CN217868388U - 一种模块化组装的物理净水装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于净水设备技术领域，公开了一种模块化组装的物理净水装置，包括多介质过滤装置、活性炭过滤装置、自清洗过滤器和超滤装置；所述多介质过滤装置的出水端通过连接管路与活性炭过滤装置的进水端连通，所述活性炭过滤装置的出水端与中间水池连通；所述自清洗过滤器通过超滤进水泵与中间水池连通，所述自清洗过滤器的出水端与超滤装置连通，所述超滤装置的出水端与超滤产水池连通。本实用新型通过将多介质过滤装置、活性炭过滤装置、自清洗过滤器和超滤装置进行模块化组装，可将所有净化环节集中在一个建筑物单元内，减少占地投资，仅需要准备安装基础即可完成组装，土建施工难度较传统工艺大大降低，减少施工成本。

Description

一种模块化组装的物理净水装置

技术领域

本实用新型属于净水设备技术领域，尤其涉及一种模块化组装的物理净水装置。

背景技术

现有的自来水生产用净水设备多使用混凝-沉淀-过滤-消毒的常规技术。混凝就是在原水中投加混凝剂-聚合氯化铝(PAC)，PAC在原水中产生正电荷，令水中的轻微颗粒物互相吸附形成颗粒团，增加沉降性能。沉淀多应用斜管(斜板)沉淀池，原水因投加混凝剂而形成的颗粒团在通过斜管(斜板)时，因自身势能不够而沉淀到斜管(斜板)的底层，上清液中固体物质得以减少。过滤就是收集沉淀上清液进入滤池，水中的细微杂质经过滤料吸附和拦截，滤后水进入清水池进行贮存，并在清水池投加消毒剂进行一段时间消毒。消毒是自来水厂供水纳管前，为保证自来水在输送过程中不被微生物污染而进行的消毒，往往需要考察管网末端的余氯含量。

采用混凝-沉淀-过滤-消毒的常规技术的净水设备，在应用过程中发现很多局限性：对有机污染物为主的微污染去除能力非常有限；加氯消毒副产物使水中毒物含量增加；出水生物稳定性较差，造成管网水污染，产生腐蚀；常规处理工艺不能满足高标准水质标准的要求。而且由于土建结构较复杂导致建设周期长、建设成本高。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的自来水生产用净水设备对微污染去除能力有限，使水中毒物含量增加，易造成管网水污染，产生腐蚀，不能满足高标准水质标准的要求。土建结构复杂，建设周期长，建设成本比较高。

实用新型内容

为克服相关技术中存在的问题，本实用新型公开实施例提供了一种模块化组装的物理净水装置。所述技术方案如下：

一种模块化组装的物理净水装置设置有：

多介质过滤装置、活性炭过滤装置、自清洗过滤器和超滤装置；

所述多介质过滤装置的出水端通过连接管路与活性炭过滤装置的进水端连通，所述活性炭过滤装置的出水端与中间水池连通；

所述自清洗过滤器通过超滤进水泵与中间水池连通，所述自清洗过滤器的出水端与超滤装置连通，所述超滤装置的出水端与超滤产水池连通。

在一个实施例中，所述多介质过滤装置与中间水池之间连通有跨越管路，所述活性炭过滤装置与超滤产水池之间连通有跨越管路。

在一个实施例中，所述自清洗过滤器为圆柱形，内壁衬有圆柱形不锈钢滤网，滤网内部设置有尼龙刷，所述尼龙刷直径与滤网内径相同。所述自清洗过滤器顶部设置马达用于带动尼龙刷转动，设置控制器用于系统的逻辑控制。当自清洗过滤器达到预设的清洗时间时，开始进行自动清洗滤网。清洗过程包括：

1.打开位于本体盖上的排污阀。

2.启动电力马达。

3.马达带动滤网内部的尼龙刷转动。

4.截留于滤网内的颗粒被转动的刷子刷下并通过开放的排污阀排出。

整个自动清洗操作过程持续大约16秒，在清洗期间系统不断流。

在一个实施例中，所述超滤装置共设置有多组超滤装置，每组超滤装置包括80支膜组件以及化学清洗装置和阀门控制装置。

在一个实施例中，所述中间水池通过连接管路连接有多介质/活性炭反冲洗泵，所述多介质/活性炭反冲洗泵通过冲洗管路分别与多介质过滤装置、活性炭过滤装置连通，冲洗管路中间安装有流量计。所述多介质过滤装置、活性炭过滤装置均通过连接管路与污泥调节池连通，所述污泥调节池的排放管道设置有排泥流量计。

