CN213865846U - 一种膜过滤浓水处理装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种膜过滤浓水处理装置，处理装置包括具有进水口、产水出口以及浓水出口的膜组件，与膜组件的进水口相连通的进水管，与膜组件的产水出口相连通的出水管；其中，处理装置还包括进水口与膜组件的浓水出口相连通的臭氧反应组件、进水口与臭氧反应组件的出水口相连通的活性炭组件；活性炭组件的出水口与进水管和/或膜组件的进水口相连通。通过本实用新型的膜过滤浓水处理装置，能将产生的浓水进入臭氧活性炭工艺处理后再次进入纳滤/反渗透膜进行循环处理，提高纳滤/反渗透产水率。
Description
技术领域
本实用新型属于饮用水处理技术领域，具体涉及一种膜过滤浓水处理装置。
背景技术
随着原水污染加重及人们对高品质水的需求，深度水处理技术得到很大发展，膜技术在水深度处理中起着关键的作用；膜技术是通过物理的方法来实现固液分离，其既能有效的去处污染物质，而且不会带来新的有害副产物；膜本身具有良好的热稳定性和化学稳定性，所以膜技术在水处理中有着广阔的应用前景。水处理中根据压力大小和膜孔大小将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜；纳滤/反渗透膜不仅能有效截留的分子量较小的有机物，还能够截留大部分无机盐离子。因此，在饮用水深度处理工艺中得到了大量的应用。
但纳滤/反渗透膜在产净水的同时将会产生较大比例的浓水，而该部分浓水通常得不到有效利用，从而使得很大一部分水资源遭到浪费，浓水最大特点就是有机物含量高。专利CN103241805A和专利CN203315872U提出了纳滤工艺，但均未对浓水进行处理。另一方面，纳滤浓水有机物含量较高，不处理直接循环会加快纳滤/反渗透膜污染速率，使得膜通量下降。
发明内容
本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种膜过滤浓水处理装置，能将产生的浓水经过臭氧活性炭工艺处理后再次进入膜组件进行循环处理，从而提高了水资源的利用率，也提高了膜组件的产水率。
为解决上述技术问题，本实用新型采取如下技术方案：
本实用新型提供一种膜过滤浓水处理装置，包括具有进水口、产水出口以及浓水出口的膜组件，与所述的膜组件的进水口相连通的进水管，与所述的膜组件的产水出口相连通的出水管；其中，所述的处理装置还包括进水口与所述的膜组件的浓水出口相连通的臭氧反应组件、进水口与所述的臭氧反应组件的出水口相连通的活性炭组件；所述的活性炭组件的出水口与所述的进水管和/或所述的膜组件的进水口相连通。
优选地，所述的处理装置还包括安装在所述的进水管上的第一泵。待处理的水可以通过第一泵打入膜过滤浓水处理装置。
优选地，所述的膜组件中的过滤膜为纳滤膜和/或反渗透膜。纳滤/反渗透膜不仅能有效截留分子量较小的有机物，还能够截留大部分无机盐离子。
优选地，所述的处理装置还包括分别与所述的膜组件的浓水出口以及所述的臭氧反应组件的进水口相连通的第一储水容器。第一储水容器可以暂时存放一定量的膜组件产生的浓水，从而使得浓水进入臭氧反应组件时流量更加稳定可控。
进一步优选地，所述的处理装置还包括分别与所述的膜组件的浓水出口以及所述的第一储水容器的上部相连通的第一连通管、分别与所述的第一储水容器的下部以及所述的臭氧反应组件的进水口相连通的第二连通管。
更进一步优选地，所述的处理装置还包括安装在所述的第二连通管上的第二泵、与所述的第一储水容器的上部相连通的第一溢流管。第二泵可以将第一储水容器中的水打入臭氧反应组件。第一溢流管可以将第一储水容器中超过一定水位的水导流出来，防止第一储水容器中水位过高甚至装满第一储水容器后反流进第一连通管。
优选地，所述的臭氧反应组件包括具有进水口和出水口的臭氧接触塔、第一空压机、一端与所述的第一空压机相连通的第一进气管、与所述的第一进气管的另一端相连通的臭氧发生器、两端分别与所述的臭氧发生器以及所述的臭氧接触塔相连通的第二进气管。
