CN216639155U - 一种陶瓷膜滤水装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种陶瓷膜滤水装置，包括由进水管道到出水管道依次连通的絮凝反应池、第一增压泵、陶瓷膜过滤器和陶瓷膜产水池；絮凝反应池入口连接有絮凝剂添加装置；陶瓷膜过滤器底部的进水口连接有风机和清洗水箱，进水口与清洗水箱之间连接有化学清洗剂添加装置和清洗泵；陶瓷膜过滤器上部的产水口与陶瓷膜产水池之间连接有反洗泵；陶瓷膜过滤器顶部的浓水口连接有斜管沉淀池。本实用新型通过利用陶瓷膜过滤海水、地表水和中水等，减少占地面积70％以上，降低运行费用50％以上，膜寿命由3‑5年延长至20年以上，减少了中空纤维膜断丝带来的维修工作，避免了有机膜寿命结束后产生的塑料废物对环境的污染，同时，因工艺流程缩短使操作变得简单方便。
Description
技术领域
本实用新型属于水处理领域，更具体的说是涉及一种陶瓷膜滤水装置。
背景技术
目前，海水淡化，地表水、中水回用等处理方法通常有两种，一种是采用沉淀池、砂滤和有机中空纤维膜过滤后，进行脱盐处理或直接应用，该方法工艺流程长、占地面积大、运行费用高、操作复杂，同时，有机中空纤维膜一般只有3-5年使用寿命，寿命短，而且容易断丝，维修费用高，膜更换后易造成环境污染；另一种是采用沉淀池和浸没式中空纤维膜或有机平板膜过滤后，进行脱盐处理或直接应用，有机膜同样存在寿命短，维修工作量大，膜更换后易造成环境污染等问题。
陶瓷膜又称无机陶瓷膜，是以无机陶瓷材料经特殊工艺制备而形成的非对称膜。陶瓷膜分离工艺是一种“错流过滤”形式的流体分离过程：原料液在膜管内高速流动，在压力驱动下含小分子组分的澄清渗透液沿与之垂直方向向外透过膜，含大分子组分的混浊浓缩液被膜截留，从而使流体达到分离、浓缩、纯化的目的。陶瓷膜具有分离效率高、效果稳定、化学稳定性好、耐酸碱、耐有机溶剂、耐菌、耐高温、抗污染、机械强度高、再生性能好、分离过程简单、能耗低、操作维护简便、使用寿命长等众多优势。
因此，如何提供一种陶瓷膜滤水装置是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型的一个目的在于提出一种陶瓷膜滤水装置，简化滤水流程、节约占地面积、提高膜寿命、降低运行费用、提高滤水效率。
本实用新型公开了一种陶瓷膜滤水装置，包括由进水管道到出水管道依次连通的絮凝反应池、第一增压泵、陶瓷膜过滤器和陶瓷膜产水池；
絮凝反应池入口连接有絮凝剂添加装置；
陶瓷膜过滤器底部的进水口连接有风机和清洗水箱，进水口与清洗水箱之间连接有化学清洗剂添加装置和清洗泵；陶瓷膜过滤器上部的产水口与陶瓷膜产水池之间连接有反洗泵；陶瓷膜过滤器顶部的浓水口连接有斜管沉淀池。
本实用新型的一种陶瓷膜滤水装置有益效果是：通过利用陶瓷膜过滤海水、地表水和中水等，代替了原来的沉淀池、砂滤和有机中空纤维膜等装置，从而减少占地面积70％以上，降低运行费用50％以上，膜寿命由3-5年延长至20年以上，减少了中空纤维膜断丝带来的维修工作，避免了有机膜寿命结束后产生的塑料废物对环境的污染，同时，因工艺流程缩短使操作变得简单方便。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
进一步，还包括第二增压泵和脱盐装置，第二增压泵入口连通陶瓷膜产水池，且其出口连通脱盐装置，脱盐装置出口连通出水管道。
采用上述进一步方案的有益效果是增加脱盐装置，可对海水进行过滤后淡化，或者是对其他需要脱盐处理的水进行脱盐，进一步扩大本装置的适用范围。
进一步，化学清洗剂添加装置包括氧化剂加药装置和加酸装置，且其分别连接在进水口与清洗水箱之间。
采用上述进一步方案的有益效果是氧化剂主要清洗膜表面的有机污染物，酸类清洗剂主要清洗无机物的污染及残留的絮凝剂。
