CN108273388A - 一种错流循环超滤超高压反渗透处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种错流循环超滤超高压反渗透处理系统，由一错流循环超滤部和一超高压反渗透处理部组成。本发明的错流循环超滤部通过内循环泵的设计实现2～3倍的循环流量，从而提高膜表面流速，减少有机物的污染，使得系统稳定运行，在进水COD高达600ppm的情况下，其中的超滤膜组件依然可稳定运行3个月以上。本发明的超高压反渗透处理部能够有效对高盐浓度的超滤产水进行有效的再浓缩，大幅降低浓盐水处理的投资成本和运行成本。

Description

一种错流循环超滤超高压反渗透处理系统

技术领域

本发明属于膜应用技术领域，具体涉及一种错流循环超滤超高压反渗透处理系统。

背景技术

现有技术中，部分经过浓缩处理后的原水各项参数都比较高，包括COD、硬度、盐分等，特别是COD较高，甚至可高达600ppm以上。盐分也达到了6％～8％的水平。传统的设计已不能满足工艺要求，传统的超滤设计会造成污染严重，清洗频繁，产水量不足，膜芯寿命减短等一系列问题。而反渗透处理也需要超高压设计来满足盐分渗透要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种错流循环超滤超高压反渗透处理系统。

本发明的技术方案如下：

一种错流循环超滤超高压反渗透处理系统，由一错流循环超滤部和一超高压反渗透处理部组成；

其中，上述错流循环超滤部包括依次相连的一自清洗过滤单元、一错流循环超滤单元和一超滤控制单元，自清洗过滤单元连通其上游的砂滤装置，错流循环超滤单元包括：

一循环泵；

一超滤膜组件，具有一超滤进水口、超滤产水出口和一浓水出口；

一超滤产水罐，具有一产水进口；

和一反洗组件，包括一用以加入化学药剂的反洗加药泵和一连通超滤产水罐的超滤反洗泵；

上述循环泵的进水口与自清洗过滤单元的出水口通过第一自动阀连通，循环泵的出水口与超滤膜组件的超滤进水口连通，超滤膜组件的超滤产水出口与超滤产水罐的产水进口通过第二自动阀连通；超滤膜组件的浓水出口通过一浓水回流管路与循环泵的进水口连通，通过并联的一上反洗排放管路和一浓水排放管路连通二次废水收集池，通过一第一清洗回流管路连通超滤清洗箱，其中，浓水回流管路、上反洗排放管路、浓水排放管路和第一清洗回流管路分别设有第三至第六自动阀；反洗加药泵和超滤反洗泵均通过第二清洗回流管路和设于该第二清洗回流管路上的第七自动阀与超滤清洗箱连通；超滤膜组件的超滤进水口通过一下反洗排放管路连通二次废水收集池，该下反洗排放管路上设有第八自动阀；超滤控制单元分别与循环泵、反洗加药泵、超滤反洗泵和第一至第八自动阀电连接，使所述错流循环超滤部进行25～60min的过滤后进行一次反洗，并在进行12～24次反洗后通过反洗加药泵加入化学药剂进行浸泡冲洗来恢复超滤膜组件的产水性能；其中的超滤是来自自清洗过滤单元的原水进入超滤膜组件内，第一部分的浓水通过浓水回流管路回流至循环泵的进水口，第二部分的浓水通过浓水排放管路进入二次废水收集池，第一部分的浓水的量大于第二部分的浓水的量；其中的反洗是将来自超滤产水罐的超滤产水通过超滤反洗泵从超滤膜组件的超滤产水出口进入，反向对其中的膜面沉积物进行冲洗以恢复膜过滤性能；

上述错流循环超滤部的的超滤产水罐连通上述超高压反渗透处理部。

在本发明的一个优选实施方案中，所述超滤反洗泵通过一反洗过滤器与所述第七自动阀连通。

进一步优选的，来自反洗加药泵和超滤反洗泵的液体通过一管道混合器连通所述第七自动阀。

在本发明的一个优选实施方案中，所述循环泵的出水口与超滤膜组件的超滤进水口中间的管路上设有一第一单向阀。

在本发明的一个优选实施方案中，所述超滤膜组件中的超滤膜为中空纤维超滤膜。

在本发明的一个优选实施方案中，所述浓水回流管路的管径为所述浓水排放管路的管径2～3倍。

在本发明的一个优选实施方案中，所述浓水排放管路和浓水回流管路上均设有流量计。

在本发明的一个优选实施方案中，还包括一与超滤控制单元电连接的超滤清洗泵，通过一化学清洗进水管路与所述超滤膜组件的超滤进水口连通，该化学清洗进水管路上设有一与超滤控制单元电连接的第九自动阀。

