CN112744982A - 一种基于反渗透技术的水处理系统及其处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于水处理技术领域，公开了一种基于反渗透技术的水处理系统及其处理方法，包括按照水处理顺序依次连接的原水管、过滤处理单元、离子软化装置、反渗透装置和净水箱；所述过滤处理单元包括与其进水口与原水管连通的后置循环曝气池，所述后置循环曝气池的出水口与离子软化装置连通；所述后置循环曝气池内纵向设置有两个相互平行且间隔的第一隔板和第二隔板。本发明与反渗透装置相结合，并通过后置循环曝气池使得水体在其内通过气提作用进行循环曝气，水体在池内循环大，液体流速高，有助于提高氧的传输速率，并通过旋转曝气使得上升内腔水体被扰动，使气液混合充分，提高了氧的利用率和其内微生物的增殖速率，进而大大提高了曝气效果。

Description

一种基于反渗透技术的水处理系统及其处理方法

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种基于反渗透技术的水处理系统及其处理方法。

背景技术

水是人类生存和发展的基础性和战略性资源，改革开放以来，中国在社会经济方面取得的巨大进步举世瞩目，与此同时，水资源短缺和水污染成为中国经济和城市化发展进程中面临的最严峻的挑战之一。为此，重视水处理和环境治理技术，不断研究解决水资源利用、节水与污废水处理是实现经济社会可持续发展的重要举措，具有现实和战略意义。

反渗透技术是将原水经过精细过滤器、颗粒活性碳过滤器、压缩活性碳过滤器等,再通过泵加压，利用孔径为1/10000μm(相当于大肠杆菌大小的1/6000，病毒的1/300)的反渗透膜(RO膜)，使较高浓度的水变为低浓度水，同时将工业污染物、重金属、细菌、病毒等大量混入水中的杂质全部隔离，从而达到饮用规定的理化指标及卫生标准，产出符合卫生标准的水，是人体及时补充优质水份的最佳选择。

在现有技术中有较多的利用反渗透技术对污水进行处理的水处理系统或者设备，但是现有的水处理系统在沉淀过滤工序中过滤效果较差以及在曝气工序中曝气效果较差，导致整个系统处理处理效果较差。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于反渗透技术的水处理系统的处理方法，解决现有水处理系统在原水进行水处理过程中存在曝气效果较差的问题。

本发明所采用的技术方案为：

一种基于反渗透技术的水处理系统，包括按照水处理顺序依次连接的原水管、过滤处理单元、离子软化装置、反渗透装置和净水箱；所述过滤处理单元包括与其进水口与原水管连通的后置循环曝气池，所述后置循环曝气池的出水口与离子软化装置连通；

所述后置循环曝气池内纵向设置有两个相互平行且间隔的第一隔板和第二隔板，所述第一隔板和第二隔板之间构成上升内腔，所述第一隔板与后置循环曝气池内壁之间以及第二隔板与后置循环曝气池内壁之间分别构成下降外腔；所述后置循环曝气池的底部设置有导流结构，所述导流结构由两个相邻设置且均呈弧形凹面结构的凹腔组成，在两个凹腔之间构成向上升内腔方向延伸的锥状导向部；所述第一隔板与第二隔板的底端分别伸入凹腔内，并分别与凹腔的腔壁间隔开；

在凹腔之间的锥状导向部内壁中设置有防水电机，所述防水电机的输出轴伸入后置循环曝气池内并连接有旋转曝气头，所述旋转曝气头位于上升内腔的下端中，所述旋转曝气头的顶部转动连接有曝气输入管，所述曝气输入管远离旋转曝气头的一端连接有风机。

在优选的实施方案中，所述旋转曝气头为柱状结构，并纵向设置在上升内腔中；所述旋转曝气头的外周侧设置有呈螺旋结构的导流凸起。

在优选的实施方案中，所述上升内腔和下降外腔中均设置有生物填料。

在优选的实施方案中，所述过滤处理单元还包括连通在原水管与后置循环曝气池之间的前置过滤池；所述前置沉淀池与后置循环曝气池之间的连通口处设有过滤膜；所述前置沉淀池内设置有沿水流方向高度逐渐递增的多个溢流板件，相邻的两个溢流板件之间设有间隔；

所述溢流板件包括安装架、过滤拦截网、活性炭吸附柱和滤板，所述安装架纵向设置在前置过滤池内；所述安装架的左侧设置过滤拦截网，所述安装架的右侧设置滤板，并在滤板与过滤拦截网之间设置有多个活性炭吸附柱。

