CN116495899A - 一种膜软化及除硬除硅装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种膜软化及除硬除硅装置，属于废水处理技术领域；所述膜软化及除硬除硅装置包括软化沉淀箱、过滤组件、排污装置，进液装置、反冲恒压器，所述软化沉淀箱通过过滤组件分隔形成过滤反冲区和产水区，软化沉淀箱沿过滤反冲区底部安装有排污装置，过滤反冲区安装有进液装置，箱体还连接有反冲恒压器，用于在连通后在反冲过程中恒定反冲压力，所述反冲恒压器上设置有与过滤反冲区连通的内反冲排口，内反冲排口上安装有反冲控制阀；本发明可实现排泥与过滤同时进行，提高了有效过滤时间和系统产水效率。此外，还可实现重力恒压反冲洗，且恒压控制压力可依据运行情况调整，解决了传统柱式超微滤膜组件依靠动力设备反洗的问题，减少系统能耗和水的消耗。

Description

一种膜软化及除硬除硅装置

技术领域

本发明涉及一种膜软化及除硬除硅装置，属于废水处理技术领域。

背景技术

软化是水处理当中必须的一种处理手段，用于减少一些钙镁等易结垢离子，从而保证用水设施或浓缩回用设备的使用寿命。常用的软化方法有离子交换、化学沉淀软化法等，传统化学沉淀软化法即通过向水中投加一些药剂，使钙镁等从水中析出，再通过沉淀等措施使泥水分离，泥最终形成固废，软水则进入后续工段，直接回用或再处理后回用。化学软化沉淀法中的常用设备为沉淀池，如平流沉淀池、竖流沉淀池、辐流沉淀池、高效沉淀池等，通过重力沉淀达到泥水分离目的。重力沉淀受重力与浮力的双重影响，对一些细小絮体的去除率较低，从而也使软化除硅效果降低。

目前，大多过滤器采用底部重力排泥，由于短流作用，则很难保证所有膜表面全被反冲水冲刷，排泥时具有反冲效果，但同时不能实现过滤功能，严重影响了过滤时间和产水效率,大幅增加了系统能耗和水的消耗。

发明内容

为了克服背景技术中存在的问题，本发明提出一种膜软化及除硬除硅装置，该装置可克服重力沉淀对细小絮体去除率低的问题；可实现排泥与过滤同时进行，提高了有效过滤时间，和系统产水效率；可实现增强软化、污泥浓缩及产水水质稳定的目标。此外，还可实现重力恒压反冲洗，且恒压控制压力可依据运行情况调整，解决了传统柱式超微滤膜组件依靠动力设备反洗的问题，大幅度减少系统能耗和水的消耗。

为了克服背景技术中存在的问题，为解决上述问题，本发明通过如下技术方案实现：

所述膜软化及除硬除硅装置包括软化沉淀箱、过滤组件、排污装置，进液装置、反冲恒压器，所述软化沉淀箱通过过滤组件分隔形成过滤反冲区和产水区，软化沉淀箱沿过滤反冲区底部安装有排污装置，过滤反冲区安装有进液装置，箱体还连接有反冲恒压器，用于在连通后在反冲过程中恒定反冲压力。

优选地，所述过滤组件包括超微滤膜、膜支撑板，所述膜支撑板水平安装于软化沉淀箱内部，膜支撑板将软化沉淀箱上下两侧分隔成产水区和过滤反冲区，膜支撑板上均布开口，开口上沿过滤反冲区安装超微滤膜，超微滤膜内腔口对应产水区。

优选地，所述膜支撑板上安装有连通过滤反冲区的排气管，排气管上安装排气阀。

优选地，所述软化沉淀箱底部形成锥形的泥斗，排污装置包括对接至泥斗底部的排污管，排污管上安装有排泥泵和污泥排放阀。

优选地，所述进液装置包括预反应水箱、进水管、软化提升泵、管道混合器，所述预反应水箱内部安装有混合搅拌机、预反应水箱连接有延伸至过滤反冲区的进水管，进水管上安装有软化提升泵和管道混合器。