在本发明的一个优选实施方案中，所述循环泵与所述超滤膜组件的超滤进水口之间的管路连通一压缩空气管路。

在本发明的一个优选实施方案中，所述超高压反渗透处理部包括通过管路相连的一进水泵、一保安过滤器、一高压泵、一超高压反渗透膜组件、一产水池、一浓水罐和一控制单元，

进水泵的进水端连通所述超滤产水罐，其出水端通过一第十自动阀连通保安过滤器的进水端；保安过滤器的出水端连通高压泵的进水端；高压泵的出水端连通超高压反渗透膜组件的进水端；超高压反渗透膜组件的浓水端通过一自动比例调节阀连通浓水罐，产水端通过一第十一自动阀连通产水池；控制单元与上述高压泵、第十自动阀、自动比例调节阀和第十一自动阀电连接；

其中，高压泵的出水端与超高压反渗透膜组件的进水端之间的管路以及超高压反渗透膜组件的浓水端与浓水罐之间的管路均为耐压强度为10～13MPa且管径为45～60mm的耐压管路。

进一步优选的，所述超高压反渗透膜组件包括第一至第四反渗透膜单元，其中高压泵的出水端分别连通第一反渗透膜单元和第三反渗透膜单元的进水端，第一反渗透膜单元的浓水端与第二反渗透膜单元的进水端连通，第三反渗透膜单元的浓水端与第四反渗透膜单元的进水端连通，第二反渗透膜单元和第四反渗透膜单元的浓水端均通过所述自动比例调节阀与所述浓水罐连通，第一至第四反渗透膜单元的产水端均通过第十一自动阀连通产水池。

进一步优选的，所述第一反渗透膜单元的浓水端与第二反渗透膜单元的进水端之间的管路以及第三反渗透膜单元浓水端与第四反渗透膜单元的进水端之间的管路均为耐压强度为10～13MPa且管径为45～60mm的耐压管路。

进一步优选的，所述高压泵的出水端与超高压反渗透膜组件的进水端之间的管路上设有一第二单向阀。

进一步优选的，所述超高压反渗透膜组件的产水端与所述第十一自动阀之间的管路上设有一第三单向阀。

本发明的有益效果：

1、本发明中的错流循环超滤部通过内循环泵的设计实现2～3倍的循环流量，从而提高膜表面流速，减少有机物的污染，使得系统稳定运行，在进水COD高达600ppm的情况下，其中的超滤膜组件依然可稳定运行3个月以上。

2、本发明中的错流循环超滤部的自清洗过滤单元设于超滤膜组件之前以截留前处理可能残余的大块浮渣、固体颗粒等杂质，防止这些杂质损伤膜层。

3、本发明中的错流循环超滤部的超滤膜组件采用错流过滤方式运行，产水进入超滤产水罐，浓水大部分回流至循环泵入口，水中含有的微细胶体污染物被截留在膜丝外表面。

4、本发明中的错流循环超滤部得整个系统设计为全自动控制，设定程序进行正常过滤、水反冲洗，EFM及离线化学清洗；反冲洗及EFM产生的水排放进入前处理系统，可以重新利用，减少外排水。

5、本发明中的错流循环超滤部在清洗膜组件时，膜组件不必要拆离设备本体。

6、本发明中的超高压反渗透处理部能够有效对高盐浓度的超滤产水进行有效的再浓缩，大幅降低浓盐水处理的投资成本和运行成本，同时结构简单，系统间接，运行维护更加便捷。

附图说明

图1为本发明的错流循环超滤部的结构示意图。

图2为本发明的超高压反渗透处理部的结构示意图。

具体实施方式

以下通过具体实施方式结合附图对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。

一种错流循环超滤超高压反渗透处理系统，由一错流循环超滤部1和一超高压反渗透处理部3组成。

如图1所示，所述错流循环超滤部1包括依次相连的一自清洗过滤单元11、一错流循环超滤单元12和一超滤控制单元(图中未示出)，其中，自清洗过滤单元11连通其上游的砂滤装置，错流循环超滤单元12包括一循环泵121、一超滤膜组件122、一超滤产水罐123和一反洗组件124。