进一步优选地，所述的臭氧反应组件还包括安装在所述的第一进气管上的压力表。可以通过压力表实时了解第一空压机产生的空气压力情况。
更进一步优选地，所述的进水口设置在所述的臭氧接触塔的下部，所述的出水口设置在所述的臭氧接触塔的上部，所述的第二进气管与所述的臭氧接触塔的下部相连通。通过从下部进入上部流出的流向，可以使待处理的水与臭氧充分接触，更好地增强反应效果。
臭氧接触塔中的臭氧是由臭氧发生器产生的。第一空压机将气体（空气/O2）鼓入臭氧发生器，通过高压放电将气体中O2转化成O3，然后将O3通入臭氧接触塔（9），再与待处理的水充分反应。
优选地，所述的活性炭组件包括具有位于上部的进水口和位于下部的出水口的活性炭柱、与所述的活性炭柱的下部通过第三进气管相连通的第二空压机、与所述的活性炭柱的出水口相连通的第二储水容器，所述的第二储水容器与所述的活性炭柱的下部相连通。
进一步优选地，所述的第二储水容器与所述的活性炭柱的连接处位于所述的活性炭柱的出水口的下方。第二储水容器设置于活性炭柱的出水口下方，可以利用重力和水压的作用更方便地集水。
更进一步优选地，所述的处理装置还包括分别与所述的臭氧反应组件的出水口以及所述的活性炭柱的进水口相连通的第三连通管、分别与所述的活性炭柱的出水口以及所述的第二储水容器的上部相连通的第四连通管、分别与所述的第二储水容器的下部以及所述的活性炭柱的下部相连通的第五连通管、与所述的第二储水容器的上部相连通的第二溢流管、安装在所述的第五连通管上的第三泵、一端与所述的活性炭柱的出水口和/或所述的第四连通管相连通的第六连通管，所述的第六连通管的另一端与所述的进水管和/或所述的膜组件的进水口相连通。第二溢流管可以将第二储水容器中超过一定水位的水导流出来，防止第二储水容器中水位过高甚至装满。
优选地，所述的活性炭组件中活性炭的填充高度为1~2m，所述的活性炭采用颗粒活性炭。
本实用新型将纳滤/反渗透、臭氧处理、活性炭处理过程通过改进进行连用。由于纳滤/反渗透浓水有机物含量高，而有机物含量高有利于活性炭工艺的微生物生长，提高活性炭工艺处理能力。臭氧工艺能将不利于活性炭工艺处理的大分子量有机物氧化为有利活性炭工艺吸附及有利于活性炭表面微生物降解的中小分子量有机物，对有机物有较高的去除率。浓水通过臭氧活性炭工艺处理后，有机物大大降低，进入膜组件后不但可以提高膜的产水率，还减缓了膜污染。另一方面，由于臭氧进入水中生成O2，提高了水中溶解氧的含量，有利于活性炭工艺中微生物的生长。通过对浓水的处理，能够使得部分浓水经过处理再次利用，对节约水资源有重要的意义。
由于以上技术方案的实施，本实用新型与现有技术相比具有如下优势：
本实用新型提供的膜过滤浓水处理装置，能够有效提高水资源利用率。经过臭氧-活性炭工艺处理后，有机物浓度大大降低，不但提高了膜的产水率，还有效减缓了膜污染。
附图说明
图1处理装置结构示意图；
图2臭氧活性炭对浓水CODMn的去除图；
图3臭氧活性炭对浓水TOC的去除图；
图4臭氧活性炭对浓水UV254的去除图。
其中：1.第一泵；2.膜组件；3.出水管；4.第一储水容器；5.第一空压机；6.压力表；7.臭氧发生器；8.第二泵；9.臭氧接触塔；10.活性炭柱；11.第二空压机；12.第三泵；13.第二储水容器；14.进水管；15.第一连通管；16.第二连通管；17.第一溢流管；18.第一进气管；19.第二进气管；20.第三进气管；21.第三连通管；22.第四连通管；23.第五连通管；24.第二溢流管；25.第六连通管。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作进一步描述。但本实用新型并不限于以下实施例。实施例中采用的实施条件可以根据具体使用的不同要求做进一步调整，未注明的实施条件为本行业中的常规条件。本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本实用新型提供的膜过滤浓水处理装置结构示意图如图1所示，处理装置主要包括膜组件2、第一储水容器4、臭氧反应组件、活性炭组件和第二储水容器13几个部分。膜组件2上有进水口和出水口，分别对应连通的为进水管14和出水管3。膜组件上还有浓水出口，主要通过第一连接管15与第一储水容器4连通。第一储水容器4通过第二连通管16与臭氧反应组件连通，臭氧反应组件又通过第三连通管21与活性炭组件连通，活性炭组件通过第四连通管22与第二储水容器13连通。