附图说明
图1附图为本实用新型一种陶瓷膜滤水装置结构示意图；
图2附图为陶瓷膜过滤器放大结构示意图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
01、进水管道，02、出水管道，03、絮凝反应池，04、第一增压泵，05、陶瓷膜过滤器，051、进水口，052、产水口，053、浓水口，06、陶瓷膜产水池，07、絮凝剂添加装置，08、风机，09、清洗水箱，10、化学清洗剂添加装置，101、氧化剂加药装置，102、加酸装置，11、清洗泵，12、反洗泵，13、斜管沉淀池，14、第二增压泵，15、脱盐装置。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
如图1所示，本实用新型公开了一种陶瓷膜滤水装置，包括由进水管道01到出水管道02依次连通的絮凝反应池03、第一增压泵04、陶瓷膜过滤器05和陶瓷膜产水池06；
絮凝反应池03入口连接有絮凝剂添加装置07；
陶瓷膜过滤器05底部的进水口051连接有风机08和清洗水箱09，进水口051与清洗水箱09之间连接有化学清洗剂添加装置10和清洗泵11；陶瓷膜过滤器05上部的产水口052与陶瓷膜产水池06之间连接有反洗泵12；陶瓷膜过滤器05顶部的浓水口053连接有斜管沉淀池13。
其中，物理反洗水以及错流过滤水直接进入斜管沉淀池13，斜管沉淀池13上清液再次回流经陶瓷膜过滤后进入陶瓷膜产水池06，斜管沉淀池13中的污泥可经板框压滤机压滤后外运处理。
根据本实用新型的一个实施例，还包括第二增压泵14和脱盐装置15，第二增压泵14入口连通陶瓷膜产水池06，且其出口连通脱盐装置15，脱盐装置15出口连通出水管道02。
根据本实用新型的一个实施例，化学清洗剂添加装置10包括氧化剂加药装置101和加酸装置102，且其分别连接在进水口051与清洗水箱09之间。
应用本实用新型的一种陶瓷膜滤水装置的预处理方法，包括：
步骤一：原水进入进水管道01，通过絮凝剂添加装置07定量添加絮凝剂，进入絮凝剂反应池03进行絮凝反应；
步骤二：含絮凝剂的原水通过第一增压泵04进入陶瓷膜过滤器05进行错流过滤；
步骤三：经陶瓷膜过滤器05过滤后的水进入陶瓷膜产水池06中，再通过出水管道02输出用作他用；
步骤四：陶瓷膜过滤一段时间后膜表面会受到污染，通过气水反洗的方法去除膜表面污染物：通过反洗泵12将陶瓷膜产水池06中的水沿产水口052泵入，对陶瓷膜进行反向冲洗，使陶瓷膜表面污染物剥落，同时，风机08将气体沿进水口051吹入，气水混合形成溶气水，溶气水中的气泡将陶瓷膜膜孔中的堵塞物排出，并同时从浓水口053排入斜管沉淀池13；
步骤五：当物理清洗不能恢复原始通量时，进行化学清洗：在清洗水箱09中加入水，开启清洗泵11和化学清洗剂添加装置10，通过清洗泵11将添加有化学清洗剂的水沿进入口051泵入，清洗陶瓷膜表面污染物。
有利的是，絮凝剂加入量为3-15mg/L，絮凝反应时间为12-30min。
更有利的是，絮凝剂加入量为5-10mg/L。
通过选择加入适量的絮凝剂和选定适当的混凝时间，使水中的胶体物、微生物及细小的颗粒物絮凝成大颗粒，进入陶瓷膜表面后，形成松散的滤饼层，防止堵塞陶瓷膜孔，从而增大了陶瓷膜的过滤通量和延长了陶瓷膜的清洗周期，其运行通量可增加30-80％，清洗周期可延长5-15倍。
有利的是，陶瓷膜跨膜压差为0.05MPa-0.2MPa，错流量为5％-30％。
更有利的是，陶瓷膜跨膜压差为0.07MPa-0.15MPa，错流量为10-20％。
采用合适的跨膜压差和优化的错流量可使陶瓷膜运行通量更加稳定，相比其他运行方式，本发明的运行通量可增加20％以上。