超滤膜组件122具有一超滤进水口1220、超滤产水出口1221和一浓水出口1222，其中的超滤膜为中空纤维超滤膜；

超滤产水罐123具有一产水进口1230；

反洗组件124包括一用以加入化学药剂的反洗加药泵1241和一连通超滤产水罐123的超滤反洗泵1242；

上述循环泵121的进水口与自清洗过滤单元11的出水口通过第一自动阀4j连通，循环泵121的出水口与超滤膜组件122的超滤进水口1220连通，同时，循环泵121的出水口与超滤膜组件122的超滤进水口1220中间的管路上设有一第一单向阀5a，且循环泵121与超滤膜组件122的超滤进水口1220之间的管路连通一压缩空气管路1211；此外一超滤清洗泵1212通过一化学清洗进水管路1213与超滤膜组件122的超滤进水口1220连通，该化学清洗进水管路上设有一与超滤控制单元电连接的第九自动阀4i。

超滤膜组件122的超滤产水出口1221与超滤产水罐123的产水进口1230通过第二自动阀4b连通；超滤膜组件122的浓水出口1222通过一浓水回流管路1223与循环泵121的进水口连通，通过并联的一上反洗排放管路1224和一浓水排放管路1225连通二次废水收集池1226，通过一第一清洗回流管路1227连通超滤清洗箱1228，其中，浓水回流管路1223、上反洗排放管路1224、浓水排放管路1225和第一清洗回流管路1227分别设有第三至第六自动阀4c～4f，浓水排放管路1225和浓水回流管路1223上均设有流量计。优选的，浓水回流管路1223的管径为所述浓水排放管路1225的管径2～3倍。

反洗加药泵1241和超滤反洗泵1242均通过第二清洗回流管路1243和设于该第二清洗回流管路1243上的第七自动阀4g与超滤清洗箱1228连通，超滤反洗泵1242通过一反洗过滤器1244与所述第七自动阀4g连通，其中，来自反洗加药泵1241和超滤反洗泵1242的液体通过一管道混合器1245连通；

超滤膜组件122的超滤进水口1220通过一下反洗排放管路1229连通二次废水收集池1226，该下反洗排放管路1229上设有第八自动阀4h；

超滤控制单元分别与循环泵121、反洗加药泵1241、超滤反洗泵1242、超滤清洗泵1212和第一至第八自动阀4j～4h电连接，使所述错流循环超滤部1进行25～60min的超滤后进行一次反洗，并在进行12～24次反洗后通过反洗加药泵1241加入化学药剂(优选NaClO、NaOH和HCl)进行浸泡冲洗来恢复超滤膜组件122的产水性能；其中的超滤是来自自清洗过滤单元11的原水进入超滤膜组件122内，第一部分的浓水通过浓水回流管路1223回流至循环泵121的进水口，第二部分的浓水通过浓水排放管路1225进入二次废水收集池1226，第一部分的浓水的量大于第二部分的浓水的量；其中的反洗是将来自超滤产水罐123的超滤产水通过超滤反洗泵1242从超滤膜组件122的超滤产水出口1221进入，反向对其中的膜面沉积物进行冲洗以恢复膜过滤性能。

本发明中的错流循环超滤部的操作过程如下：

(1)超滤正常产水前，先通过主管路充水排气，再进入所述超滤膜组件122充水排气，超滤膜组件122排气程序如下：1、先两侧进水排膜管内的气体；2、单边进水排出膜丝中的气体，以保证超滤膜组件122中的气体全部排出，正式进入产水程序。

(2)当过滤周期或跨膜压差到达设定值时，超滤控制单元控制系统自动进入反洗过程，关闭相应的进水阀和产水阀，打开反洗进水阀和反洗排放阀，启动超滤反洗泵1242，同时启动选定的用以加入次氯酸钠和氢氧化钠(或盐酸)的反洗加药泵1241，反洗全过程结束，系统自动进入过滤周期，继续正常产水；

(3)当反洗次数到达设定值，或膜污染较重、产水流量较低时，在最后一次反洗结束时，自动进入分散清洗过程，先打开第四至第八自动阀4d～4h，启动超滤反洗泵1242，同时启动选定的用以加入次氯酸钠和氢氧化钠(或盐酸)的反洗加药泵1241，向超滤膜组件122内加药，加药时间完成后，关闭组件所有阀门，用药剂对膜丝进行浸泡，浸泡时间完成后，再自动进行一次反洗过程，进入过滤周期，继续正常产水；