在进水管14上还安装有第一泵1，待处理的水可以通过第一泵1打入膜组件2内。膜组件2中的过滤膜为纳滤膜和/或反渗透膜，纳滤/反渗透膜不仅能有效截留分子量较小的有机物，还能够截留大部分无机盐离子。在膜组件2的浓水出口处设有第一连通管15，第一连通管15连接于膜组件2的上部，第一连通管15的另一端与第一储水容器4的上端相连通。第一储水容器4可以暂时存放一定量的通过膜组件2的浓水。
在第一储水容器4的下部还连接着第二连通管16，第二连通管16一端与第一储水容器4的下部连通，另一端与臭氧反应组件的进水口相连通。在第一储水容器4的上部还设有第一溢流管17，第一溢流管17与第一储水容器4连通，可以将第一储水容器4中超过一定水位的水导流出来，防止第一储水容器4中水位过高甚至装满第一储水容器4后反流进第一连通管15。在第二连通管16上还设有第二泵8，第二泵8可以将第一储水容器4中的水打入臭氧反应组件。
臭氧反应组件包括臭氧接触塔9，臭氧接触塔9具有进水口和出水口。进水口设置在臭氧接触塔9的下部，出水口设置在臭氧接触塔9的上部。通过从下部进入上部流出的过滤过程，可以将待处理的水与臭氧充分接触，更好地增强反应效果。
在臭氧接触塔9的下部还设置有第二进气管19；第二进气管19一端与臭氧接触塔9连通，另一端与臭氧发生器7连通；臭氧发生器7的另一端还设置有第一进气管18，第一进气管18的另一端与第一空压机5连通。第一进气管18上还安装有压力表6，可以通过压力表6实时了解第一空压机5产生的空气压力情况。
臭氧接触塔9中的臭氧是由臭氧发生器7产生的。第一空压机5将气体（空气/O2）鼓入臭氧发生器7，通过高压放电将气体中O2转化成O3，然后将O3通入臭氧接触塔9，再与待处理的水充分反应。
活性炭组件包括具有位于上部的进水口和位于下部的出水口的活性炭柱10，臭氧反应组件的臭氧接触塔9的出水口通过第三连通管21与活性炭组件的活性炭柱10的进水口连通。活性炭组件中活性炭柱10内的活性炭的填充高度为1~2m，活性炭采用颗粒活性炭。第三进气管20一端与活性炭柱10的下部相连通，另一端与第二空压机11连通。活性炭柱10的出水口还连接着第四连通管22，第四连通管22的一端与出水口连通，另一端与第二储水容器13的上部连通。第二储水容器13的下部还与第五连通管23相连通，第五连通管23的另一端与活性炭柱10的下部相连通，在第五连通管23上还安装有第三泵12，从而可以利用第二储水容器13内的水对活性炭柱10进行反冲洗，并且，第五连通管23在活性炭柱10上的连接处位于第四连通管22在活性炭柱10上的连接处的下方，从而能够更全面的对活性炭柱10进行反冲洗。
在第二储水容器13的上部还设有第二溢流管24，第二溢流管24与第二储水容器13连通，用于排出超出水位的水。
与活性炭柱10的出水口连通的第四连通管22上，还连通有第六连通管25，第六连通管25的另一端与进水管14和/或膜组件2的进水口相连通。
根据上述的膜过滤浓水处理装置进行浓水处理，提供了一种膜过滤浓水处理方法，可以处理的待处理水为超滤工艺出水、臭氧活性炭工艺出水、砂滤工艺出水中的一种或多种。具体过程如下：
（1）将待处理水经过第一泵1打入膜组件2，膜组件2进行过滤得到产水和浓水，产水通过出水管3排出，浓水通过第一连通管15流入第一储水容器4。
（2）将第一储水容器4中的浓水通过第二连通管16及第二泵8打入臭氧接触塔9，进行臭氧氧化处理；臭氧接触塔9中的臭氧来自于臭氧发生器7，是通过第一空压机5将空气打入臭氧发生器7，通过高压放电产生臭氧，然后通过第二进气管19鼓入臭氧接触塔9。
（3）将氧化处理后的水通过第三连通管21流入活性炭柱10，经过活性炭吸附处理；