在一个实施例中，所述超滤产水池通过连接管路连通有超滤装置反洗泵，所述超滤装置反洗泵通过冲洗管路与超滤装置连通，冲洗管路中间安装有流量计。

在一个实施例中，所述冲洗管路连通有储气罐，所述储气罐通过连接管路连接有空压机。

在一个实施例中，所述多介质过滤装置设置有多个并联的釜型罐体，所述釜型罐体的上下两端分别开设有进水口和出水口。

在一个实施例中，所述活性炭过滤装置设置有多个并联的釜型罐体，所述釜型罐体的上下两端分别开设有进水口和出水口。

结合上述的所有技术方案，本实用新型所具备的优点及积极效果为：

本实用新型通过将多介质过滤装置、活性炭过滤装置、自清洗过滤器和超滤装置进行模块化组装，可将所有净化环节集中在一个建筑物单元内，减少占地投资。1万m³/d规模的自来水厂，净水车间占地面积1680㎡。工艺环节多使用成套设备，仅需要准备安装基础即可完成组装，土建施工难度较传统工艺大大降低，减少施工成本。无需使用混凝剂及大量的消毒剂就可以实现净化效果，无过程副产物滋生。

本实用新型通过多介质过滤装置与中间水池之间的跨越管路，以及活性炭过滤装置与超滤产水池之间的跨越管路，可以实现多种跨越工艺，包括跨越活性炭工艺、跨越超滤工艺，根据原水特性和过程水质可以分别选取跨越工艺，实现节能降耗。

当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型的公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是本实用新型实施例提供的模块化组装的物理净水装置的结构原理图；

图2是本实用新型实施例提供的模块化组装的物理净水装置在自来水处理管路中的连接原理图；

图3是本实用新型实施例提供的超滤装置与传统工艺的过滤效果对比图；

图中：101、进水管路；102、多介质过滤装置；103、活性炭过滤装置；104、中间水池；105、超滤进水泵；106、自清洗过滤器；201、超滤装置；202、超滤产水池；203、产水管路。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。

如图1所示，本实用新型实施例提供的模块化组装的物理净水装置沿水流方向依次设置有：

多介质过滤装置102，多介质过滤装置102的前端安装有进水管路101，多介质过滤装置102配置为利用不同粒径的滤料通过多层截留原理，按深度不同去除泥砂、悬浮物、胶体等杂质和藻类等生物；

活性炭过滤装置103，其配置为利用碳床的吸附作用，去除水中有机物及嗅味物质；

自清洗过滤器106，自清洗过滤器106的前端通过超滤进水泵105连通中间水池104，自清洗过滤器106的配置为利用圆筒状滤网过滤未能成功捕获的悬浮物和溢出的滤材，并具备自清洗功能；

超滤装置201，其配置为利用较低压力驱动并按溶质的分子量大小来分离和过滤的一种物理分离过程。超滤装置201产水投加次氯酸钠液体作为消毒剂，投加量不大于2mg/L，出水至清水池贮存，后经过送水泵输送至市政管网。

本实用新型实施例通过将上述设备进行串联组合之外，还设计了多种跨越工艺。包括跨越活性炭工艺、跨越超滤工艺，根据原水特性和过程水质可以分别选取跨越工艺，实现节能降耗。

本实用新型实施例中的多介质过滤装置102为釜型罐体，罐体共8个，罐体高度3.88m，直筒高度2.2m，直径3.2m，容积40.68m³，运行方式为上进下出。单台多介质罐最大产水流量为100m³/h，进水管路101的流量为200-300m³开启4个多介质罐，300-600m³开启8个多介质罐。多介质产水通往活性炭进水管，特殊情况可跨越活性炭直接通往中间水池104。多介质过滤装置102是一种较为实用的、处理效果好的处理常用设备。其工作原理是：带有杂质的被过滤水流通过过滤器内装填的滤料层，自上而下的过滤方式，将水中的机械杂质和部分凝结的有机杂质截留在过滤层的上表面，从而使原水浊度降低到所需的2～5NTU以下，达到保护后级水处理设备的进水要求和目的。

