CN209934483U - 一种中水回用无机陶瓷膜处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种中水回用无机陶瓷膜处理装置，涉及水处理技术领域，包括无机陶瓷膜，无机陶瓷膜为双层膜结构，包括内膜和外膜，外膜为二氧化钛膜，内膜为三氧化二铝‑氧化锆复合膜结构。本实用新型的中水回用无机陶瓷膜处理装置可实现在线反冲，膜通量稳定，能有效承受0.4mp以下的反冲压力，可实现在线反冲，从而获得稳定的膜通量，克服了无机膜系统在水处理应用中价格高、易污染、膜通量小、设备庞大等问题，使无机陶瓷膜系统在水处理中应用成为可能。本实用新型的中水回用无机陶瓷膜处理装置中的无机陶瓷膜是专为污水处理设计的，其最大特点是膜通量大，其运行膜通量是有机膜10‑100倍，是普通多孔陶瓷膜的50‑10倍、机械强度高、耐污染、可实现在线反冲。

Description

一种中水回用无机陶瓷膜处理装置

技术领域

本实用新型涉及一种污水处理装置，特别涉及一种中水回用无机陶瓷膜处理装置，涉及水处理技术领域。

背景技术

“中水”一词是相对于上水〔给水〕、下水〔排水〕而言的。中水回用技术是指将小区居民生活废〔污〕水(沐浴、盥洗、洗衣、厨房、厕所)集中处理后，达到一定的标准回用于小区的绿化浇灌、车辆冲洗、道路冲洗、家庭坐便器冲洗等，从而达到节约用水的目的。

中水因用途不同有三种处理方式：1.一种是将其处理到饮用水的标准而直接回用到日常生活中，即实现水资源直接循环利用，这种处理方式适用于水资源极度缺乏的地区，但投资高，工艺复杂；2.另一种是将其处理到非饮用水的标准，主要用于不与人体直接接触的用水，如便器的冲洗，地面、汽车清洗，绿化浇洒，消防，工业普通用水等，这是通常的中水处理方式。3.工业上可以利用中水回用技术将达到外排标准的工业污水进行再处理，一般会加上软化器，RO，EDI/混床等设备使其达到软化水，纯化水，超纯水水平，可以进行工业循环再利用，达到节约资本，保护环境的目的。

按处理方法，中水处理工艺一般分为3种类型：1.物理处理法：膜滤法，适用于水质变化大的情况。采用这种流程的特点是：装置紧凑，容易操作，以及受负荷变动的影响小。膜滤法是在外力的作用下，被分离的溶液以一定的流速沿着滤膜表面流动，溶液中溶剂和低分子量物质、无机离子从高压侧透过滤膜进入低压侧，并作为滤液而排出；而溶液中高分子物质、胶体微粒及微生物等被超滤膜截留，溶液被浓缩并以浓缩形式排出。蒸发热法：适用于任何水质。采用这种流程的特点是：稳定性高，易于维护，使用寿命长，操作简单，不因水质波动而影响设备运行。蒸发热法是通过加热蒸发，使溶液在蒸发体内达到沸点情况下分离出纯水和盐类固体，纯水通过蒸汽形态冷凝为纯水，浓缩液经过不断循环蒸发形成盐类固体。纯水水质通过一系列过滤等措施可以达到中水回用。2.物理化学法：适用于污水水质变化较大的情况。一般采用的方法有：砂滤、活性炭吸附、浮选、混凝沉淀等。这种流程的特点是：采用中空纤维超滤器进行处理，技术先进，结构紧凑，占地少，系统间歇运行，管理简单。3.生物处理法：适用于有机物含量较高的污水。一般采用活性污泥法、接触氧化法(如图所示)、生物转盘等生物处理方法。或是单独使用，或是几种生物处理方法组合使用，如接触氧化+生物滤池；生物滤池+活性炭吸附；转盘十砂滤等流程。这种流程具有适应水力负荷变动能力强、产生污泥量少、维护管理容易等优点。

