CN105858961A - 微絮凝过滤系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种微絮凝过滤系统及其方法。该微絮凝过滤系统包括原水泵、膜过滤装置、加药装置、冲洗装置以及反渗透装置；所述膜过滤装置的进水端与所述原水泵的出口连通，所述原水泵中的原水经过所述膜过滤装置进行全流过滤；所述加药装置设在所述原水泵和所述膜过滤装置之间，所述加药装置用于投加絮凝剂；所述冲洗装置与所述膜过滤装置连接，所述冲洗装置用于清洗所述膜过滤装置；所述反渗透装置的进水口与所述膜过滤装置的出水端连通。上述微絮凝过滤系统及其方法，不仅能更好地去处原水中的杂质，提高水质，还能简化系统的工艺。

Description

微絮凝过滤系统及其方法

技术领域

本发明涉及水处理领域，特别是涉及一种微絮凝过滤系统。

背景技术

随着社会和经济的高速发展，水资源问题已经成为我国经济可持续发展的制约因素。为了解决日益严重的水资源缺乏问题，实施城市污水回用，实现污水资源化，对我国的水资源可持续发展有着重要的意义。

一般地，污水回用处理工艺采用物理化学法、生物法、膜过滤以及反渗透法等。物理化学法和生物法的运行费用高、占地面积大；而污水通过膜过滤或反渗透法一般需要对污水进行沉积等预处理，再进行过滤，从而得到净水，净水中可能仍然含有污染物或微生物等。

发明内容

基于此，有必要针对如何提高出水的水质和简化工艺的问题，提供一种微絮凝过滤系统及其方法。

一种微絮凝过滤系统，包括：

原水装置；

膜过滤装置，所述膜过滤装置的进水端与所述原水装置的出口连通，所述原水装置中的原水经过所述膜过滤装置进行全流过滤；

加药装置，所述加药装置设在所述原水装置和所述膜过滤装置之间，所述加药装置用于投加絮凝剂；

冲洗装置，所述冲洗装置与所述膜过滤装置连接，所述冲洗装置用于清洗所述膜过滤装置；及

反渗透装置，所述反渗透装置的进水口与所述膜过滤装置的出水端连通。

上述微絮凝过滤系统，原水通过原水泵进入膜过滤装置，经过膜过滤装置的原水再进入反渗透装置，同时，通过冲洗装置对膜过滤装置进行清洗，而原水泵和膜过滤装置之间设置有加药装置，絮凝剂通过加药装置和原水混合进入膜过滤装置，且膜过滤装置采用全流过滤，在膜过滤装置中完成絮凝和过滤，则原水无需进行预过滤，简化了系统的工艺，通过将膜过滤装置和反渗透装置结合，能更好地去除原水中的杂质，通过冲洗装置清洗膜过滤装置，更好地去除原水中的杂质，减少杂质的沉积和进入反渗透装置。

在其中一个实施例中，所述冲洗装置包括反洗单元，所述反洗单元的反洗水泵的出口与所述膜过滤装置的出水端连通。

在其中一个实施例中，所述冲洗装置还包括正洗单元和药剂反洗泵，所述正洗单元的正洗水泵的出口连通所述膜过滤装置的进水端，所述药剂反洗泵的出口与所述反洗水泵的出口连通。

在其中一个实施例中，所述药剂反洗泵包括碱反洗泵和/或酸反洗泵，所述碱反洗泵的出口与所述反洗水泵的出口连通，所述酸反洗泵的出口与所述反洗水泵的出口连通。

在其中一个实施例中，还包括产水箱、增压泵以及保安过滤器，所述产水箱与所述膜过滤装置的出水端连接，所述增压泵的进水端与所述产水箱的出水端连接，所述保安过滤器与所述增压泵的出水端连接，所述保安过滤器用于保护所述反渗透装置。

在其中一个实施例中，所述保安过滤器和所述反渗透装置之间设有高压泵。

在其中一个实施例中，所述反渗透装置包括给水隔网，所述给水隔网包括第一隔网段和第二隔网段，所述第一隔网段的进水流道厚度比所述第二隔网段的进水流道厚度大15％-25％。