优选地，所述管道混合器上还安装有连通至排污管的污泥回流管，污泥回流管上安装有污泥回流阀。

优选地，所述过滤反冲区内部安装有伞形的进水挡水板，进水管延伸至进水挡水板底部，且出水口竖直向上对应进水挡水板。

优选地，所述产水区安装有产水中心筒，产水中心筒顶部敞口，且沿敞口边沿设置有出水堰，产水中心筒连接有出水管。

优选地，所述反冲恒压器上设置有与过滤反冲区连通的内反冲排口，内反冲排口上安装有反冲控制阀，反冲恒压器沿内反冲排口对向一侧沿不同高度位置至少设置有两个外反冲排口。

优选地，所述产水区安装有用于控制反冲控制阀关闭和开启的液位计。

本发明的有益效果为：

本发明将化学软化沉淀、超微滤膜组件及污泥回流技术相结合，在同一个装置内部，可实现增强软化、污泥浓缩及产水水质稳定的目标，污泥固含量可达到8%以上，产水浊度≤0.5、满足RO进水要求，产水总硬度＜10ppm。设备形式可单套，也可多套并联，多套并联时可实现同步反冲和过滤功能；

本发明可实现排泥与过滤同时进行，提高了有效过滤时间和系统产水效率。此外，还可实现重力恒压反冲洗，且恒压控制压力可依据运行情况调整，解决了传统柱式超微滤膜组件依靠动力设备反洗的问题，大幅度减少系统能耗和水的消耗。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明带污泥回流功能实施示意图；

图3为本发明单套装置俯视图；

图4为本发明多套并联装置俯视图；

图5为本发明多套并联装置主视图；

图6为本发明整体系统图。

图中：1、软化沉淀箱；2、过滤组件；3、进水管；4、出水管；5、产水中心筒；6、排泥泵；7、排泥口；8、反冲恒压器；9A、内反冲排口；9B、外反冲排口；10、反冲控制阀；11、排气阀；12、出水堰；13、液位计；14、进水挡水板；15、人孔；16、膜支撑板；17、污泥回流阀；18、污泥排放阀；19、管道混合器，20、软化提升泵；21、预反应水箱；22、混合搅拌机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本申请作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本申请，但不对本申请的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本申请的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例可以与其他实施例相结合。

膜软化及除硬除硅装置包括软化沉淀箱1、过滤组件2、排污装置，进液装置、反冲恒压器8，所述软化沉淀箱1通过过滤组件2分隔形成过滤反冲区和产水区，软化沉淀箱1沿过滤反冲区底部安装有排污装置，过滤反冲区安装有进液装置，箱体还连接有反冲恒压器8，用于在连通后在反冲过程中恒定反冲压力。

结合图1所示，软化沉淀箱1通过过滤组件2分隔形成过滤反冲区和产水区，水源首先进入到过滤反冲区，在过滤反冲区中经过滤组件2；过滤反冲区中沿过滤组件2覆盖位置形成进液过滤区，进液过滤区底部为反冲缓冲区。过滤组件2包括超微滤膜、膜支撑板16，所述膜支撑板16水平安装于软化沉淀箱1内部，膜支撑板16将软化沉淀箱1上下两侧分隔成产水区和过滤反冲区，膜支撑板16上均布开口，开口上沿过滤反冲区安装超微滤膜，超微滤膜内腔口对应产水区。超微滤膜过滤过程中不受重力沉淀时浮力与重力差的影响，同时，也不受重力沉淀时布水与出水间短流影响。装置在重力沉降功能的基础上，增加超微滤膜过滤，并将二者有机结合在一起。膜支撑板16上安装有连通过滤反冲区的排气管，排气管上安装排气阀11，排气管用于排除装置内部的空气，排气管顶端宜高于产水区液面，高差d不低于100mm。过滤反冲区主要用于进水分布、膜过滤及颗粒的自由沉降。此外，产水区主要用于清液储存及外送，并同时作为反冲液的储存区。