有利的是，陶瓷膜反洗周期30-120分钟，反洗水量3-12m3/h，反洗气量1-10m3/h，气水比1：1-10，反洗时间30-90秒。
更有利的是，反洗水量5-10m3/h，反洗气量4-6m3/h，气水比1:1-3，反洗时间60秒。
通过选择合适的反洗水量、反洗气量和气水比，选择适当的反洗时间，可增加陶瓷膜的运行通量50％以上，延长清洗周期5倍以上。
有利的是，化学清洗包括氧化剂清洗和酸类清洗，通过氧化剂加药装置(101)添加氧化剂，通过加酸装置添加酸类清洗剂。
选择合适的清洗方式可使清洗周期延长60％以上。
有利的是，氧化剂包括次氯酸钠，总氯含量为100-2000mg/L；酸类清洗剂包括无机酸或有机酸，PH范围值1.8-3。
更有利的是，次氯酸钠总氯含量为200-600mg/L；无机酸为盐酸或硫酸，PH范围值2-2.5；有机酸为草酸或柠檬酸，PH范围值1.9-2.2。
选择合适的清洗剂和用量，可使清洗周期延长60％以上。
有利的是，步骤三还包括脱盐处理，通过第二增压泵将陶瓷膜产水池中的水泵入脱盐装置后，再通过出水管道输出用作他用。
初步过滤的水可直接进行脱盐处理，操作简单，适用范围广。
下面以具体实施例的方式对应用本实用新型的预处理方法及实施效果进行详细说明。
实施例1
原水取样：青岛胶州湾海水，浊度24.7NTU，电导率55850μS/cm，PH7.78,总硬度6126mg/L以碳酸钙计；
陶瓷膜选用：海川膜淄博环保科技有限公司生产，型号为CM-12,孔径为60nm，面积为24㎡，材质为氧化锆、氧化铝和氧化钛复合材料；陶瓷膜采用错流过滤，错流量10％，跨膜压差为0.08MPa,运行通量5.6m3/h；
预处理方法：海水进入进水管道01，通过絮凝剂添加装置07定量添加10mg/L絮凝剂，海水进入絮凝反应池03反应30分钟后，经第一增压泵04增压后由进水口051进入陶瓷膜过滤器05，通过陶瓷膜过滤后，由产水口052流出进入陶瓷膜产水池06，经第二增压泵14增压后进入脱盐装置15，经脱盐后流入出水管道02用作他用；
陶瓷膜过滤60分钟后因膜表面污染，跨膜压差升高至0.085MPa，此时采用气水反洗，开启反洗泵12和风机08，控制反洗流量10m3/h,反洗气量4m3/h，气水比1:2.5，通过反洗泵12将陶瓷膜产水池06中的水沿产水口052泵入，对陶瓷膜进行反向冲洗，使陶瓷膜表面污染物剥落，同时，风机08将气体沿进水口051吹入，气水混合形成溶气水，溶气水中的气泡将陶瓷膜膜孔中的堵塞物排出，并同时从浓水口053排入斜管沉淀池13，反洗60秒后，跨膜压差恢复至0.08MPa；
运行5天后跨膜压差升高至0.13MPa，单靠物理方法反洗已经不能降低跨膜压差，此时采用化学清洗，在清洗水箱09中加入水，开启清洗泵11和氧化剂加药装置101，将次氯酸钠沿进水口051泵入陶瓷膜过滤器05中，控制总氯浓度500mg/L，清洗陶瓷膜表面污染物，清洗完毕后，用水冲洗至中性，控制加酸装置102中的盐酸PH值为2.5，开启加酸装置102将盐酸沿进水口051泵入陶瓷膜过滤器05中，经清洗后，跨膜压差恢复至0.08MPa,运行通量5.6m3/h。
实施例2
同实施例1，区别是不加絮凝剂；
运行8小时后跨膜压差升高至0.13MPa，需进行化学清洗，清洗周期为每天3次。
实施例3
同实施例1，区别是加3mg/L絮凝剂，运行24小时后跨膜压差升高至0.13MPa，需进行化学清洗，清洗周期为每天1次。
实施例4
同实施例1，区别是加15mg/L絮凝剂，运行4天后跨膜压差升高至0.13MPa，需进行化学清洗，清洗周期为4天1次。
实施例5
同实施例1，区别是加5mg/L絮凝剂，运行2天后跨膜压差升高至0.13MPa，需进行化学清洗，清洗周期为2天1次。