在其中一个实施例中，所述反渗透装置包括一级反渗透装置和二级反渗透装置，所述一级反渗透装置连接所述膜过滤装置和所述二级反渗透装置，所述二级反渗透装置和所述一级反渗透装置连接。

一种微絮凝过滤方法，包括步骤：

原水在絮凝剂的作用下，在膜过滤装置中进行絮凝和全流过滤，得到过滤的水溶液；

所述过滤的水溶液通过反渗透装置进行过滤。

上述微絮凝过滤方法，通过絮凝剂将原水中的杂质等进行絮凝，再通过膜过滤装置和反渗透装置依次过滤，在膜过滤装置中完成絮凝和过滤，则原水无需进行预过滤，简化了系统的工艺。

在其中一个实施例中，在所述过滤的水溶液通过反渗透装置进行过滤的步骤之后，还包括步骤：通过紫外线，对经过所述反渗透装置进行过滤的水进行杀菌。

附图说明

图1为一实施例的微絮凝过滤系统的结构示意图；

图2为一实施例的微絮凝过滤方法的流程示意图。

具体实施方式

如图1所示，一实施例的微絮凝过滤系统10包括原水装置200、膜过滤装置400、加药装置300、冲洗装置以及反渗透装置600。具体地，原水装置200的出口与膜过滤装置400的进水端连通，原水，比如废水，通过原水装置200进入膜过滤装置400。

在本实施例中，加药装置300设置在原水装置200和膜过滤装置400之间，加药装置300用于投加絮凝剂，絮凝剂可以是氯化铁或氯化铝。在原水进入膜过滤装置400之前，通过加药装置300投加絮凝剂，原水和絮凝剂混合，混合有絮凝剂的原水通过膜过滤装置400进行过滤。

原水中通常含有悬浮物(粒径≥0.2微米)、胶体物(粒径在0.02微米～0.2微米之间)以及溶解物等。通过在原水中投加絮凝剂，利用络合离子形成、离子隅形成以及Zeta电位的降低等机理将水中的悬浮物、胶体物凝聚，形成矾花，通过膜过滤装置400，将大于0.1μm的颗粒(包括矾花和悬浮颗粒)去除。

此外，经过絮凝剂作用的原水，再进行过滤时，膜过滤装置400可以将原水中小于0.1μm的胶体也同时去除。

在本实施例中，原水装置200为原水泵。此外，原水先通过收集箱收集存储，收集箱和原水装置200连接。

膜过滤装置400采用全流过滤的过滤方式，经过膜过滤装置400之后的原水中大部分的杂质已经去除，经过膜过滤装置400处理的原水从产水管排出，进入产水箱520。具体地，膜过滤装置400包括膜组件，原水在0.15-0.6MPa的压力驱动下以足够形成湍流的速度在膜组件中流动，原水透过膜组件的膜孔流到膜组件的膜管外侧，则将固体颗粒截留在膜管内部。而原水形成的湍流可以防止被截留的颗粒在膜管内部上沉积，从而使得膜过滤装置400的高通量并延长过滤周期。通过全流过滤的方式，使得无需对原水进行预过滤，原水进入膜过滤装置400后能同时完成絮凝和过滤，且能处理高浓度的原水。该过程无需混凝工艺所需要的反应池及沉淀池，节省空间和成本，也提高过滤效率。

需要说明的是，膜组件可以包括基膜和表膜。在本实施例中，基膜为超高分子量聚乙烯膜，该超高分子量聚乙烯膜通过多工位填料机和坑式远红外电炉等设备，将超高分子量聚乙烯装模、烧结而制得。表膜为聚偏氟乙烯膜，通过自动成膜设备将聚偏氟乙烯进行溶致相分离法而制得。接着，通过物理或化学的方法，将基膜和表膜结合。通过超高分子量聚乙烯膜和聚偏氟乙烯膜的结合使用，使得膜管能在较高的反冲洗压力下进行清洗，在高浓度、高粘度的水体过滤中，保持连续稳定运行。