具体地，超微滤膜可以为中空纤维膜、管式膜、袋式膜或平板膜，可以为单根、单块，也可先集成为圆形、矩形、方形、三角形等膜组后再安装于膜支撑板16上。安装方式可以为螺栓、卡扣、卡圈等机械安装方式。超微滤膜可采用PP、PTFE、PVDF、ECTFE等多种可成膜材质，优选PTFE、ECTFE材质。

所述软化沉淀箱1底部形成锥形的泥斗，排污装置包括对接至泥斗底部的排污管，排污管上安装有排泥泵6和污泥排放阀18，在本实施例中，沿污泥排出方向依次安装排泥泵6和污泥排放阀18，即排泥泵6在前端，污泥排放阀18在后端。泥斗主要作用是储泥，颗粒在此区域内逐渐沉聚并增浓，该区域内固含量逐渐升高，当达到一定时间后，高浓污泥通过排泥管，并经排泥泵6抽吸外送。采用泵吸式排泥，过滤器本身即污泥中转池，节省附属设施。人孔15设于装置中下部、泥斗上方。

在其他实施例中，泥斗为锥形，锥边与水平夹角A≥10°，优选20°-50°，可根据物料性质选择。底部锥台直径与进水挡水板14圆锥直径相适应，通常g≤m，且不小于100mm。

所述进液装置包括预反应水箱21、进水管3、软化提升泵20、管道混合器19，所述预反应水箱21内部安装有混合搅拌机22、预反应水箱21连接有延伸至过滤反冲区的进水管3，进水管3上安装有软化提升泵20和管道混合器19。

在其他实施例中，如图6所示，采用适用的软化除硅药剂，使待处理离子从水中析出；污泥循环提高料液污泥浓度，强化化学反应过程，加强混凝效果，从而促使易结垢离子进一步从水中析出；超微滤膜过滤可将水中的悬浮物几乎全部截留，截留率达到99.9%以上，产水浊度小于0.5NTU，从而杜绝已析出胶体或颗粒随水流出的可能性。

在其他实施例中，管道混合器19上还安装有连通至排污管的污泥回流管，污泥回流管上安装有污泥回流阀17，设有污泥回流管，并与进水管3通过管道混合器19相连。回流的污泥与原液混合后一同进入装置内，再次进入过滤沉淀过程。回流污泥可提高进液过滤区污泥浓度，强化化学反应过程，提升对硬度、二氧化硅的同步去除效果。污泥回流管及污泥排放管上分别安装有污泥回流阀17和污泥排放阀18，并通过自动设置实现排放和回流。

所述过滤反冲区内部安装有伞形的进水挡水板14，进水管3延伸至进水挡水板14底部，且出水口竖直向上对应进水挡水板14。在本实施例中，可实现过滤与排泥同步进行的功能。主要实现方式为：进液采用向上的方向进液，进液对泥斗不会产生冲击，保证污泥浓度。同时，进液口向上，并通过进水档水板后反四周反射，有效缓和进液强度，加强沉降性能。另外，过滤与排泥同时进行，可有效延长过滤时间，提升系统运行效率。进水挡水板14主要起到缓冲进液强度，改变水流方向、均匀布水及加强颗粒沉降的作用。

在其他实施例中，挡水板宜采用圆锥形或圆台形，进水口与圆锥或圆台中心正对，距离n在100-400mm之间，宜为200-300mm。圆锥或圆台底部直径m为进水管33直径的2-3倍。进水管33内水流速度宜为1-3m/s，优选1.5-2m/s。锥边与水平夹角B≤45°，优选为15°-30°。