活性炭过滤装置103为釜型罐体，罐体共8个，罐体高度3.58m，直筒高度2.2m，直径2.6m，容积27m³，运行方式为上进下出。单台活性碳罐最大流量为100m³/h，开启数量与多介质罐相同。活性炭产水通往中间水池104，特殊情况可跨越超滤装置201直接通往超滤产水池202。活性炭过滤装置103的工作是通过炭床来完成的。组成炭床的活性炭颗粒有非常多的微孔和巨大的比表面积，具有很强的物理吸附能力。水通过炭床，水中有机污染物被活性炭有效地吸附。此外活性炭表面非结晶部分上有一些含氧官能团，使通过炭床的水中之有机污染物被活性炭有效地吸附。活性炭过滤装置103是一种较常用的水处理设备，作为水处理脱盐系统前处理可有效保证后级设备使用寿命，提高出水水质，防止污染，特别是防止后级反渗透膜，离子交换树脂等的游离态余氧中毒污染。

多介质/活性炭过滤装置103运行状态下进出口为0.05-0.2MPa，若超过最大运行压差则退出使用开始进行反洗。反洗水强度15L/m²*s，根据所需反洗进水流量调整反洗泵频率，反洗时进水口阀应缓慢打开，以防吹翻滤料层。反洗模式为时间模式，夏季一般为25h，冬季30h。若水量明显下降，则强制反洗。如果反洗结束进出口压差仍未达到运行条件，则停运，待查明原因并解决后再投入运行。有反冲洗水流量计。

自清洗过滤器106为圆柱形，主体内壁衬有圆柱形不锈钢滤网，滤网内部有滚刷，直径与滤网内径相同，可以设定时间和通量启动滚刷进行自清洗，进水方式为内进外出。自清洗过滤器106工作原理：过滤介质首先经过粗滤滤掉较大颗粒的杂质，然后到达细滤网将较小的颗粒杂质去除。逐渐，过滤介质中的脏物、杂质在细滤网内侧累积，在细滤网的内、外两侧就形成了一个压差。当细滤网内外的这个压差达到预设值时，自动清洗过程被启动，此间系统的供水不中断。整个自清洗过程完全依靠系统管线内的压力和马达共同完成。

在一个实施例中，由于原水水质较好，自清洗过滤器106长时间不能形成差压，所以增加一台时间控制器，当过滤器达到预设的清洗时间时，开始进行自动清洗，以保证滤网的工况状态。

原水经过取水泵获得0.2Mpa进水压力后直接进入到多介质罐，多介质罐内填充不同粒径的石英砂和无烟煤作为过滤材料，罐高3.88米，直径3.2米，原水上进下出，设气水反洗装置；多介质罐出水进入活性炭罐，活性炭罐内填充活性炭作为过滤材料，罐体高2.58米，直径2.6米，原水上进下出，设气水反洗装置。活性炭出水经增压泵泵送至自清洗过滤器106后进入超滤装置201。

超滤单元共三组超滤装置201，每组包括80支膜组件以及化学清洗系统和阀门控制装置等组成。各组独立运行，按控制指令分别在制水、停运、反冲洗、化学加强洗(CEB)等状态工作，视运行情况对膜进行在线化学清洗(CIP)反洗。超滤装置201的工作原理：在一种流体相内或是在两种流体相之间有一层薄的凝聚相，它把流体相分隔为互不相通的两部分，并能使这两部分之间产生传质作用。分离过程是在流体压力差的作用下，利用膜对被分离组分的尺寸选择性，将膜孔能截留的微粒及大分子溶质截留，而使膜孔不能截留的粒子或小分子溶质透过膜。超滤装置201能够去除水中能够找到的任何最为细小的颗粒物，超滤颗粒的截留范围一般可达到0.001～0.01μm，超滤装置201表面去除原理就像非常细的筛子。膜表面孔径高度规整一致，孔径分布非常窄。大于孔径的颗粒被膜表面排斥通过，留在料液或浓缩液一侧。流体介质本身及小于膜孔经的颗粒会透过膜到达滤液一侧。因此产水(透过液)将含有水，离子和小分子量物质，而胶体物质，大分子物质，颗粒，细菌，病毒和原生动物将被膜截留，通过浓缩排放。随着运行时间的累积，膜丝表面及微孔中会形成污染物残留，经过反冲洗和投加药剂清洗将其去除。超滤装置201选择PVDF材质外压式中空纤维膜，超滤装置201设气水反洗及加药反洗装置。在超滤装置201出水设出水池，消毒剂投加在此处，水体与消毒剂通过水流冲击进行混合后自流至清水池贮存。