在优选的实施方案中，所述安装架的顶部设置有伸入安装架内的冲洗头，所述冲洗头的进水端连接有水管，所述水管上连接有冲洗水泵。

在优选的实施方案中，所述过滤处理单元还包括连通在后置循环曝气池与离子软化装置之间的保安过滤器。

在优选的实施方案中，所述后置循环曝气池与保安过滤器之间还连通有超滤水箱。

在优选的实施方案中，所述反渗透装置的出水口通过出水管与净水箱的进水口连通；所述净水箱上还设有排水管；所述反渗透装置上设置有高压泵，所述高压泵通过气管与反渗透装置连通。

一种基于反渗透技术的水处理系统的处理方法，包括以下步骤：

步骤S1：原水通过原水泵输送至前置过滤池内，通过前置过滤池中多个溢流板件进行多级沉淀和过滤，并在溢流板件中活性炭吸附柱的吸附作用下对原水中中小分子物进行吸附，在进行多级过滤吸附后经过连通口内过滤膜进入后置循环曝气池中；

步骤S2：进入后置循环曝气池后，通过其底部的导流结构和旋转曝气头的曝气作用产生气提作用，使水体在在上升内腔和下降外腔来回的且经过生物填料的进行循环曝气，同时通过旋转曝气头上的导流凸起增强气提作用。

步骤S3：在后置循环曝气池内经过曝气的水体通过第一水泵进入超滤水箱中，经过超滤水箱处理的水体然后依次经过保安过滤器和离子软化装置进入反渗透装置中；

步骤S4：水体进入反渗透装置后，其中的工业污染物、重金属、细菌、病毒等大量混入水中的杂质通过反渗透装置中的反渗透膜组件而被去除，然后通过反渗透装置的出水口进入净水箱中，处理完成。

本发明的有益效果为：

(1)在原水经过前置过滤池进入后置循环曝气池后，能够通过上升内腔、下降外腔和、旋转曝气头和导流结构使得水体在其内通过气提作用进行循环曝气，水体在池内循环大，液体流速高，有助于提高氧的传输速率，并通过旋转曝气使得上升内腔水体被扰动，使气液混合充分，提高了氧的利用率和其内微生物的增殖速率，进而大大提高了曝气效果。

(2)在旋转曝气头进行慢速旋转曝气时，通过其上呈螺旋结构的导流凸起能够使上升内腔下端的水体进一步向上提升，进而使下端水体在受气提作用提升的同时进一步的提升，加快了池内水体的循环，进一步的提高了曝气效果。

(3)在后置循环曝气池中循环曝气时，通过经过生物填料能够较好培育微生物，并通过微生物对污水中各种分子量的有机物进行高效降解和快速的去除。

(4)原水进入前置过滤池后，能够通过多个溢流板件实现多级的溢流作用，同时在经过溢流板件时通过过滤拦截网能够避免杂质废渣进入安装架内影响活性炭吸附柱的吸附效果，而通过活性炭吸附柱能够对中小分子物进行吸附，经过吸附后的则通过滤板流入下一级溢流板件之间的溢流区间，这样在进行溢流作用时能够进一步过滤和吸附，增强了过滤效果，提高了前期的水处理质量。

(5)冲洗头能够对安装架以及其内的活性炭吸附柱、过滤拦截网和滤板从内测进行冲洗，使得能够重复使用，降低更换次数，从而提高处理效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中A部分的结构放大示意图；

图3是本发明的后置循环曝气池的结构示意图；

图4是本发明的旋转曝气头的结构放大示意图。

图中：1-前置过滤池；2-溢流板件；201-安装架；202-过滤拦截网；203-滤板；204-活性炭吸附柱；205-冲洗头；3-后置循环曝气池；301-第一隔板；302-第二隔板；303-生物填料；304-上升内腔；305-下降外腔；306-过滤膜；307-防水电机；308-导流结构；309-循环曝气头；310-排泥口；4-超滤水箱；5-保安过滤器；6-离子软化装置；7-反渗透装置；8-高压泵；9-净水箱；10-原水泵；11-冲洗水泵；12-风机；13-导流凸起。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步阐述。