（4）将吸附处理后的水再次通入膜组件2中，再次进行过滤过程；另外，还有一部分吸附处理后的水通过第四连通管22流入第二储水容器13，以备后续对活性炭柱10的反冲洗使用。
在步骤（2）臭氧氧化处理的过程中，臭氧的投加量为每升水加入0.5~2.5mg臭氧。同时，为了对活性炭柱（10）进行保护，可以间隔5~7天采用吸附处理后的水对活性炭进行反冲洗。
下面结合附图，对浓水处理的结果进行测试与分析。附图中所述的取样次数是指时间间隔为2h进行一次取样测试。其中，进行CODMn测试时，采用酸性高锰酸钾滴定法，具体操作参考《生活饮用水卫生标准》（GB5749－2006）。进行TOC测试时，使用的仪器为Aurora1030W总有机碳分析仪，在预先采用0.45μm滤膜过滤的条件下进行测试。进行UV254测试时，使用的仪器为Evolution 300紫外分光光度计 ，在紫外吸收波长为254nm条件下进行测试。
如图2所示，待处理水进水时的CODMn为1.8~3.1mg/L，经过膜组件过滤后得到的浓水为5.9~7.7mg/L，经过臭氧活性炭工艺处理后，活性炭出水的CODMn降低到1.3~2.1mg/L。臭氧活性炭工艺对CODMn平均去除率为76.7%。表1为臭氧活性炭对浓水CODMn的去除情况数据表。
表1 臭氧活性炭对浓水CODMn的去除情况数据表
| 取样次数 | 待处理进水mg/L | 膜过滤后浓水mg/L | 臭氧-活性炭出水mg/L | 去除率% |
| 1 | 2.3 | 6.43 | 1.76 | 72.62830482 |
| 2 | 2.1 | 7.21 | 1.34 | 81.4147018 |
| 3 | 2.4 | 6.88 | 1.77 | 74.27325581 |
| 4 | 2.6 | 6 | 1.54 | 74.33333333 |
| 5 | 1.9 | 7.21 | 1.27 | 82.38557559 |
| 6 | 2.1 | 7.7 | 2.11 | 72.5974026 |
| 7 | 2.4 | 6.7 | 1.87 | 72.08955224 |
| 8 | 2.5 | 7.2 | 1.45 | 79.86111111 |
| 9 | 2.2 | 7 | 1.23 | 82.42857143 |
| 10 | 3.1 | 5.9 | 1.59 | 73.05084746 |
| 11 | 2.1 | 6.6 | 1.77 | 73.18181818 |
| 12 | 1.8 | 6.2 | 1.45 | 76.61290323 |
| 13 | 2.2 | 7.1 | 1.34 | 81.12676056 |
| 14 | 2.6 | 7.7 | 1.56 | 79.74025974 |
| 15 | 2.2 | 6.5 | 1.62 | 75.07692308 |
如图3所示，待处理水进水时的TOC为1.9~3.3mg/L，进过膜组件过滤后得到的浓水为4.9~7.1mg/L，经过臭氧活性炭工艺处理后，活性炭出水的TOC降低到1.2~2.1mg/L。臭氧活性炭工艺对TOC平均去除率为73.6%。表2为臭氧活性炭对浓水TOC的去除情况数据表。
表2 臭氧活性炭对浓水TOC的去除情况数据表
| 取样次数 | 待处理进水mg/L | 膜过滤后浓水mg/L | 臭氧-活性炭出水mg/L | 去除率% |
| 1 | 3.1 | 5.4 | 2.1 | 61.11111111 |
| 2 | 2.9 | 6.2 | 1.82 | 70.64516129 |
| 3 | 3.3 | 6.4 | 1.32 | 79.375 |
| 4 | 2.6 | 6.8 | 1.54 | 77.35294118 |
| 5 | 2.6 | 7.1 | 1.47 | 79.29577465 |
| 6 | 3.2 | 5.6 | 1.64 | 70.71428571 |
| 7 | 2.1 | 5.7 | 1.23 | 78.42105263 |
| 8 | 2.7 | 5.3 | 1.17 | 77.9245283 |