当前，由于一些国家和地区在过度地、毫无节制地开发水资源的同时，环境保护意识比较差，使地表水和地下水均受到了不同程度的污染，使原本具有良好水质的新鲜水供应受到限制；其次，待开发的新鲜水源离集中供水点距离较远，一次性投资费用高昂，这样一些缺水地区无力扩大供水能力。理到非饮用的程度，在此引出了中水概念。中水也就是将人们在生活和生产中用过的优质杂排水(不含粪便和厨房排水)、杂排水(不含粪便污水)以及生活污(废)水经集流再生处理后回用，充当地面清洁、浇花、洗车、空调冷却、冲洗便器、消防等不与人体直接接触的杂用水。因其水质指标低于城市给水中饮用水水质标准，但又高于污水允许排入地面水体排放标准，亦即其水质居于生活饮用水水质和允许排放污水水质标准之间，故取名为“中水”。

中水开发与回用技术得到了迅速发展，在美国、日本、印度、英国等国家(尤以日本为突出)得到了广泛的应用。这些国家均以本国度、区域的特点确定出适合其国情国力的中水回用技术，使中水回用技术越来越臻于完善。在中国，这一技术已受到各级政府及有关部门重视并对建筑中水回用做了大量理论研究和实践工作，在全国许多城市如深圳、北京、青岛、天津、太原等开展了中水工程的运行并取得了显著的效果。我国的国有工业企业和部分民企，比如污染严重和水资源利用较多的企业都建成了中水回用项目，为低碳生产和节能减排的国家级号召做出了贡献。

无机陶瓷膜也称GT膜，是以无机陶瓷原料经特殊工艺制备而成的非对称膜，呈管状或多通道状。陶瓷膜管壁密布微孔，在压力作用下，原料液在膜管内或膜外侧流动，小分子物质(或液体)透过膜，大分子物质(或固体颗粒、液体液滴)被膜截留从而达到固液分离、浓缩和纯化之目的。

在膜科学技术领域开发应用较早的是有机膜，这种膜容易制备、容易成型、性能良好、价格便宜，已成为应用最广泛的微滤膜类型。但随着膜分离技术及其应用的发展，对膜的使用条件提出了越来越高的要求，需要研制开发出极端条件膜固液分离系统，和有机膜相比，无机陶瓷膜具有耐高温、化学稳定性好，能耐酸、耐碱、耐有机溶剂、机械强度高，可反向冲洗、抗微生物能力强、可清洗性强、孔径分布窄，渗透量大，膜通量高、分离性能好和使用寿命长等特点。

无机陶瓷膜在水处理中应用最大的障碍主要有二个方面，其一是制造过程复杂，成本高，价格昂贵；其二是膜通量问题，只有克服膜污染并提高膜的过滤通量，才能真正推广应用到水处理的各个领域。由于材料本身的性能缺陷或制备过程中存在的一些实际问题，单一无机膜材料一般不能满足实际需要。

因此，如何在普通陶瓷膜研究的基础上，通过高科技改造，减少膜污染，大大提高膜通量，有效克服无机陶瓷膜在水处理中应用的主要问题，使无机陶瓷膜应用于水处理成为可能就成为该技术领域急需解决的技术难题。

实用新型内容

本实用新型的目的是在普通陶瓷膜研究的基础上，通过高科技改造，减少膜污染，大大提高膜通量，有效克服无机陶瓷膜在水处理中应用的主要问题，提供一种中水回用无机陶瓷膜处理装置，使无机陶瓷膜应用于水处理成为可能。

本实用新型的上述目的是通过以下技术方案实现的：

一种中水回用无机陶瓷膜处理装置，包括无机陶瓷膜，其特征在于：所述无机陶瓷膜为双层膜结构，包括内膜和外膜，所述外膜为二氧化钛膜，所述内膜为三氧化二铝-氧化锆复合膜结构。

优选地，所述无机陶瓷膜的膜层厚度为50-60μm。

优选地，所述无机陶瓷膜的膜孔径为0.01-0.5μm。

优选地，所述无机陶瓷膜的气孔率为44-46％。

优选地，所述无机陶瓷膜的过滤压力为1.0Mpa。

优选地，所述无机陶瓷膜的反冲压力为0.4Mpa以下。

有益效果：

本实用新型的中水回用无机陶瓷膜处理装置可实现在线反冲，膜通量稳定；由于复合陶瓷膜独特结构和机械性能，能有效承受0.4mp以下的反冲压力，可实现在线反冲，从而获得稳定的膜通量，克服了无机膜系统在水处理应用中价格高、易污染、膜通量小、设备庞大等问题，使无机陶瓷膜系统在水处理中应用成为可能。本实用新型的中水回用无机陶瓷膜处理装置中的无机陶瓷膜是专为污水处理设计的，其最大特点是膜通量大，其运行膜通量是有机膜10-100倍，是普通多孔陶瓷膜的50-10倍、机械强度高、耐污染、可实现在线反冲。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的中水回用无机陶瓷膜处理装置中无机陶瓷膜的结构示意图。