由实施例1-5可得出，絮凝剂加入量为3-15mg/L时，陶瓷膜化学清洗周期为1天以上，絮凝剂加入量为5-10mg/L时，陶瓷膜化学清洗周期最高可达到5天。
实施例6
原水取样：南方一化工企业经生化处理后的废水，浊度18.6NTU，电导率1805μS/cm，PH8.4,总硬度93mg/L以碳酸钙计，COD56mg/L，氨氮0.22mg/L；
陶瓷膜选用：海川膜淄博环保科技有限公司生产，型号为CM-12,面积为24㎡，孔径为60nm，材质为氧化锆、氧化铝和氧化钛复合材料；陶瓷膜采用错流过滤，错流量15％，跨膜压差0.07MPa,运行通量4.8m3/h；
预处理方法：废水进入进水管道01，通过絮凝剂添加装置07定量添加5mg/L絮凝剂，海水进入絮凝反应池03反应12分钟后，经第一增压泵04增压后由进水口051进入陶瓷膜过滤器05，通过陶瓷膜过滤后，由产水口052流出进入陶瓷膜产水池06，经第二增压泵14增压后进入脱盐装置15，经脱盐后流入出水管道02用作他用；
陶瓷膜过滤80分钟后因膜表面污染，跨膜压差升高至0.08MPa，此时采用气水反洗，开启反洗泵12和风机08，控制反洗流量8m3/h,反洗气量5m3/h，气水比1:1.6，通过反洗泵12将陶瓷膜产水池06中的水沿产水口052泵入，对陶瓷膜进行反向冲洗，使陶瓷膜表面污染物剥落，同时，风机08将气体沿进水口051吹入，气水混合形成溶气水，溶气水中的气泡将陶瓷膜膜孔中的堵塞物排出，并同时从浓水口053排入斜管沉淀池13，反洗60秒后，跨膜压差恢复至0.07MPa；
运行3天后跨膜压差升高至0.12MPa，单靠物理方法反洗已经不能降低跨膜压差，此时采用化学清洗，在清洗水箱09中加入陶瓷膜过滤器05的产水，开启清洗泵11和氧化剂加药装置101，将次氯酸钠沿进水口051泵入陶瓷膜过滤器05中，控制总氯浓度500mg/L，清洗陶瓷膜表面污染物，清洗完毕后，用水冲洗至中性，控制加酸装置102中的草酸PH值为2.2，开启加酸装置102将草酸沿进水口051泵入陶瓷膜过滤器05中，经清洗后，跨膜压差恢复至0.07MPa,运行通量4.8m3/h。
实施例7
同实施例6，区别是陶瓷膜跨膜压差为0.04MPa；
运行通量2.9m3/h,运行通量太小。
实施例8
同实施例6，区别是陶瓷膜跨膜压差为0.21MPa；
运行不稳定，前期通量大，后期通量小，平均运行通量4.5m3/h，运行24小时后跨膜压差升高至0.30MPa，系统无法运行，需要进行化学清洗，清洗周期为每天1次。
实施例9
同实施例6，区别是陶瓷膜跨膜压差为0.15MPa；
平均运行通量4.9m3/h，运行48小时后跨膜压差升高至0.20MPa，需要进行化学清洗，清洗周期为每2天1次。
由实施例6-9可得出，陶瓷膜跨膜压差为0.05MPa-0.2MPa时，特别是陶瓷膜跨膜压差为0.07MPa-0.15MPa时，可使陶瓷膜运行通量更加稳定。
实施例10
原水取样：采用德州丁庄水库水，浊度9.7NTU，电导率1215μS/cm，PH7.8,总硬度262mg/L以碳酸钙计，COD4.22mg/L，氯离子88mg/L，碳酸氢根205mg/L；
陶瓷膜选用：海川膜淄博环保科技有限公司生产，型号为CM-12,膜面积24㎡，孔径为60nm，材质为氧化锆、氧化铝和氧化钛复合材料；陶瓷膜采用错流过滤，错流量20％，跨膜压差0.10MPa,运行通量5.3m3/h；
预处理方法：水库水进入进水管道01，通过絮凝剂添加装置07定量添加8mg/L絮凝剂，海水进入絮凝反应池03反应20分钟后，经第一增压泵04增压后由进水口051进入陶瓷膜过滤器05，通过陶瓷膜过滤后，由产水口052流出进入陶瓷膜产水池06，经第二增压泵14增压后进入脱盐装置15，经脱盐后流入出水管道02用作他用；