| 9 | 2.4 | 5.9 | 1.88 | 68.13559322 |
| 10 | 1.9 | 5.5 | 1.54 | 72 |
| 11 | 3.2 | 4.9 | 1.37 | 72.04081633 |
| 12 | 3.1 | 5.2 | 1.55 | 70.19230769 |
| 13 | 2.6 | 6.4 | 1.62 | 74.6875 |
| 14 | 2.1 | 5.9 | 1.57 | 73.38983051 |
| 15 | 2.5 | 6.2 | 1.28 | 79.35483871 |
如图4所示，待处理水进水时的UV254为0.042~0.072cm-1，进过膜组件过滤后得到的浓水为0.089~0.199cm-1，经过臭氧活性炭工艺处理后，活性炭出水的UV254降低到0.008~0.025cm-1。臭氧活性炭工艺对UV254平均去除率为88.3%。
表3臭氧活性炭对浓水UV254的去除情况数据表
| 取样次数 | 待处理进水mg/L | 膜过滤后浓水mg/L | 臭氧-活性炭出水mg/L | 去除率% |
| 1 | 0.056 | 0.089 | 0.017 | 80.8988764 |
| 2 | 0.062 | 0.142 | 0.021 | 85.21126761 |
| 3 | 0.059 | 0.115 | 0.011 | 90.43478261 |
| 4 | 0.066 | 0.174 | 0.018 | 89.65517241 |
| 5 | 0.057 | 0.183 | 0.012 | 93.44262295 |
| 6 | 0.063 | 0.144 | 0.022 | 84.72222222 |
| 7 | 0.049 | 0.162 | 0.017 | 89.50617284 |
| 8 | 0.072 | 0.154 | 0.021 | 86.36363636 |
| 9 | 0.057 | 0.199 | 0.017 | 91.45728643 |
| 10 | 0.053 | 0.186 | 0.018 | 90.32258065 |
| 11 | 0.057 | 0.177 | 0.014 | 92.09039548 |
| 12 | 0.068 | 0.143 | 0.022 | 84.61538462 |
| 13 | 0.065 | 0.135 | 0.025 | 81.48148148 |
| 14 | 0.058 | 0.187 | 0.016 | 91.44385027 |
| 15 | 0.042 | 0.124 | 0.008 | 93.5483871 |
综上所述，浓水经过臭氧活性炭工艺处理后，CODMn、TOC和UV254均低于待处理水进水时的各项指标，这样不但可以将浓水加以回收利用，而且还能有效地减缓膜组件的污染。
以上对本实用新型做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.一种膜过滤浓水处理装置，包括具有进水口、产水出口以及浓水出口的膜组件（2），与所述的膜组件（2）的进水口相连通的进水管（14），与所述的膜组件（2）的产水出口相连通的出水管（3）；其特征在于：所述的处理装置还包括进水口与所述的膜组件（2）的浓水出口相连通的臭氧反应组件、进水口与所述的臭氧反应组件的出水口相连通的活性炭组件；所述的活性炭组件的出水口与所述的进水管（14）和/或所述的膜组件（2）的进水口相连通。
2.根据权利要求1所述的膜过滤浓水处理装置，其特征在于：所述的处理装置还包括安装在所述的进水管（14）上的第一泵（1）。
3.根据权利要求1所述的膜过滤浓水处理装置，其特征在于：所述的膜组件（2）中的过滤膜为纳滤膜和/或反渗透膜。
4.根据权利要求1所述的膜过滤浓水处理装置，其特征在于：所述的处理装置还包括分别与所述的膜组件（2）的浓水出口以及所述的臭氧反应组件的进水口相连通的第一储水容器（4）。