结合图1-4所示，一种基于反渗透技术的水处理系统，包括按照水处理顺序依次连接的原水管、过滤处理单元、离子软化装置6、反渗透装置7和净水箱9，过滤处理单元用于对原水进行初步处理，离子软化装置6用于去除水中的钙、镁等离子，处理过后得到去掉了硬度的软化水了，软化水再通过反渗透装置7中的反渗透膜进行进一步处理，处理后的水进入净水箱9中进行储存；所述过滤处理单元包括与其进水口与原水管连通的后置循环曝气池3，所述后置循环曝气池3的出水口与离子软化装置6连通；

如图3所示，所述后置循环曝气池3内纵向设置有两个相互平行且间隔的第一隔板301和第二隔板302，所述第一隔板301和第二隔板302之间构成上升内腔304，所述第一隔板301与后置循环曝气池3内壁之间以及第二隔板302与后置循环曝气池3内壁之间分别构成下降外腔305；所述后置循环曝气池3的底部设置有导流结构308，所述导流结构308由两个相邻设置且均呈弧形凹面结构的凹腔组成，弧形凹面结构的凹腔能够对便于水体的循环导向，使下降外腔305中的水体或者从前置过滤池1中进入的水体向上升内腔304方向进行引导，其弧形凹面能够增加水体的流速，在两个凹腔之间构成向上升内腔304方向延伸的锥状导向部，该导向部成锥状能够对水体进行引导；所述第一隔板301与第二隔板302的底端分别伸入凹腔内，并分别与凹腔的腔壁间隔开，该间隔能够便于从下降外腔305中的水体通过并进入上升内腔304中，使得在曝气作用下能够循环流动；在下降外腔305的远离上升内腔304的一侧设置排泥口310，便于将其底部的污泥排出。

如图3所示，在凹腔之间的锥状导向部内壁中设置有防水电机307，所述防水电机307的输出轴伸入后置循环曝气池3内并连接有旋转曝气头，防水电机307连接有减速器并使旋转曝气头慢速转动，其转速优选为20-30rpm，这样的一个转速既具有较好的转动曝气效果，也能够避免对气提作用的影响，所述旋转曝气头位于上升内腔304的下端中，所述旋转曝气头的顶部转动连接有曝气输入管，曝气输气管通过轴承与旋转曝气头转动连接，所述曝气输入管远离旋转曝气头的一端连接有风机12，由风机12通过向旋转曝气头输送气体。

进一步的，作为其中一个实施例的优选，如图3和图4所示，所述旋转曝气头为柱状结构，并纵向设置在上升内腔304中；所述旋转曝气头的外周侧设置有呈螺旋结构的导流凸起13，螺旋结构的导流凸起13能够在旋转曝气头旋转时使得水体能够收到受到一个提升作用，这样在气提作用的基础上能够进一步的对水体进行提升，进一步提高循环速度，加强曝气效果。

进一步的，作为其中一个实施例的优选，如图3所示，所述上升内腔304和下降外腔305中均设置有生物填料303，通过经过生物填料303能够较好培育微生物，并通过微生物对污水中各种分子量的有机物进行高效降解和快速的去除；生物填料303可采用现有的生物填料303，也可以采用具体组分为聚丙烯50份、聚氯乙烯40份、聚乙烯醇18份、聚丙烯酰胺8份、抗氧化剂3份，其具体制作方法是，按所述质量比将分子筛、2,6-二叔丁基对甲酚和氮化硼共同加入到精细研磨机中，充分研磨0.5h得抗氧化剂；然后将所述比重的聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺和抗氧化剂共同加入到高混机中，充分混合均匀得混合物；然后将混合物加入到双螺杆挤出机中，在220℃的温度下熔融挤出，制成空隙率为98.7％，比表面积为300m2/m3的填料基体；然后采用化学氧化-铁离子覆盖改性方法，将填料基体在连续曝气的条件下，于55℃的酸性高锰酸钾溶液中浸泡5h，然后依次用盐酸溶液和磷酸缓冲盐溶液洗涤至填料基体表面为中性,自然晾干后将填料基体置于0.2mol/L的三氯化铁溶液中浸泡2h，最后加热蒸干即得。

进一步的，作为其中一个实施例的优选，如图1所示，所述过滤处理单元还包括连通在原水管与后置循环曝气池3之间的前置过滤池1；所述前置沉淀池与后置循环曝气池3之间的连通口处设有过滤膜306，过滤膜306对经过多级过滤的水体进一步过滤，使得进入后置循环曝气池3的水体杂质更少；所述前置沉淀池内设置有沿水流方向高度逐渐递增的多个溢流板件2，相邻的两个溢流板件2之间设有间隔，相邻的两个溢流板件2之间构成溢流沉淀区，水体经过沉淀后其上端水质较好的水体则溢流至下一级溢流沉淀区，这样能够实现多级溢流作用，处理效果更好；