采用微絮凝和滤膜相结合的技术，可处理各种不同水质的原水，且通过絮凝吸附原理联合作用去除有机物。该微絮凝和滤膜相结合的技术经絮凝剂剂混合形成微絮粒，可不经沉淀进行直接过滤。絮凝过程不要求形成沉淀性良好的矾花，仅要求悬浊质具有良好的过滤性。且絮凝剂的用量较少，沉淀池可省略。

随着膜过滤装置400中的膜组件的长期使用，原水中被截留下来的各种胶体、悬浮物、微生物等杂质会依附于膜组件的表面，一些细小的颗粒会渗入到膜孔中而堵塞膜孔，使得膜组件的分离能量和产水量逐渐下降。因此，需要对膜组件进行冲洗。在本实施例中，在微絮凝过滤系统10中设置冲洗装置。具体地，在一实施例中，冲洗装置包括反洗单元532、正洗单元534以及药剂反洗泵。

具体地，在一实施例中，反洗单元532包括反洗水箱5322和反洗水泵5324，反洗单元532用于对膜过滤装置400进行反洗，反洗水泵5322的出口与膜过滤装置400的出水端连通，反洗水箱5322中的反洗水经过反洗水泵5324，通过膜过滤装置400的出水端进入膜过滤装置400中的膜组件，通过膜组件后，反洗水从膜过滤装置400的进水端进入反洗水排水管而排出。在本实施例中，反洗水的水流方向与过滤时原水的水流方向相反，反洗水在压力作用下，从膜管的外部向内部冲洗，将污垢带出膜管，从而更好地对膜过滤装置400进行冲洗。在该反洗过程中，反洗的最大跨膜压差为0.3MPa，反洗的膜通量为过滤时流量的2.5倍，从而保证将污垢能够从膜过滤装置400中清除出去。

需要说明的是，为了减少反洗的时间，在反洗之前或之后可对膜过滤装置400进行正洗。在本实施例中，通过正洗单元534对膜过滤装置400进行正洗，正洗单元534包括正洗水箱5342和正洗水泵5344，正洗水泵5344的出口连通膜过滤装置400的进水端，正洗水箱5342中的正洗水经过膜过滤装置400，从膜过滤装置400的出水端流入正洗水排水管而排出。在另一个实施例中，正洗水泵5344也可以为原水装置200，正洗水箱5342和原水装置200的进口连通，正洗水通过原水装置200进入膜过滤装置400，对膜过滤装置400进行正洗。若需要将过滤时粘附在膜表面的颗粒物从膜表面清楚出膜过滤装置400，则在反洗前进行正洗；若需要进一步将反洗后的污染物清除出膜过滤装置400，则在反洗后进行正洗。在本实施例中，正洗的膜通量和过滤时的膜通量一样，正洗的时间为5-30秒。

为了除去膜过滤装置400中的所有污染物，在反洗时加入化学试剂来加强反洗的效果。化学试剂通过药剂反洗泵进入膜过滤装置400，药剂反洗泵的出口与反洗水泵220的出口连通。在化学试剂加入前，通过反洗过程将膜过滤装置400中的绝大部分污垢清除，接着，化学试剂通过药剂反洗泵，从膜过滤装置400的出口端进入膜过滤装置400中的膜组件，并经过一定时间的浸泡，从而将膜组件中的污垢进一步去除，从反洗排水管排出。需要说明的是，化学试剂反洗包括碱反洗和/或酸反洗，因此，药剂反洗泵包括碱反洗泵536和/或酸反洗泵538。化学试剂根据原水的水质可能会产生的污垢进行选择。在本实施例中，所选用的碱为氢氧化钠和次氯化钠，所选用的酸为盐酸，因此，碱反洗泵536有两个，分别用于投加氢氧化钠和次氯化钠。需要说明的是，可以根据实际的情况，可以选择是否只进行碱反洗或酸反洗、或进行碱反洗和酸反洗，以及碱反洗和酸反洗的时间，当需要进行碱反洗和酸反洗时，可以依次进行碱反洗和酸反洗，也可以在进行若干次碱反洗后进行酸反洗，从而保证清除膜过滤装置400中的所有污垢。