5.根据权利要求4所述的膜过滤浓水处理装置，其特征在于：所述的处理装置还包括分别与所述的膜组件（2）的浓水出口以及所述的第一储水容器（4）的上部相连通的第一连通管（15）、分别与所述的第一储水容器（4）的下部以及所述的臭氧反应组件的进水口相连通的第二连通管（16）、安装在所述的第二连通管（16）上的第二泵（8）、与所述的第一储水容器（4）的上部相连通的第一溢流管（17）。
6.根据权利要求1所述的膜过滤浓水处理装置，其特征在于：所述的臭氧反应组件包括具有进水口和出水口的臭氧接触塔（9）、第一空压机（5）、一端与所述的第一空压机（5）相连通的第一进气管（18）、与所述的第一进气管（18）的另一端相连通的臭氧发生器（7）、两端分别与所述的臭氧发生器（7）以及所述的臭氧接触塔（9）相连通的第二进气管（19）、安装在所述的第一进气管（18）上的压力表（6）。
7.根据权利要求6所述的膜过滤浓水处理装置，其特征在于：所述的进水口设置在所述的臭氧接触塔（9）的下部，所述的出水口设置在所述的臭氧接触塔（9）的上部，所述的第二进气管（19）与所述的臭氧接触塔（9）的下部相连通。
8.根据权利要求1所述的膜过滤浓水处理装置，其特征在于：所述的活性炭组件包括具有位于上部的进水口和位于下部的出水口的活性炭柱（10）、与所述的活性炭柱（10）的下部通过第三进气管（20）相连通的第二空压机（11）、与所述的活性炭柱（10）的出水口相连通的第二储水容器（13），所述的第二储水容器（13）与所述的活性炭柱（10）的下部相连通，且所述的第二储水容器（13）与所述的活性炭柱（10）的连接处位于所述的活性炭柱（10）的出水口的下方。
9.根据权利要求8所述的膜过滤浓水处理装置，其特征在于：所述的处理装置还包括分别与所述的臭氧反应组件的出水口以及所述的活性炭柱（10）的进水口相连通的第三连通管（21）、分别与所述的活性炭柱（10）的出水口以及所述的第二储水容器（13）的上部相连通的第四连通管（22）、分别与所述的第二储水容器（13）的下部以及所述的活性炭柱（10）的下部相连通的第五连通管（23）、与所述的第二储水容器（13）的上部相连通的第二溢流管（24）、安装在所述的第五连通管（23）上的第三泵（12）、一端与所述的活性炭柱（10）的出水口和/或所述的第四连通管（22）相连通的第六连通管（25），所述的第六连通管（25）的另一端与所述的进水管（14）和/或所述的膜组件（2）的进水口相连通。
10.根据权利要求1所述的膜过滤浓水处理装置，其特征在于：所述的活性炭组件中活性炭的填充高度为1~2m，所述的活性炭采用颗粒活性炭。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202022824085.9U CN213865846U (zh) | 2020-11-30 | 2020-11-30 | 一种膜过滤浓水处理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN213865846U true CN213865846U (zh) | 2021-08-03 |
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ID=77065171
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN202022824085.9U Active CN213865846U (zh) | 2020-11-30 | 2020-11-30 | 一种膜过滤浓水处理装置 |
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2020
- 2020-11-30 CN CN202022824085.9U patent/CN213865846U/zh active Active
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