如图2所示，所述溢流板件2包括安装架201、过滤拦截网202、活性炭吸附柱204和滤板203，所述安装架201纵向设置在前置过滤池1内；所述安装架201的左侧设置过滤拦截网202，通过过滤拦截网202能够避免杂质废渣进入安装架201内影响活性炭吸附柱204的吸附效果，所述安装架201的右侧设置滤板203，并在滤板203与过滤拦截网202之间设置有多个活性炭吸附柱204，通过活性炭吸附柱204能够对中小分子物进行吸附，经过吸附后的则通过滤板203流入下一级溢流板件2之间的溢流区间，这样避免了需要另外设置活性炭粉末的添加装置，而且吸附效果更好，能够实现层层过滤和吸附。

进一步的，作为其中一个实施例的优选，如图2所示，所述安装架201的顶部设置有伸入安装架201内的冲洗头205，所述冲洗头205的进水端连接有水管，所述水管上连接有冲洗水泵11，对安装架201以及其内的活性炭吸附柱204、过滤拦截网202和滤板203从内测进行冲洗，使得能够重复使用，降低更换次数，从而提高处理效率；冲洗水源可以是净水箱9中的水，也可以是自来水，但优选为前者。

进一步的，作为其中一个实施例的优选，如图1所示，所述过滤处理单元还包括连通在后置循环曝气池3与离子软化装置6之间的保安过滤器5，通过采用保安过滤器5能够过滤掉将对反渗透装置7影响的较小物质过滤掉。

进一步的，作为其中一个实施例的优选，如图1所示，所述后置循环曝气池3与保安过滤器5之间还连通有超滤水箱4，超滤(UF)是一种依靠流体切向流动和压力驱动进行过滤的膜分离技术，其工作原理为以压力差为推动力，按直径大小分离颗粒，即：依靠流体切向流动和压力驱动，原料液在膜面上流动，原料液中的溶剂和小的溶质粒子从高压的料液侧透过膜到低压侧，溶解物质和比膜孔径小的物质将能作为透过液透过膜。超滤膜的孔径大约0.002～0.1μm，约为头发丝的十万分之一以下，截留分子量大约为1000～200000，能够去除水中的悬浮物、胶体、微生物以及大分子有机物物质，出水水质达到浊度≤1.0NTU、SDI≤3，满足膜处理的进水要求。超滤装置采用中空纤维结构的膜元件，膜元件可采用亲水性的PVDF材质。

进一步的，作为其中一个实施例的优选，如图1所示，所述反渗透装置7的出水口通过出水管与净水箱9的进水口连通，经过反渗透装置7处理后的水质达到标准后输送至净水箱9中进行储存；所述净水箱9上还设有排水管，排水管用于净水箱9中的水排出，净水箱9中的水可进行二次利用，如灌溉等；所述反渗透装置7上设置有高压泵8，所述高压泵8通过气管与反渗透装置7连通，高压泵8的设置能够对反渗透装置7进行加压，更好进行反渗透处理。

一种基于反渗透技术的水处理系统的处理方法，包括以下步骤：

步骤S1：原水通过原水泵10输送至前置过滤池1内，通过前置过滤池1中多个溢流板件2进行多级沉淀和过滤，并在溢流板件2中活性炭吸附柱204的吸附作用下对原水中中小分子物进行吸附，在进行多级过滤吸附后经过连通口内过滤膜306进入后置循环曝气池3中；

步骤S2：进入后置循环曝气池3后，通过其底部的导流结构308和旋转曝气头的曝气作用产生气提作用，使水体在在上升内腔304和下降外腔305来回的且经过生物填料303的进行循环曝气，同时通过旋转曝气头上的导流凸起13增强气提作用。

步骤S3：在后置循环曝气池3内经过曝气的水体通过第一水泵进入超滤水箱4中，经过超滤水箱4处理的水体然后依次经过保安过滤器5和离子软化装置6进入反渗透装置7中；

步骤S4：水体进入反渗透装置7后，其中的工业污染物、重金属、细菌、病毒等大量混入水中的杂质通过反渗透装置7中的反渗透膜组件而被去除，然后通过反渗透装置7的出水口进入净水箱9中，处理完成。

