涂膜材料，经静态混合器C2后通过已涂膜的超滤膜组件进行处理，超滤膜出水经消毒单元处理后供给用户使用；

（3）制水流程结束后进行清洗流程，采用水力清洗和超声波辅助清洗的方式对超滤膜的过滤性能进行恢复，由水力清洗管道K进水清洗，超声波换能器N产生的超声波在水中的空化作用形成大量气泡清除超滤膜表面的污染物，由排水槽G排浓水或浓水经回水管H回流至混凝单元中。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、通过混凝前对原水进行超声波预处理，利用超声波在水中的空化作用对水中的污染物进行一定程度的分解、杀死藻细胞等微生物；此外，超声波作用下，水中胶体的热运动加快，能够有效强化后续混凝的效果，对低温低浊水有较好的应对能力。

2、采用对氨氮具有较好吸附能力的沸石粉构建的超滤预涂膜工艺不仅对高氨氮进水有较好的应对能力，还能有效改善超滤膜的过滤性能；在制水过程中向超滤进水不断投加一定的沸石粉能够有效强化对氨氮的去除效果，还能通过不断形成新的疏松涂层达到减缓跨膜压差(TMP)增长的目的。

3、采用超声波来强化超滤膜的水力清洗，其空化作用产生的大量气泡能够有效提高超滤膜清洗效率、有效减缓浓差极化、更加彻底地清除超滤膜表面的污染物，从而有效恢复超滤膜的过滤性能、延长超滤膜的使用寿命。

4、通过将使用后的涂膜材料回流进入混凝单元，使沸石粉得以再利用，同时能够有效强化混凝的效果。

5、超越管线的使用、超滤膜组件的多组并联形式，能够有效避免突发情况的发生：采用连续运行模式，设置四组超滤膜组件并联，各组的水力清洗时间错开，轮流进行清洗，当其中一组超滤膜组件因清洗或维修停运时，正常运行的几组承受停运超滤膜组件的进水，使工艺整体的处理水量恒定。

附图说明

下面结合附图对本发明专利进一步说明。

图1为该发明的工作原理图；

图中：

O1-进水口O1；O2-出水口O2；C1-静态混合器C1；C2-静态混合器C2；B1-计量泵B1；B2-计量泵B2；D1-超滤膜组件D1；D2-超滤膜组件D2；D3-超滤膜组件D3；D4-超滤膜组件D4；N-超声波换能器N；M-超滤产水管M；K-水力清洗管道K；G-排水槽G；H-回水管H；a-超越管线a；b-超越管线b；1-超声波预处理单元；2-混凝单元；3-沉淀单元；4-加药单元；5-超滤单元；6-消毒单元；7-第一阀门；8-第二阀门；9-第三阀门；10-第四阀门；11-第五阀门；12-第六阀门；13-第七阀门；14-第八阀门；15-第九阀门；16-第十阀门；17-第十一阀门；18-第十二阀门。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1所示，一种用于水处理的一体化装置，包括进水口O1与出水口O2，所述进水口O1与出水口O2之间经管路依次连接有超声波预处理单元1、混凝单元2、沉淀单元3、加药单元4、超滤单元5、消毒单元6，所述超声波预处理单元与混凝单元之间设有静态混合器C1，所述加药单元与超滤单元之间设有静态混合器C2，可处理氨氮含量为0.6-3.0mg/L以及藻密度大于10⁶个/L的微污染原水。

在本实施例中，所述加药单元包括用于涂膜时投加涂膜材料的计量泵B1、计量泵B2。

在本实施例中，所述超滤单元的内部包括并联设置的超滤膜组件D1、超滤膜组件D2、超滤膜组件D3、超滤膜组件D4。

在本实施例中，所述超滤单元的内部还设有超声辅助清洗装置，所述超声辅助清洗装置内部设有两个超声波换能器N，声强为1800-2500W/m²，防止超声对超滤膜的破坏。

在本实施例中，所述超滤单元经超滤产水管M与消毒单元连接，所述超滤产水管M上还设有回流至超滤单元的水力清洗管道K，所述超滤单元外部还连接有用于超滤单元在恢复性清洗时排放浓水的排水槽G，所述排水槽G上还设有用于将含使用后的涂膜材料的浓水回流至混凝单元中强化混凝和吸附效果的回水管H，所述回水管H上设有第九阀门15。