如图1-2、图5-6所示，所述反冲恒压器8上设置有与反冲缓冲区连通的内反冲排口9A，内反冲排口9A上安装有反冲控制阀10，反冲缓冲区主要用于防止反冲对泥斗中污泥的挠动。反冲恒压器8沿内反冲排口对向一侧沿不同高度位置至少设置有两个外反冲排口9B。具体地，反冲恒压器8内部为反冲恒压区，反冲恒压区还包含外反冲排口9B，该区域主要用于恒定反冲压力，防止反冲力过大或过小对膜造成损伤或反冲力度不足问题。

具体地，产水区安装有产水中心筒5，产水中心筒5可为圆形或方形，产水中心筒5顶部敞口，且沿敞口边沿设置有出水堰12，产水中心筒5连接有出水管4，可实现重力恒压反冲功能，该功能可有效保护超微滤膜使用寿命。具体实现方式为：设有反冲恒压区，且产水区采用三角堰出水。反冲恒压区可与膜软化沉淀装置合建，也可分建。当合建时，反冲控制阀10宜采用插板阀类，当分建时，反冲控制阀10宜采用管路用阀。不论是合建还是分建，出水堰12与外反冲排口9B之间的竖向距离b恒定，一般控制在2-5m，优选3-4m。清水区液位高度e需满足反冲用水需求，不高于1m，优选为300-700mm。反冲恒压区宜采用敞口或设通气孔方式，即与大气相接。反冲水到达该区域后，因该区域与大气相接，则反冲液下降势能消除，有效保障反冲压差。内反冲排口9A设在过滤组件2下端，反冲缓冲区范围内，可有效保证所有膜表面均被反冲水冲刷。外反冲排口9B设有多个，可根据实际情况进行压力调整。

在其他实施例中，为有效缩短装置高度，反冲缓冲区高度不宜过长，过滤组件2底端与锥斗顶端距离a宜在200-300mm之间，不高于500mm；为保证反冲强度，使重力反冲过程可在10-20s之间完成，外反冲排口9B设计流速宜低于2m/s，优选0.5-1.0m/s。产水区超高f宜为300-500mm。产水管4内流速宜低于2m/s，优选0.5-1.0m/s。产水中心筒5内流速宜低于0.5 m/s。产水区安装有用于控制反冲控制阀10关闭和开启的液位计13。

在其他实施例中，软化沉淀箱1外形可方圆形或方形，适用于多套并联方式，（详见图4和图5所示），多套并联方式可实现系统同步反冲和过滤功能。装置采用正压过滤方式，可根据不同情况，设定不同压力，从而满足不同领域物料的软化除硅功能。正压压力在0-0.6mPa以内，从而实现高通量运行，在具体实施过程中，产水通量可达到100-1000LMH。

本发明的工作过程：在预反应水箱21内部，软化药剂与待处理液在搅拌机的作用下充分混合反应，使易结垢离子从废液中析出形成颗粒。待处理液经泵提升，经进液管，并通过管道混合器19与回流污泥混合后进入过滤器内部，经进水挡水板14反射布水后，重颗粒向下落入泥斗，其它颗粒随水流向过滤膜表面，水及溶解性离子从膜表面透过，并经膜内管聚集后流至产水区；颗粒、胶体等被截留在过滤膜表面，并逐渐富集成饼状，当达到过滤时间，进水泵关闭，反冲控制阀10打开，罐内压力外泄，产水区清液自上而下，从膜管内部倒流出，对膜表面形成冲刷，将膜表面富集的泥饼冲下来，泥饼掉落至泥斗当中。当液位计13到达设定液位，反冲控制阀10关闭，反冲过程停止，进液及过滤再次启动。根据污泥富集情况，定期打开污泥排放阀18，外排污泥。在过滤过程中，尤其是初始进液及反冲后进液过程中，料液中会将一些空气带入装置内部，空气富集后通过排气管及其上的排气阀11进行排气。

