用於水處理的連續微濾濾池及應用的製作方法
2023-07-06 16:35:01 1
專利名稱：用於水處理的連續微濾濾池及應用的製作方法
技術領域：
本發明是涉及城市汙水再生利用水處理工藝及自來水水處理工藝。
背景技術：
現有的城市汙水再生利用水處理工藝一般為，以汙水處理廠二沉池出水為水源，用傳統的自來水水處理工藝即絮凝、沉澱、過濾(石英砂過濾)、消毒工藝進行處理。最先進的城市汙水再生利用水處理工藝為膜技術，以汙水處理廠二沉池出水為水源，利用孔徑≤0.2m的微濾膜CMF裝置進行過濾處理。汙水處理廠二沉池出水細菌總數為104～106個/mL，大腸菌群為105～107個/L，SS≤30mg/L，經傳統的自來水水處理工藝絮凝、沉澱、過濾(石英砂過濾)處理的出水，濁度、SS均可達到再生水標準，但細菌總數在102～103個/mL，大腸菌群為10～103個/L，需加氯20～30mg/L，接觸時間60min消毒，細菌及大腸菌才能達到再生水的城市雜用水標準；這種再生水供居民雜用水時，人們的思想障礙很大，難以接受；如果再生水需要進行脫鹽處理時，傳統的自來水水處理工藝處理出水的SDI指標，遠不能滿足RO脫鹽預處理的要求；利用孔徑≤0.2μm的微濾膜CMF裝置進行過濾處理的再生水，水質優良，人們樂意接受，而且是RO脫鹽最好的預處理，但造價高出傳統自來水水處理工藝的三倍以上；現有的微濾膜CMF裝置膜的頻繁衝洗、化學清洗、膜的定期維護和更換都會增加操作的複雜性和水處理成本。利用孔徑≤0.2μm的微濾膜CMF-S(浸沒式CMF的簡稱)裝置進行過濾處理的再生水，水處理效果與CMF相同，造價為CMF的三分之二；組件結構複雜，安裝、維護、檢修不便；它適合大於30000m3/d以上規模的水處理工程。
發明內容
本發明的目的在於克服用傳統的自來水水處理工藝處理再生水的衛生學水質缺陷；克服CMF及CMF-S膜裝置的複雜性和CMF及CMF-S工藝投資高的不足。本發明是一種以MF膜技術與快濾池相結合的連續微濾濾池水處理新工藝，以CMF技術1/2、CMF-S技術2/3的投資，獲取與CMF及CMF-S技術完全相同的再生水水質，其操作、維護比CMF及CMF-S膜裝置與傳統的自來水水處理工藝都簡單。
可採取以下技術方案實現本發明用於水處理的連續微濾濾池，由插接式膜組件3、濾池1、集水式濾板5、氣水反衝系統、進出水系統、化學清洗系統及前加氯系統組成；膜組件3置於濾池內，由集水式濾板5承託；集水式濾板5由能與膜組件承插連接的集水插座和玻璃鋼板或鋼筋混凝土板組成，內設濾板內匯水管4，集水式濾板用不鏽鋼壓板和螺栓固定在濾牆6上，濾牆鋼筋混凝土結構；鋼製濾池的濾板固定在不鏽鋼託架上；濾池上部設有排水槽2、反衝洗排水管11、化學清洗進水管12、溢流管15；濾池下部設有進水管7、出水管8、反衝洗進水管9、反衝洗進氣管10；在進水管7上設濾前加氯管13、化學清洗液回收管14。
所述的插接式膜組件為單插式膜組件或Y形組合插式膜組件。
所述的插接式膜組件的微濾膜為耐氧化的PVDF外壓式中空纖維膜絲，其截留孔徑≤0.2μm；單插式膜組件，雙端出水，死端或錯流過濾，組件下端設有與濾板連接的插頭、氣水反衝的長柄混合管及濾後積水室；Y形組合插式膜組件由三支膜件組合成一個三角星形，雙端出水，死端過濾，設有中心集水管，集水管下端有與濾板連接的插頭；膜組件直接插入集水式濾板的集水插座內即可。
連續微濾濾池為下述a或b或c三種工作方式a.重力式微濾濾池為開敞式濾池，依靠重力工作，濾池的出水總管設在集水池水面下，集水池最低水位與濾池工作水位保持10m落差；b.重力開敞式微濾濾池，濾池出水也可直接用水泵抽吸，而不設出水集水池；c.壓力式微濾濾池為封閉式承壓設備，依靠水泵加壓工作。
所述的a或b設計最大跨膜壓差為0.085MPa；c設計最大工作壓力為0.25MPa。
水處理連續微濾濾池進水投加2.0mg/L的氯，，有效地殺死被微濾膜截留的全部細菌，並防止細菌等微生物在濾池及膜系統內繁殖孳生，確保膜壁內外不受生物汙染。