在本实施例中，所述进水口O1与超声波预处理单元之间设有第一阀门7，所述超声波预处理单元与静态混合器C1之间设有第二阀门8，所述混凝单元与沉淀单元之间设有第三阀门9，所述沉淀单元与加药单元之间设有第四阀门10，所述超滤膜组件D1所在的并联管路上设有第五阀门11，所述超滤膜组件D2所在的并联管路上设有第六阀门12，所述超滤膜组件D3所在的并联管路上设有第七阀门13，所述超滤膜组件D4所在的并联管路上设有第八阀门14。

在本实施例中，所述进水口O1还经超越管线a通往静态混合器C1，所述混凝单元还经超越管线b通往加药单元，所述超越管线a上设有第十阀门16，所述超越管线b上设有第十一阀门17、第十二阀门18。

在本实施例中，所述涂膜材料为沸石粉，规格为40-200目，针对的超滤膜的孔径范围为20-50nm，涂膜率大于0.55g/m²。

在本实施例中，所述超声波预处理单元的超声频率为20-100kHz，在高藻期，其功率密度为0.02-0.04W/mL，在低温低浊期，其功率密度为0.5-2.0W/mL。

在本实施例中，不启用超越管线时，常规流程如下：开启第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门和第八阀门，计量泵B1开启，进行预涂膜流程，即向沉后水投加沸石粉，经静态混合器C2混匀，使均匀的含涂膜材料的沉后水快速通过超滤膜，于是在超滤膜的表面就形成了一层预涂层，制水流程中，计量泵B1关闭，计量泵B2开启，原水进行混凝、沉淀，沉淀单元出水仍然被连续不断地投加一定量的沸石粉，此时的投率低于预涂膜时的投率，超滤膜出水经消毒单元处理后供给用户使用；接着进行恢复性清洗流程，采用水力清洗和超声波辅助清洗的方式对超滤膜的过滤性能进行恢复，超声波换能器N产生的超声波在水中的空化作用而形成的大量气泡能够有效提高超滤膜清洗效率，更加彻底地清除超滤膜表面的污染物，有效防止浓差极化，从而有效恢复超滤膜的过滤性能、延长超滤膜的使用寿命；超滤单元设四组超滤膜组件并联，正常运行时，第五阀门、第六阀门、第七阀门和第八阀门都开启，当其中一组超滤膜组件因清洗或维修停运时，则将该超滤膜组件的进水管道上的阀门关闭，正常运行的几组承受停运超滤膜组件的进水，使工艺整体的处理水量恒定；回水管H将含使用后的涂膜材料的浓水回流至混凝单元中强化混凝和吸附效果，随着浓水不断回流，混凝单元、沉淀单元应经常排泥，每天不少于两次；此外，若出现高藻期或低温低浊期，则在混凝前启用超声波预处理单元中的超声装置，其超声频率20-100kHz，制水过程中连续运行，达到除藻和强化混凝的效果，在高藻期，其功率密度为0.02-0.04W/mL；在低温低浊期，其功率密度为0.5-2.0W/mL。

在本实施例中，在原水水质较好或装置的某一单元需要维修停用时启用超越管线或切断计量泵电源，超越超滤单元前除混凝单元外的某一或某几个单元，以达到缩短工艺流程、减少设备维护管理费用的目的。第十阀门开启、第一阀门和第二阀门关闭，则超声波预处理单元被超越；第十一阀门和第十二阀门开启、第三阀门和第四阀门关闭，则沉淀单元被超越；关闭计量泵B1和计量泵B2，则加药单元被超越。

一种用于水处理的一体化装置的处理工艺，按以下步骤进行：

（1）首先通过计量泵B1向沉后水中投加涂膜材料并通过静态混合器C2混匀，一定量的含涂膜材料的沉后水快速通过超滤膜组件的超滤膜，在超滤膜的表面形成一层预涂层；

（2）制水流程中，原水先经超声波预处理单元的超声辐照处理一定时间后进行混凝、沉淀，沉淀单元出水通过加药单元中的计量泵B2仍然被连续不断地投加一定量的涂膜材料，经静态混合器C2后通过已涂膜的超滤膜组件进行处理，超滤膜出水经消毒单元处理后供给用户使用；