(4)当膜组件污染较严重，常规反洗和分散清洗数次后，膜通量恢复仍不能满足生产要求，需进行离线化学清洗。在超滤膜组件122停机后，打开用于化学清洗的相应的第九自动阀4i、第三自动阀4c和第二自动阀4b，在超滤清洗罐里配好清洗液，启动超滤清洗泵1212进行循环清洗，必要时进行浸泡和再循环清洗，以强化清洗和恢复膜通量。

综合以上叙述，本发明中的错流循环超滤部工作时，一般可以按照其所处的工作状态，分为：运行、反洗、分散化学清洗和离线化学清洗。其中的运行、反洗、分散化学清洗均为在线自动进行，离线化学清洗手动操作。

如图2所示，所述超高压反渗透处理部3，设计压力为12.0Mpa，包括通过管路相连的一进水泵31、一保安过滤器32、一高压泵33、一超高压反渗透膜组件34、一产水池35、一浓水罐36和一反渗透控制单元，

进水泵31的进水端连通所述超滤产水罐123，其出水端通过一第十自动阀4j连通保安过滤器32的进水端；保安过滤器32的出水端连通高压泵33的进水端；高压泵33的出水端连通超高压反渗透膜组件34的进水端，高压泵33的出水端与超高压反渗透膜组件34的进水端之间的管路上设有一第二单向阀5b；超高压反渗透膜组件34的浓水端通过一自动比例调节阀9连通浓水罐36，产水端通过一第十一自动阀4k连通产水池35，超高压反渗透膜组件34的产水端与该第十一自动阀4k之间的管路上设有一第三单向阀5c；控制单元与上述高压泵33、第十自动阀4j、自动比例调节阀9和第十一自动阀4k电连接。

优选的，所述超高压反渗透膜组件34包括第一至第四反渗透膜单元341～344，其中高压泵33的出水端分别连通第一反渗透膜单元341和第三反渗透膜单元343的进水端，第一反渗透膜单元341的浓水端与第二反渗透膜单元342的进水端连通，第三反渗透膜单元343的浓水端与第四反渗透膜单元344的进水端连通，第二反渗透膜单元342和第四反渗透膜单元344的浓水端均通过所述自动比例调节阀9与所述浓水罐36连通，第一至第四反渗透膜单元341～344的产水端均通过第十一自动阀4k连通产水池35。

高压泵33的出水端与超高压反渗透膜组件34的进水端之间的管路、超高压反渗透膜组件34的浓水端与浓水罐36之间的管路、第一反渗透膜单元341的浓水端与第二反渗透膜单元342的进水端之间的管路以及第三反渗透膜单元343浓水端与第四反渗透膜单元344的进水端之间的管路均为耐压强度为10～13MPa且管径为45～60mm的耐压管路。

该超高压反渗透处理部3能够有效对高盐浓度的超滤产水进行有效的再浓缩，大幅降低浓盐水处理的投资成本和运行成本，同时结构简单，系统间接，运行维护更加便捷。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (11)

1.一种错流循环超滤超高压反渗透处理系统，其特征在于：由一错流循环超滤部和一超高压反渗透处理部组成；

其中，上述错流循环超滤部包括依次相连的一自清洗过滤单元、一错流循环超滤单元和一超滤控制单元，自清洗过滤单元连通其上游的砂滤装置，错流循环超滤单元包括：

一循环泵；

一超滤膜组件，具有一超滤进水口、超滤产水出口和一浓水出口；

一超滤产水罐，具有一产水进口；

和一反洗组件，包括一用以加入化学药剂的反洗加药泵和一连通超滤产水罐的超滤反洗泵；

上述循环泵的进水口与自清洗过滤单元的出水口通过第一自动阀连通，循环泵的出水口与超滤膜组件的超滤进水口连通，超滤膜组件的超滤产水出口与超滤产水罐的产水进口通过第二自动阀连通；超滤膜组件的浓水出口通过一浓水回流管路与循环泵的进水口连通，通过并联的一上反洗排放管路和一浓水排放管路连通二次废水收集池，通过一第一清洗回流管路连通超滤清洗箱，其中，浓水回流管路、上反洗排放管路、浓水排放管路和第一清洗回流管路分别设有第三至第六自动阀；反洗加药泵和超滤反洗泵均通过第二清洗回流管路和设于该第二清洗回流管路上的第七自动阀与超滤清洗箱连通；超滤膜组件的超滤进水口通过一下反洗排放管路连通二次废水收集池，该下反洗排放管路上设有第八自动阀；超滤控制单元分别与循环泵、反洗加药泵、超滤反洗泵和第一至第八自动阀电连接，使所述错流循环超滤部进行25～60min的过滤后进行一次反洗，并在进行12～24次反洗后通过反洗加药泵加入化学药剂进行浸泡冲洗来恢复超滤膜组件的产水性能；其中的超滤是来自自清洗过滤单元的原水进入超滤膜组件内，第一部分的浓水通过浓水回流管路回流至循环泵的进水口，第二部分的浓水通过浓水排放管路进入二次废水收集池，第一部分的浓水的量大于第二部分的浓水的量；其中的反洗是将来自超滤产水罐的超滤产水通过超滤反洗泵从超滤膜组件的超滤产水出口进入，反向对其中的膜面沉积物进行冲洗以恢复膜过滤性能；