如果原水為清淨河水或水庫水，可不加絮凝沉澱預處理，預加氯後經自動清洗粗濾器進微濾濾池，自動清洗粗濾器作用是去除顆粒較粗的懸浮物。
為保持連續微濾濾池膜組件膜通量的穩定和過膜壓差穩定，60～120min氣水反衝一次，每次反衝2～4min，清除膜表面的被截留物。為清除膜表面的化學及生物汙染，每7～10天鹼洗一次、每60天酸洗一次。化學清洗液均可循環使用。
連續微濾濾池設有水下攝像監視器，便於安裝、維護及檢修，能方便地取出膜組件和準確地定位插入膜組件。當有膜組件損壞時，進行充氣在線檢測，利用水下攝像監視器確定被損膜組件。可帶水作業，避免了現行的CMF及CMF-S維護檢修的複雜拆裝。為增高膜組件密度提供了條件和方便。
水處理連續微濾濾池應用於以下三種汙水再生處理流程或自來水水處理新工藝1)以城市汙水處理廠二沉池出水為水源或以自來水水源水為水源，加氯氧化絮凝沉澱，去除大部分濁度、SS、細菌，經連續微濾濾池去除剩餘的濁度、SS、細菌及病毒；2)以城市汙水處理廠二沉池出水為水源或以自來水水源水為水源，預加氯，經自動衝洗粗過濾器去除顆粒較粗的懸浮物、經連續微濾濾池去除全部濁度、SS及細菌病毒；3)以城市汙水處理廠二沉池出水為水源或以自來水水源水為水源，加氯氧化絮凝沉澱，連續微濾濾池去除剩餘的濁度、SS及細菌病毒、SDI≤3，然後接R0除鹽。以上連續微濾濾池新工藝的出水水質細菌總數去除率可達到99.99～99.9999％、大腸菌群的去除率達100％、SDI≤3、SS≤0.5mg/L、濁度≤0.5NTU、大腸菌群為零、細菌總數≤30個/mL(接近零)。
本技術相對現有技術具有如下優點和效果與傳統的自來水工藝相比本技術處理的再生水水質優良，大腸菌群為零、細菌總數≤30個/mL，SDI≤3，加氯量≤10mg/L，工程投資約為傳統自來水工藝的140％，運行操作的程序比傳統自來水工藝簡單；傳統自來水工藝處理的再生水水質較差，加氯消毒之前大腸菌群為102～103個/L，細菌總數為102個/mL以上，消毒加氯量需20～30mg/L，接觸時間約60min以上，大腸菌群≤3個/L，細菌總數≤100個/mL，SDI＞3。
與CMF及CMF-S(浸沒式CMF)技術相比本技術處理的再生水水質優良與CMF及CMF-S技術完全相同；本技術水處理原理、操作程序與CMF-S技術基本相同；本技術是MF與快濾池技術的結合，膜組件結構及總成簡單優化，氣水反衝洗布氣效果比CMF及CMF-S設備好，反衝效率高，反衝周期是CMF及CMFs的二倍。CMF監測膜的完整性用聲納儀，CMF-S尚無有效的膜完整性在線檢測方法，對被損壞的膜組件進行修補和更換，需要停機放水拆卸；本技術採用水下攝像儀進行膜完整性在線檢測，比聲納儀直觀方便。更換被損壞膜組件不需要停水停機，拔出被損壞的膜組件，再插入完好的膜組件即可，設備安裝維修方便，膜組件按裝密度是進口CMF-S的二倍，佔地面積小。本技術基本建設投資比CMF技術及CMF-S都低，以傳統的自來水工藝投資為100％，本技術投資為140％，CMF-S技術為200％，CMF技術為300～400％(國產CMF約為200％)。
本技術用於城市自來水工程改造和建設，可提高水質，降低運行成本。特別在衛生突發事故非常時期，能保證供水水質。
圖1是連續微濾濾池結構2是單插式膜組件結構3是Y形組合插式膜組件結構圖 圖3-a是組合組建平面示意4是再生水處理工藝流程(1)圖5是再生水處理工藝流程(2)圖6是再生水處理工藝流程(3)圖7是自來水處理新工藝圖其中1、濾池；2、排水槽；3、插接式膜組件；4、濾板內匯水管；5、集水式濾板；6、濾牆；7、進水管；8、濾後出水管；9、反衝洗進水管；10、反衝洗進氣管；11、反衝洗排水管；12、化學清洗進液管；13、濾前加氯；14化學清洗液回收管；15、溢流管。16、濾板集水式模組件插座17、自動鎖緊器；18、單插膜組件；19、排氣管；20、上集水室；21、中心管；22、組件外殼；23、排氣孔；24、MF膜絲；25、進水孔；26、組件鎖緊槽；27、密封環；28、下集水室；29、膜組件插頭；30、長柄氣水混合管。31、組合膜組件；32、反衝空氣管；33、中心集水管；34、連接膜組件插座；35、磁性連接支腳；36、濾板；37、水平匯水管。