经过膜过滤装置400的过滤的原水进入产水箱520，为了进一步对原水进行脱盐等处理，产水箱520中的水需要进入反渗透装置600，从而得到水质更高的水，经过反渗透装置600过滤的水进入回用水箱800储存。具体地，在产水箱520和反渗透装置600之间依次设置增压泵540、保安过滤器560以及高压泵580。产水箱520中的水经过保安过滤器560，保安过滤器560截留管道和产水箱520中直接大于5微米的颗粒进入反渗透装置600，从而避免这些颗粒经高压泵580的加速作用后而击穿反渗透装置600中的反渗透膜组件，引起大量漏盐的情况，从而保安过滤器560有效地保护反渗透装置600的正常运行。高压泵580的作用是为反渗透装置600提供足够的进水压力，从而维持反渗透装置600的正常运行。

反渗透装置600采用的给水隔网分为两段，分别为第一隔网段和第二隔网段，且第一隔网段的进水流道厚度比第二隔网段的进水流道厚度要大15％-25％，比如，第一隔网段的进水流道厚度为30mil，而第二隔网段的进水流道厚度为25mil。从而使得水流过第一隔网段后，未在第一隔网段上堆积的粒子可在第二隔网段上堆积，从而不同粒径的粒子分别在不同的隔网段上堆积，在一定程度上减少污染物的堆积，从而造成堵塞。需要说明的是，给水隔网也可以分成三段或三段以上，每一段的进水流道厚度在水流的方向上依次减少。在另一个实施例中，反渗透装置600包括一级反渗透装置和二级反渗透装置。经过高压泵580的水先通过一级反渗透装置，再经过二级反渗透装置，一级反渗透装置采用常用的反渗透膜组件，而二级反渗透装置采用浓水大流量循环模式，提高反渗透的切向流速，降低污染物在膜表面沉积的几率，也进一步对水进行反渗透处理，从而进一步提高水质的质量。

此外，为了使得经过膜过滤装置400和反渗透装置600过滤的原水的净化效果更好，在反渗透装置600和回收水箱800之间可以设置紫外线杀菌器。紫外线杀菌器采用254nm波长的紫外线辐射，对微生物的核酸、脱氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)等进行作用，导致其结构破坏，从而起到杀菌作用。此外，紫外线辐射对蛋白质及其他生命物质亦产生一定的作用力。

紫外线杀菌器能快速可靠的破坏、消灭水中的细菌和其他微生物体，不需加热和使用含有害成分的化学试剂，使得处理后的水质无异味。

上述微絮凝过滤系统10，原水通过原水装置200进入膜过滤装置400，经过膜过滤装置400的原水再进入反渗透装置600，而原水装置200和膜过滤装置400之间设置有加药装置300，絮凝剂通过加药装置300和原水混合进入膜过滤装置400，且膜过滤装置400采用全流过滤，在膜过滤装置400中完成絮凝和过滤，则原水无需进行预过滤，简化了系统的工艺，通过将膜过滤装置400和反渗透装置600结合，能更好地去处原水中的杂质。此外，通过冲洗装置清洗膜过滤装置400，更好地去除原水中的杂质，减少杂质的沉积和进入反渗透装置600。

如图2所示，一实施例的微絮凝过滤方法，包括步骤：

S1：原水在絮凝剂的作用下，在膜过滤装置中进行絮凝和全流过滤，得到过滤的水溶液。

具体地，在本实施例中，原水在进入膜过滤装置400之前，絮凝剂和原水一起进入膜过滤装置400，从而使得原水和絮凝剂发生作用，形成絮凝粒。膜过滤装置400包括膜组件，原水在0.15-0.6MPa的压力驱动下以足够形成湍流的速度在膜组件中流动，原水透过膜组件的膜孔流到膜组件的膜管外侧，则将固体颗粒截留在膜管内部。而原水形成的湍流可以防止被截留的颗粒在膜管内部上沉积，从而使得膜过滤装置400的高通量并延长过滤周期。通过全流过滤的方式，使得无需对原水进行预过滤，原水进入膜过滤装置400后能同时完成絮凝和过滤，且能处理高浓度的原水。该过程无需混凝工艺所需要的反应池及沉淀池，节省空间和成本，也提高过滤效率。