超滤装置201连续运行pH范围为2-10，使用温度范围5-45℃，最大跨膜压差0.15MPa，最大进水压力0.3MPa，超滤装置201回收率≥90％，浓水回流量应不超过产水10％。为了确保出厂水pH稳定达标，超滤前进水pH控制在7.0-8.2，当进水pH偏高时，应启动盐酸投加系统将水质pH调整到控制范围内。

超滤装置201运行会造成膜丝微孔的堵塞，适时采用反洗手段将膜丝上附着的污染物去除，可增加膜通量，提高处理效果，延长膜组件的寿命。超滤装置201的清洗共分为物理反洗、化学加强反洗和在线化学清洗，冲洗管路设置有反冲洗水流量计。反洗条件及使用药剂见表1。

表1超滤装置反洗情况表

本实用新型的工作原理是：

如图2所示，本实用新型实施例提供的模块化组装的物理净水装置在自来水处理管路中使用时，储池中的原水预氧化后进入吸水井，经取水泵的提升至多介质过滤装置102去除大粒径的杂质。多介质过滤装置102出水利用自身势能流入活性炭过滤装置103，进一步去除水中小粒径的有机物杂质。活性炭过滤装置103出水流入中间水池104，在中间水池104内经过pH调节后通过提升泵提升，经自清洗过滤器106进入超滤装置201，超滤装置201的产水进入超滤产水池202并与消毒剂混合后通过产水管路203进入清水池储存，后经自流进入送水泵房吸水井，通过送水泵输出至管网。

该净水工艺在多介质罐、活性炭罐设计反洗工艺，反洗水取自中间水池104，安装反洗水泵按逆水流方向进行自下至上的水反洗，按正水流方向进行自上至下的正洗；水反洗强度≤14L/(㎡·s)、水正洗强度≤1.5L/(㎡·s)，反洗强度可调、流速可调。反洗气源取自鼓风机，鼓风机选择罗茨风机，最大压力58.8kPa，功率15KW，空气擦洗强度＜20L/(㎡·s)，反洗强度可调。气水反洗程序根据进出水压差和时间执行自动控制。

该净水工艺在超滤装置201设计反洗工艺，分普通反洗、化学加强反洗(CEB)、在线化学清洗(CIP)三种。

普通反洗时，反洗水取自超滤产水池202，反洗气取自系统附属鼓风机及空气压缩系统，反洗程序按逆水流方向从膜丝微孔外侧向内侧施加压力，使污堵物质得以脱离。反洗时间按跨膜压差自动执行，反洗强度及周期可调。

化学加强反洗(CEB)时，程序流程与普通反洗相同，向反洗水中加入酸或碱，用以加强对不同污染物的清除程度，加酸用以去除无机物、加碱用以去除有机物。

在线化学清洗(CIP)时，启动反洗罐系统，沿进水方向向设备灌注清洗液，灌注完成后浸泡，根据污堵情况确定清洗液成分和浸泡时间。清洗过程中设备离线，不能投入使用，根据实际情况每半年进行一次。

原水池运行液位为2.5m-4m。特殊情况下，水位最低不得低于2m，最高不得高于4.9m，最大容积为7.16万吨，能够满足供水区域内一周的用水量。

进水井最大容积158.4m³，平板网格拦截较粗大悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行。

吸水井最大容积为350m³，运行水位3m-3.5m。特殊情况下，水位最低不得低于1.2m。设有吸水井液位计。

该净水工艺在原水池后设有流量计，原水经储池、进水井、吸水井后进入取水泵房。取水泵房采用半地下式设计，正常情况下，运行液位能够满足取水泵自吸启动的液位要求，可以有效避免取水泵提水失败形成过电流而造成的设备损坏。取水泵房有3台原水泵，为生产工艺取水，在多介质过滤装置102前进水总管处有生产用原水流量计；有2台绿化泵，取原水(预加氯后)供给园区绿化用水，在取水泵房内设有绿化供水流量计，计量此部分用水。