具體實施例方式
結合實施方式對技術方案作詳細敘述。
實施例1一種連續微濾濾池，由微濾膜濾料(單插式膜組件或Y形組合插式膜組件)、鋼筋混凝土濾池(或金屬濾罐)、集水式濾板、氣水反衝系統、酸洗系統、鹼洗系統、前加氯系統組成。微濾膜(MF)為耐氧化的PVDF外壓式中空纖維膜絲，其截留孔徑0.2μm；重力式微濾濾池，國產膜膜通量30～35L/m2·h；濾池單位有效面積濾水量為16～20m3/m2·h。進口膜膜通量50L/m2·h，濾池單位有效面積濾水量可達30m3/m2·h。壓力式微濾濾池，國產膜膜通量40L/m2·h；濾池單位有效面積濾水量為22～27m3/m2·h；進口膜膜通量70L/m2·h，濾池單位有效面積濾水量可達42m3/m2·h；濾池為鋼筋混凝土結構或鋼製濾罐；濾板由鋼筋混凝土(或玻璃鋼)板和ABS集水插座組成，濾板用不鏽鋼壓板和螺栓固定在濾牆上，濾牆鋼筋混凝土結構、高1000mm、寬150mm；鋼製濾罐的濾板固定在不鏽鋼託架上；氣水反洗系統由反衝水泵和鼓風機組成；化學清洗系統由酸液槽和酸計量泵、鹼液槽和鹼泵組成；前加氯系統由氯瓶和自動加氯機組成(或次氯酸鈉發生器和計量泵組成)。
實施例2一種連續微濾濾池，微濾膜濾料(單插式膜組件或Y形組合插式膜組件)填裝在鋼筋混凝土濾池內，濾板承託著膜組件。濾板尺寸為1000×1000(mm)，濾板之間的縫隙用密封膠密封。濾板由濾牆支撐，濾牆兩端與濾池池壁相連，濾牆根部與池底相連。每道濾牆頂部設有數根d＝25mm的氣墊平衡管，下部設有2～3個700×700(mm)的水力平衡孔。濾池上部設有反衝洗排水管、化學清洗進水管；濾池下部設有進水管、出水管、反衝洗進水進氣管。在進水總管上設濾前加氯管。
實施例3一種連續微濾濾池，MF微濾膜截留孔徑為0.2μm，進水中凡大於0.2μm顆粒雜質100％的被去除，細菌的直徑均大於0.2μm，所以連續微濾濾池具有極好的除菌效果。
實施例4一種連續微濾濾池，MF微濾膜為PVDF耐氧化膜，在進水中投加2.0mg/L氯。水在濾層中的停留時間雖然很短，但細菌卻永遠被截留在MF微濾膜上，細菌與水中的游離氯長時間接觸而被殺滅。加氯系統由液氯氯瓶和自動加氯機組成，小型水廠也可由次氯酸鈉或二氧化氯發生氣以及計量泵組成。
實施例5連續微濾濾池的定期氣水反衝洗，反洗周期60～120min，氣水反衝洗可以將被截留在膜表面的死亡細菌和雜質衝洗掉。當連續微濾濾池出水量和出水水質低於設計要求時，採用0.5～1.0％的NaOH鹼液進行鹼洗，洗去吸附在膜表面的有機及生物汙染，再用1.0％酸液進行酸洗，洗去膜表面的無機化學汙染。鹼洗周期約7～10天，酸洗周期30天。
實施例6如圖4、5、6、7，水處理連續微濾濾池應用於以下三種汙水再生處理流程及自來水水處理新工藝(1)以城市汙水處理廠二沉池出水為水源或以自來水水源水為水源，加氯氧化絮凝沉澱，去除大部分濁度、SS、細菌，經連續微濾濾池去除剩餘的濁度、SS、細菌及病毒。(2)以城市汙水處理廠二沉池出水為水源或以自來水水源水為水源，預加氯，經自動衝洗粗過濾器去除顆粒較粗的懸浮物、經連續微濾濾池去除全部濁度、SS及細菌病毒。(3)以城市汙水處理廠二沉池出水為水源或以自來水水源水為水源，加氯氧化絮凝沉澱，連續微濾濾池去除剩餘的濁度、SS及細菌病毒、SDI≤3，然後接RO除鹽。以上連續微濾濾池新工藝的出水水質細菌總數去除率可達到99.99～99.9999％、大腸菌群的去除率達100％、SDI≤3、SS≤0.5mg/L、濁度≤0.5NTU、大腸菌群為零、細菌總數≤30個/mL(接近零)。