主要零部件名称

1多孔载体 2三氧化二铝-氧化锆复合膜

3二氧化钛膜 4通道

5无机陶瓷膜

具体实施方式

实施例1

如图1所示，是本实用新型实施例1的中水回用无机陶瓷膜处理装置中无机陶瓷膜的结构示意图，其中，1为多孔载体，2为三氧化二铝-氧化锆复合膜，3为二氧化钛膜，4为通道，5为无机陶瓷膜；本实用新型实施例1的中水回用无机陶瓷膜处理装置，包括无机陶瓷膜5，无机陶瓷膜5为双层膜结构，包括内膜三氧化二铝-氧化锆复合膜2和外膜二氧化钛膜3，多孔载体1；无机陶瓷膜5上设有若干个通道4，每个通道4的结构是：自外而内依次为外膜二氧化钛膜3、三氧化二铝-氧化锆复合膜2、多孔载体1；无机陶瓷膜的膜层厚度为50-60μm；无机陶瓷膜的膜孔径为0.01-0.5μm；无机陶瓷膜的气孔率为44-46％；无机陶瓷膜的过滤压力为1.0Mpa；无机陶瓷膜的反冲压力为0.4Mpa以下。

本实用新型实施例1的中水回用无机陶瓷膜处理装置中无机陶瓷膜的制备如下：在膜过滤层表面，通过溶胶-凝胶法制备二氧化钛(TiO2)溶胶，采用浸渍提拉法在陶瓷膜上涂敷纳米二氧化钛(TiO2)光催化材料，使陶瓷膜表面具有“自洁”功能，减缓有机物在膜表面积累和堵塞，一方面降低膜污染，另一方面提高陶瓷膜管强度和膜过滤通量，提高膜通量稳定性，使膜管机械性能更加优良；本实用新型的无机陶瓷膜采用整体复合技术，通过溶胶凝胶法，制备三氧化二铝-氧化锆(Al2O3-ZrO2)复合膜，由于含ZrO2材料与Al2O3、SiO2和TiO2等材料相比，具有更好的机械强度、化学耐久性和抗碱侵蚀等特性，本实用新型的无机陶瓷膜具有更强的机械强度和热稳定性，而且复合膜的孔径分布窄，呈单峰。

本实用新型的中水回用无机陶瓷膜处理装置可实现在线反冲，膜通量稳定；由于复合陶瓷膜的独特结构和机械性能，能有效承受0.4mp以下的反冲压力，可实现在线反冲，从而获得稳定的膜通量，克服了无机膜系统在水处理应用中价格高、易污染、膜通量小、设备庞大等问题，使无机陶瓷膜系统在水处理中应用成为可能。本实用新型的中水回用无机陶瓷膜处理装置中的无机陶瓷膜是专为污水处理设计的，其最大特点是膜通量大，其运行膜通量是有机膜10-100倍，是普通多孔陶瓷膜的50-10倍、机械强度高、耐污染、可实现在线反冲。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种中水回用无机陶瓷膜处理装置，包括无机陶瓷膜，其特征在于：所述无机陶瓷膜为双层膜结构，包括内膜和外膜，所述外膜为二氧化钛膜，所述内膜为三氧化二铝-氧化锆复合膜结构。

2.根据权利要求1所述的中水回用无机陶瓷膜处理装置，其特征在于：所述无机陶瓷膜的膜层厚度为50-60μm。

3.根据权利要求2所述的中水回用无机陶瓷膜处理装置，其特征在于：所述无机陶瓷膜的膜孔径为0.01-0.5μm。

4.根据权利要求3所述的中水回用无机陶瓷膜处理装置，其特征在于：所述无机陶瓷膜的气孔率为44-46％。

5.根据权利要求4所述的中水回用无机陶瓷膜处理装置，其特征在于：所述无机陶瓷膜的过滤压力为1.0Mpa。

6.根据权利要求5所述的中水回用无机陶瓷膜处理装置，其特征在于：所述无机陶瓷膜的反冲压力为0.4Mpa以下。

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