该净水工艺产水大部分外供，在送水泵房有6台送水泵，1-4号送水泵供给高压管网，以出厂水流量计A计量，5、6号送水泵供给低压管网，以出厂水流量计B计量，目前高低压管网也实现连通。送水泵房同样采用半地下式设计，提高取水效率的同时延长设备使用寿命、节省电能。多介质过滤装置102和活性炭过滤装置103使用中间水池104产水反洗，有反冲洗流量计，计量此部分水量；超滤装置201使用超滤装膜产水反洗，有反冲洗流量计，计量此部分水量；反洗废水排入排泥调节池和回流调节池，上清液回流至原水池或者吸水井，污泥排放至污水厂集中处理，有排泥流量计计量排泥量。各工艺单元流量计配合实现分区计量，便于进行水平衡分析。

在一个实施例中，对比同水源地的不同工艺的两座自来水厂产出自来水的消毒副产物，使用本实用新型实施例的多介质、活性炭前处理加超滤装置201深度处理工艺的消毒副产物要明显优于传统工艺，对比如表2所示。

表2本实用新型与传统工艺参数对照表

超滤装置201净化工艺可控性更强，粒径大于0.03μm的物质一律不能通过，出水水质可以实现更高标准。

在一个实施例中，对比同水源地的不同工艺的两座自来水厂产出自来水的水质浑浊度，使用本实用新型实施例的多介质、活性炭前处理加超滤装置201深度处理工艺的产水浊度为0.15NTU，而传统工艺的净水厂出厂水浊度为0.22NTU，如图3所示。

以上所述，仅为本实用新型较优的具体的实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种模块化组装的物理净水装置，其特征在于，所述模块化组装的物理净水装置设置有：多介质过滤装置(102)、活性炭过滤装置(103)、自清洗过滤器(106)和超滤装置(201)；

所述多介质过滤装置(102)的出水端通过连接管路与活性炭过滤装置(103)的进水端连通，所述活性炭过滤装置(103)的出水端与中间水池(104)连通；

所述自清洗过滤器(106)通过超滤进水泵(105)与中间水池(104)连通，所述自清洗过滤器(106)的出水端与超滤装置(201)连通，所述超滤装置(201)的出水端与超滤产水池(202)连通。

2.根据权利要求1所述的模块化组装的物理净水装置，其特征在于，所述多介质过滤装置(102)与中间水池之间连通有跨越管路，所述活性炭过滤装置(103)与超滤产水池(202)之间连通有跨越管路。

3.根据权利要求1所述的模块化组装的物理净水装置，其特征在于，所述自清洗过滤器(106)为圆柱形，内壁衬有圆柱形不锈钢滤网，滤网内部设置有尼龙刷，所述尼龙刷直径与滤网内径相同。

4.根据权利要求1所述的模块化组装的物理净水装置，其特征在于，所述超滤装置(201)共设置有多组超滤装置，每组超滤装置包括80支膜组件以及化学清洗装置和阀门控制装置。

5.根据权利要求1所述的模块化组装的物理净水装置，其特征在于，所述中间水池(104)通过连接管路连接有多介质/活性炭反冲洗泵，所述多介质/活性炭反冲洗泵通过冲洗管路分别与多介质过滤装置(102)、活性炭过滤装置(103)连通，冲洗管路中间安装有流量计，所述冲洗管路连通有鼓风机。

6.根据权利要求5所述的模块化组装的物理净水装置，其特征在于，所述多介质过滤装置(102)、活性炭过滤装置(103)均通过连接管路与污泥调节池连通，所述污泥调节池的排放管道设置有排泥流量计。

7.根据权利要求1所述的模块化组装的物理净水装置，其特征在于，所述多介质过滤装置(102)设置有多个并联的釜型罐体，所述釜型罐体的上下两端分别开设有进水口和出水口。

8.根据权利要求1所述的模块化组装的物理净水装置，其特征在于，所述活性炭过滤装置(103)设置有多个并联的釜型罐体，所述釜型罐体的上下两端分别开设有进水口和出水口。

9.根据权利要求1所述的模块化组装的物理净水装置，其特征在于，所述超滤产水池(202)通过连接管路连通有超滤装置反洗泵，所述超滤装置反洗泵通过冲洗管路与超滤装置连通，冲洗管路中间安装有流量计。

10.根据权利要求9所述的模块化组装的物理净水装置，其特征在于，所述冲洗管路连通有储气罐，所述储气罐通过连接管路连接有空压机。

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