S2：过滤的水溶液通过反渗透装置进行过滤。

具体地，经过膜过滤装置400而得到的过滤的水溶液，进入反渗透装置600，该反渗透装置600包括一级反渗透装置和二级反渗透装置。经过高压泵580的水先通过一级反渗透装置，再经过二级反渗透装置，一级反渗透装置采用常用的反渗透膜组件，而二级反渗透装置采用浓水大流量循环模式，提高反渗透的切向流速，降低污染物在膜表面沉积的几率，也进一步对水进行反渗透处理，从而进一步提高水质的质量。

S3：通过紫外线，对经过反渗透装置进行过滤的水进行杀菌。

具体地，在本实施例中，采用254nm波长的紫外线辐射，对微生物的核酸、脱氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)等进行作用，导致其结构破坏，从而起到杀菌作用。此外，紫外线辐射对蛋白质及其他生命物质亦产生一定的作用力，使得处理后的水质无异味。

需要说明的是，在其他实施例中，也可以不包括步骤S3。

上述微絮凝过滤方法，通过絮凝剂将原水中的杂质等进行絮凝，再通过膜过滤装置400和反渗透装置600依次过滤，在膜过滤装置400中完成絮凝和过滤，则原水无需进行预过滤，简化了系统的工艺。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种微絮凝过滤系统，其特征在于，包括：

原水装置；

膜过滤装置，所述膜过滤装置的进水端与所述原水装置的出口连通，所述原水装置中的原水经过所述膜过滤装置进行全流过滤；

加药装置，所述加药装置设在所述原水装置和所述膜过滤装置之间，所述加药装置用于投加絮凝剂；

冲洗装置，所述冲洗装置与所述膜过滤装置连接，所述冲洗装置用于清洗所述膜过滤装置；及

反渗透装置，所述反渗透装置的进水口与所述膜过滤装置的出水端连通。

2.根据权利要求1所述的微絮凝过滤系统，其特征在于，所述冲洗装置包括反洗单元，所述反洗单元的反洗水泵的出口与所述膜过滤装置的出水端连通。

3.根据权利要求2所述的微絮凝过滤系统，其特征在于，所述冲洗装置还包括正洗单元和药剂反洗泵，所述正洗单元的正洗水泵的出口连通所述膜过滤装置的进水端，所述药剂反洗泵的出口与所述反洗水泵的出口连通。

4.根据权利要求3所述的微絮凝过滤系统，其特征在于，所述药剂反洗泵包括碱反洗泵和/或酸反洗泵，所述碱反洗泵的出口与所述反洗水泵的出口连通，所述酸反洗泵的出口与所述反洗水泵的出口连通。

5.根据权利要求1所述的微絮凝过滤系统，其特征在于，还包括产水箱、增压泵以及保安过滤器，所述产水箱与所述膜过滤装置的出水端连接，所述增压泵的进水端与所述产水箱的出水端连接，所述保安过滤器与所述增压泵的出水端连接，所述保安过滤器用于保护所述反渗透装置。

6.根据权利要求5所述的微絮凝过滤系统，其特征在于，所述保安过滤器和所述反渗透装置之间设有高压泵。

7.根据权利要求1所述的微絮凝过滤系统，其特征在于，所述反渗透装置包括给水隔网，所述给水隔网包括第一隔网段和第二隔网段，所述第一隔网段的进水流道厚度比所述第二隔网段的进水流道厚度大15％-25％。

8.根据权利要求1所述的微絮凝过滤系统，其特征在于，所述反渗透装置包括一级反渗透装置和二级反渗透装置，所述一级反渗透装置连接所述膜过滤装置和所述二级反渗透装置，所述二级反渗透装置和所述一级反渗透装置连接。

9.一种微絮凝过滤方法，其特征在于，包括步骤：

原水在絮凝剂的作用下，在膜过滤装置中进行絮凝和全流过滤，得到过滤的水溶液；

所述过滤的水溶液通过反渗透装置进行过滤。

10.根据权利要求9所述的微絮凝过滤方法，其特征在于，在所述过滤的水溶液通过反渗透装置进行过滤的步骤之后，还包括步骤：通过紫外线，对经过所述反渗透装置进行过滤的水进行杀菌。