上述错流循环超滤部的的超滤产水罐连通上述超高压反渗透处理部。

2.如权利要求1所述的一种错流循环超滤超高压反渗透处理系统，其特征在于：所述超滤反洗泵通过一反洗过滤器与所述第七自动阀连通。

3.如权利要求2所述的一种错流循环超滤超高压反渗透处理系统，其特征在于：来自反洗加药泵和超滤反洗泵的液体通过一管道混合器连通所述第七自动阀。

4.如权利要求1所述的一种错流循环超滤超高压反渗透处理系统，其特征在于：所述循环泵的出水口与超滤膜组件的超滤进水口中间的管路上设有一第一单向阀。

5.如权利要求1所述的一种错流循环超滤超高压反渗透处理系统，其特征在于：还包括一与超滤控制单元电连接的超滤清洗泵，通过一化学清洗进水管路与所述超滤膜组件的超滤进水口连通，该化学清洗进水管路上设有一与超滤控制单元电连接的第九自动阀。

6.如权利要求1所述的一种错流循环超滤超高压反渗透处理系统，其特征在于：所述循环泵与所述超滤膜组件的超滤进水口之间的管路连通一压缩空气管路。

7.如权利要求1所述的一种错流循环超滤超高压反渗透处理系统，其特征在于：所述超高压反渗透处理部包括通过管路相连的一进水泵、一保安过滤器、一高压泵、一超高压反渗透膜组件、一产水池、一浓水罐和一控制单元，

进水泵的进水端连通所述超滤产水罐，其出水端通过一第十自动阀连通保安过滤器的进水端；保安过滤器的出水端连通高压泵的进水端；高压泵的出水端连通超高压反渗透膜组件的进水端；超高压反渗透膜组件的浓水端通过一自动比例调节阀连通浓水罐，产水端通过一第十一自动阀连通产水池；控制单元与上述高压泵、第十自动阀、自动比例调节阀和第十一自动阀电连接；

其中，高压泵的出水端与超高压反渗透膜组件的进水端之间的管路以及超高压反渗透膜组件的浓水端与浓水罐之间的管路均为耐压强度为10～13MPa且管径为45～60mm的耐压管路。

8.如权利要求7所述的一种错流循环超滤超高压反渗透处理系统，其特征在于：所述超高压反渗透膜组件包括第一至第四反渗透膜单元，其中高压泵的出水端分别连通第一反渗透膜单元和第三反渗透膜单元的进水端，第一反渗透膜单元的浓水端与第二反渗透膜单元的进水端连通，第三反渗透膜单元的浓水端与第四反渗透膜单元的进水端连通，第二反渗透膜单元和第四反渗透膜单元的浓水端均通过所述自动比例调节阀与所述浓水罐连通，第一至第四反渗透膜单元的产水端均通过第十一自动阀连通产水池。

9.如权利要求8所述的一种错流循环超滤超高压反渗透处理系统，其特征在于：所述第一反渗透膜单元的浓水端与第二反渗透膜单元的进水端之间的管路以及第三反渗透膜单元浓水端与第四反渗透膜单元的进水端之间的管路均为耐压强度为10～13MPa且管径为45～60mm的耐压管路。

10.如权利要求7至9中任一权利要求所述的一种错流循环超滤超高压反渗透处理系统，其特征在于：所述高压泵的出水端与超高压反渗透膜组件的进水端之间的管路上设有一第二单向阀。

11.如权利要求7至9中任一权利要求所述的一种错流循环超滤超高压反渗透处理系统，其特征在于：所述超高压反渗透膜组件的产水端与所述第十一自动阀之间的管路上设有一第三单向阀。