陶瓷膜过滤45分钟后因膜表面污染，跨膜压差升高至0.11MPa，此时采用气水反洗，开启反洗泵12和风机08，控制反洗流量6m3/h,反洗气量6m3/h，气水比1:1，通过反洗泵12将陶瓷膜产水池06中的水沿产水口052泵入，对陶瓷膜进行反向冲洗，使陶瓷膜表面污染物剥落，同时，风机08将气体沿进水口051吹入，气水混合形成溶气水，溶气水中的气泡将陶瓷膜膜孔中的堵塞物排出，并同时从浓水口053排入斜管沉淀池13，反洗60秒后，跨膜压差恢复至0.1MPa；
运行7天后跨膜压差升高至0.13MPa，单靠物理方法反洗已经不能降低跨膜压差，此时采用化学清洗，在清洗水箱09中加入纯水，开启清洗泵11和氧化剂加药装置101，将次氯酸钠沿进水口051泵入陶瓷膜过滤器05中，控制总氯浓度400mg/L，清洗陶瓷膜表面污染物，经清洗后，跨膜压差恢复至0.1MPa,运行通量5.3m3/h。
实施例11
同实施例10，区别是不加气反洗工序；
运行1天后跨膜压差升高至0.13MPa，需进行化学清洗，化学清洗周期1天。
实施例12
同实施例10，区别是反洗气量2m3/h；
运行3天后跨膜压差升高至0.13MPa，需进行化学清洗，化学清洗周期3天。
实施例13
同实施例10，区别是反洗气量10m3/h；
运行5天后跨膜压差升高至0.13MPa，需进行化学清洗，化学清洗周期5天。
实施例14
同实施例10，区别是反洗气量4m3/h；
运行6天后跨膜压差升高至0.13MPa，需进行化学清洗，化学清洗周期6天。
由实施例10-14可得出，增加气反洗可延长化学清洗周期，反洗气量1-10m3/h，特别是4-6m3/h时可最大限度的延长化学清洗周期。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种陶瓷膜滤水装置，其特征在于，包括由进水管道(01)到出水管道(02)依次连通的絮凝反应池(03)、第一增压泵(04)、陶瓷膜过滤器(05)和陶瓷膜产水池(06)；
所述絮凝反应池(03)入口连接有絮凝剂添加装置(07)；
所述陶瓷膜过滤器(05)底部的进水口(051)连接有风机(08)和清洗水箱(09)，所述进水口(051)与清洗水箱(09)之间连接有化学清洗剂添加装置(10)和清洗泵(11)；所述陶瓷膜过滤器(05)上部的产水口(052)与所述陶瓷膜产水池(06)之间连接有反洗泵(12)；所述陶瓷膜过滤器(05)顶部的浓水口(053)连接有斜管沉淀池(13)。
2.根据权利要求1所述的一种陶瓷膜滤水装置，其特征在于，还包括第二增压泵(14)和脱盐装置(15)，所述第二增压泵(14)入口连通陶瓷膜产水池(06)，且其出口连通所述脱盐装置(15)，所述脱盐装置(15)出口连通所述出水管道(02)。
3.根据权利要求1所述的一种陶瓷膜滤水装置，其特征在于，所述化学清洗剂添加装置(10)包括氧化剂加药装置(101)和加酸装置(102)，且其分别连接在所述进水口(051)与清洗水箱(09)之间。
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| CN202220156044.3U CN216639155U (zh) | 2022-01-20 | 2022-01-20 | 一种陶瓷膜滤水装置 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114230052A (zh) * | 2022-01-20 | 2022-03-25 | 山东泰禾环保科技股份有限公司 | 一种陶瓷膜滤水装置及其预处理方法 |
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2022
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