本发明将化学软化沉淀、超微滤膜组件及污泥回流技术相结合，在同一个装置内部，可实现增强软化、污泥浓缩及产水水质稳定的目标，污泥固含量可达到8%以上，产水浊度≤0.5、满足RO进水要求，产水总硬度＜10ppm。设备形式可单套，也可多套并联，多套并联时可实现同步反冲和过滤功能。

本发明可实现排泥与过滤同时进行，提高了有效过滤时间，和系统产水效率，此外，还可实现重力恒压反冲洗，且恒压控制压力可依据运行情况调整，解决了传统柱式超微滤膜组件依靠动力设备反洗的问题，大幅度减少系统能耗和水的消耗。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种膜软化及除硬除硅装置，其特征在于：所述膜软化及除硬除硅装置包括软化沉淀箱（1）、过滤组件（2）、排污装置，进液装置、反冲恒压器（8），所述软化沉淀箱（1）通过过滤组件（2）分隔形成过滤反冲区和产水区，软化沉淀箱（1）沿过滤反冲区底部安装有排污装置，过滤反冲区安装有进液装置，箱体还连接有反冲恒压器（8），用于在连通后在反冲过程中恒定反冲压力。

2.根据权利要求1所述的一种膜软化及除硬除硅装置，其特征在于：所述过滤组件（2）包括超微滤膜、膜支撑板（16），所述膜支撑板（16）水平安装于软化沉淀箱（1）内部，膜支撑板（16）将软化沉淀箱（1）上下两侧分隔成产水区和过滤反冲区，膜支撑板（16）上均布开口，开口上沿过滤反冲区安装超微滤膜，超微滤膜内腔口对应产水区。

3.根据权利要求2所述的一种膜软化及除硬除硅装置，其特征在于：所述膜支撑板（16）上安装有连通过滤反冲区的排气管，排气管上安装排气阀（11）。

4.根据权利要求1或3所述的一种膜软化及除硬除硅装置，其特征在于：所述软化沉淀箱（1）底部形成锥形的泥斗，排污装置包括对接至泥斗底部的排污管，排污管上安装有排泥泵（6）和污泥排放阀（18）。

5.根据权利要求4所述的一种膜软化及除硬除硅装置，其特征在于：所述进液装置包括预反应水箱（21）、进水管（3）、软化提升泵（20）、管道混合器（19），所述预反应水箱（21）内部安装有混合搅拌机（22）、预反应水箱（21）连接有延伸至过滤反冲区的进水管（3），进水管（3）上安装有软化提升泵（20）和管道混合器（19）。

6.根据权利要求5所述的一种膜软化及除硬除硅装置，其特征在于：所述管道混合器（19）上还安装有连通至排污管的污泥回流管，污泥回流管上安装有污泥回流阀（17）。

7.根据权利要求5或6所述的一种膜软化及除硬除硅装置，其特征在于：所述过滤反冲区内部安装有伞形的进水挡水板（14），进水管（3）延伸至进水挡水板（14）底部，且出水口竖直向上对应进水挡水板（14）。

8.根据权利要求7所述的一种膜软化及除硬除硅装置，其特征在于：所述产水区安装有产水中心筒（5），产水中心筒（5）顶部敞口，且沿敞口边沿设置有出水堰（12），产水中心筒（5）连接有出水管（4）。

9.根据权利要求1或7所述的一种膜软化及除硬除硅装置，其特征在于：所述反冲恒压器（8）上设置有与过滤反冲区连通的内反冲排口（9A），内反冲排口（9A）上安装有反冲控制阀（10），反冲恒压器（8）沿内反冲排口（9A）对向一侧沿不同高度位置至少设置有两个外反冲排口（9B）。

10.根据权利要求9所述的一种膜软化及除硬除硅装置，其特征在于：所述产水区安装有用于控制反冲控制阀（10）关闭和开启的液位计（13）。