（3）制水流程结束后进行清洗流程，采用水力清洗和超声波辅助清洗的方式对超滤膜的过滤性能进行恢复，由水力清洗管道K进水清洗，超声波换能器N产生的超声波在水中的空化作用形成大量气泡清除超滤膜表面的污染物，由排水槽G排浓水或浓水经回水管H回流至混凝单元中。

上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (10)

1.一种用于水处理的一体化装置，其特征在于：包括进水口O1与出水口O2，所述进水口O1与出水口O2之间经管路依次连接有超声波预处理单元、混凝单元、沉淀单元、加药单元、超滤单元、消毒单元，所述超声波预处理单元与混凝单元之间设有静态混合器C1，所述加药单元与超滤单元之间设有静态混合器C2。

2.根据权利要求1所述的用于水处理的一体化装置，其特征在于：所述加药单元包括用于涂膜时投加涂膜材料的计量泵B1、计量泵B2。

3.根据权利要求1所述的用于水处理的一体化装置，其特征在于：所述超滤单元的内部包括并联设置的超滤膜组件D1、超滤膜组件D2、超滤膜组件D3、超滤膜组件D4。

4.根据权利要求3所述的用于水处理的一体化装置，其特征在于：所述超滤单元的内部还设有超声辅助清洗装置，所述超声辅助清洗装置内部设有两个超声波换能器N，声强为1800-2500W/m²。

5.根据权利要求4所述的用于水处理的一体化装置，其特征在于：所述超滤单元经超滤产水管M与消毒单元连接，所述超滤产水管M上还设有回流至超滤单元的水力清洗管道K，所述超滤单元外部还连接有用于超滤单元在恢复性清洗时排放浓水的排水槽G，所述排水槽G上还设有用于将含使用后的涂膜材料的浓水回流至混凝单元中强化混凝和吸附效果的回水管H，所述回水管H上设有第九阀门。

6.根据权利要求1所述的用于水处理的一体化装置，其特征在于：所述进水口O1与超声波预处理单元之间设有第一阀门，所述超声波预处理单元与静态混合器C1之间设有第二阀门，所述混凝单元与沉淀单元之间设有第三阀门，所述沉淀单元与加药单元之间设有第四阀门，所述超滤膜组件D1所在的并联管路上设有第五阀门，所述超滤膜组件D2所在的并联管路上设有第六阀门，所述超滤膜组件D3所在的并联管路上设有第七阀门，所述超滤膜组件D4所在的并联管路上设有第八阀门。

7.根据权利要求1所述的用于水处理的一体化装置，其特征在于：所述进水口O1还经超越管线a通往静态混合器C1，所述混凝单元还经超越管线b通往加药单元，所述超越管线a上设有第十阀门，所述超越管线b上设有第十一阀门、第十二阀门。

8.根据权利要求2所述的用于水处理的一体化装置，其特征在于：所述涂膜材料为沸石粉，规格为40-200目，针对的超滤膜的孔径范围为20-50nm，涂膜率大于0.55g/m²。

9.根据权利要求1所述的用于水处理的一体化装置，其特征在于：所述超声波预处理单元的超声频率为20-100kHz，在高藻期，其功率密度为0.02-0.04W/mL，在低温低浊期，其功率密度为0.5-2.0W/mL。

10.一种用于水处理的一体化装置的处理工艺，其特征在于，采用如权利要求1～9所述的任一种用于水处理的一体化装置，并按以下步骤进行：

（1）首先通过计量泵B1向沉后水中投加涂膜材料并通过静态混合器C2混匀，一定量的含涂膜材料的沉后水快速通过超滤膜组件的超滤膜，在超滤膜的表面形成一层预涂层；

（2）制水流程中，原水先经超声波预处理单元的超声辐照处理一定时间后进行混凝、沉淀，沉淀单元出水通过加药单元中的计量泵B2仍然被连续不断地投加一定量的涂膜材料，经静态混合器C2后通过已涂膜的超滤膜组件进行处理，超滤膜出水经消毒单元处理后供给用户使用；

（3）制水流程结束后进行清洗流程，采用水力清洗和超声波辅助清洗的方式对超滤膜的过滤性能进行恢复，由水力清洗管道K进水清洗，超声波换能器N产生的超声波在水中的空化作用形成大量气泡清除超滤膜表面的污染物，由排水槽G排浓水或浓水经回水管H回流至混凝单元中。