權利要求
1.一種用於水處理的連續微濾濾池，其特徵在於由插接式膜組件3、濾池1、集水式濾板5、氣水反衝系統、進出水系統、化學清洗系統及前加氯系統組成；膜組件3置於濾池內，由集水式濾板5承託；集水式濾板5由能與膜組件承插連接的集水插座和玻璃鋼板或鋼筋混凝土板組成，內設濾板內匯水管4，集水式濾板用不鏽鋼壓板和螺栓固定在濾牆6上，濾牆鋼筋混凝土結構；鋼製濾池的濾板固定在不鏽鋼託架上；濾池上部設有排水槽2、反衝洗排水管11、化學清洗進水管12、溢流管15；濾池下部設有進水管7、出水管8、反衝洗進水管9、反衝洗進氣管10；在進水管7上設濾前加氯管13、化學清洗液回收管14。
2.根據權利要求1所述的用於水處理的連續微濾濾池，其特徵在於所述的插接式膜組件為單插式膜組件或Y形組合插式膜組件。
3.根據權利要求2所述的用於水處理的連續微濾濾池，其特徵在於所述的插接式膜組件的微濾膜為耐氧化的PVDF外壓式中空纖維膜絲，其截留孔徑≤0.2μm；單插式膜組件，雙端出水，死端或錯流過濾，組件下端設有與濾板連接的插頭、氣水反衝的長柄混合管及濾後積水室；Y形組合插式膜組件由三支膜件組合成一個三角星形，雙端出水，死端過濾，設有中心集水管，集水管下端有與濾板連接的插頭；膜組件直接插入集水式濾板的集水插座內。
4.根據權利要求1或2所述的用於水處理的連續微濾濾池，其特徵在於連續微濾濾池為下述a或b或c，a.重力式微濾濾池為開敞式濾池，依靠重力工作，濾池的出水總管設在集水池水面下，集水池最低水位與濾池工作水位保持10m落差；b.重力開敞式微濾濾池，濾池出水也可直接用水泵抽吸，而不設出水集水池；c.壓力式微濾濾池為封閉式承壓設備，依靠水泵加壓工作。
5.根據權利要求1或2所述的用於水處理的連續微濾濾池，其特徵在於水處理連續微濾濾池進水投加2.0mg/L的氯。
6.根據權利要求4所述的用於水處理的連續微濾濾池，其特徵在於所述的a或b設計最大跨膜壓差為0.085MPa；c設計最大工作壓力為0.25MPa。
7.根據權利要求1或2所述的用於水處理的連續微濾濾池，其特徵在於每60～120min氣水反衝一次，每次反衝2～4min；每7～10天鹼洗一次、每60天酸洗一次。
8.根據權利要求1或2所述的用於水處理的連續微濾濾池，其特徵在於連續微濾濾池設有水下攝像監視器，當有膜組件損壞時，進行充氣在線檢測，利用水下攝像監視器確定被損組件。
9.根據權利要求1或2所述的用於水處理的連續微濾濾池的應用，其特徵在於水處理連續微濾濾池應用於以下三種汙水再生處理流程或自來水水處理新工藝1)以城市汙水處理廠二沉池出水為水源或以自來水水源水為水源，加氯氧化絮凝沉澱，去除大部分濁度、SS、細菌，經連續微濾濾池去除剩餘的濁度、SS、細菌及病毒；2)以城市汙水處理廠二沉池出水為水源或以自來水水源水為水源，預加氯，經自動衝洗粗過濾器去除顆粒較粗的懸浮物、經連續微濾濾池去除全部濁度、SS及細菌病毒；3)以城市汙水處理廠二沉池出水為水源或以自來水水源水為水源，加氯氧化絮凝沉澱，連續微濾濾池去除剩餘的濁度、SS及細菌病毒、SDI≤3，然後接RO除鹽。
全文摘要
本發明涉及城市汙水再生利用水處理工藝及自來水水處理工藝。本發明是一種以MF膜技術與快濾池相結合的連續微濾濾池水處理新工藝，以CMF技術1/2、CMF－S技術2/3的投資，獲取與CMF及CMF－S技術完全相同的再生水水質，其操作、維護比CMF及CMF－S膜裝置與傳統的自來水水處理工藝都簡單。本發明的水處理連續微濾濾池應用於三種汙水再生處理流程或自來水水處理新工藝。本技術用於城市自來水工程改造和建設，可提高水質，降低運行成本。特別在衛生突發事故非常時期，能保證供水水質。
文檔編號C02F1/44GK101069813SQ200610015370
公開日2007年11月14日 申請日期2006年8月21日 優先權日2006年8月21日
發明者焦兆明 申請人:焦兆明