本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于反渗透技术的水处理系统，其特征在于：包括按照水处理顺序依次连接的原水管、过滤处理单元、离子软化装置、反渗透装置和净水箱；所述过滤处理单元包括与其进水口与原水管连通的后置循环曝气池，所述后置循环曝气池的出水口与离子软化装置连通；

所述后置循环曝气池内纵向设置有两个相互平行且间隔的第一隔板和第二隔板，所述第一隔板和第二隔板之间构成上升内腔，所述第一隔板与后置循环曝气池内壁之间以及第二隔板与后置循环曝气池内壁之间分别构成下降外腔；所述后置循环曝气池的底部设置有导流结构，所述导流结构由两个相邻设置且均呈弧形凹面结构的凹腔组成，在两个凹腔之间构成向上升内腔方向延伸的锥状导向部；所述第一隔板与第二隔板的底端分别伸入凹腔内，并分别与凹腔的腔壁间隔开；

在凹腔之间的锥状导向部内壁中设置有防水电机，所述防水电机的输出轴伸入后置循环曝气池内并连接有旋转曝气头，所述旋转曝气头位于上升内腔的下端中，所述旋转曝气头的顶部转动连接有曝气输入管，所述曝气输入管远离旋转曝气头的一端连接有风机。

2.根据权利要求1所述的一种基于反渗透技术的水处理系统，其特征在于：所述旋转曝气头为柱状结构，并纵向设置在上升内腔中；所述旋转曝气头的外周侧设置有呈螺旋结构的导流凸起。

3.根据权利要求2所述的一种基于反渗透技术的水处理系统，其特征在于：所述上升内腔和下降外腔中均设置有生物填料。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种基于反渗透技术的水处理系统，其特征在于：所述过滤处理单元还包括连通在原水管与后置循环曝气池之间的前置过滤池；所述前置沉淀池与后置循环曝气池之间的连通口处设有过滤膜；所述前置沉淀池内设置有沿水流方向高度逐渐递增的多个溢流板件，相邻的两个溢流板件之间设有间隔；

所述溢流板件包括安装架、过滤拦截网、活性炭吸附柱和滤板，所述安装架纵向设置在前置过滤池内；所述安装架的左侧设置过滤拦截网，所述安装架的右侧设置滤板，并在滤板与过滤拦截网之间设置有多个活性炭吸附柱。

5.根据权利要求4所述的一种基于反渗透技术的水处理系统，其特征在于：所述安装架的顶部设置有伸入安装架内的冲洗头，所述冲洗头的进水端连接有水管，所述水管上连接有冲洗水泵。

6.根据权利要求1所述的一种基于反渗透技术的水处理系统，其特征在于：所述过滤处理单元还包括连通在后置循环曝气池与离子软化装置之间的保安过滤器。

7.根据权利要求4所述的一种基于反渗透技术的水处理系统，其特征在于：所述后置循环曝气池与保安过滤器之间还连通有超滤水箱。

8.根据权利要求1所述的一种基于反渗透技术的水处理系统，其特征在于：所述反渗透装置的出水口通过出水管与净水箱的进水口连通；所述净水箱上还设有排水管；所述反渗透装置上设置有高压泵，所述高压泵通过气管与反渗透装置连通。

9.一种基于反渗透技术的水处理系统的处理方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：原水通过原水泵输送至前置过滤池内，通过前置过滤池中多个溢流板件进行多级沉淀和过滤，并在溢流板件中活性炭吸附柱的吸附作用下对原水中中小分子物进行吸附，在进行多级过滤吸附后经过连通口内过滤膜进入后置循环曝气池中；

步骤S2：进入后置循环曝气池后，通过其底部的导流结构和旋转曝气头的曝气作用产生气提作用，使水体在在上升内腔和下降外腔来回的且经过生物填料的进行循环曝气，同时通过旋转曝气头上的导流凸起增强气提作用。

步骤S3：在后置循环曝气池内经过曝气的水体通过第一水泵进入超滤水箱中，经过超滤水箱处理的水体然后依次经过保安过滤器和离子软化装置进入反渗透装置中；

步骤S4：水体进入反渗透装置后，其中的工业污染物、重金属、细菌、病毒等大量混入水中的杂质通过反渗透装置中的反渗透膜组件而被去除，然后通过反渗透装置的出水口进入净水箱中，处理完成。

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