一種汙染海域的反滲透海水淡化預處理方法及裝置的製作方法

2023-05-26 11:10:56

專利名稱：一種汙染海域的反滲透海水淡化預處理方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於水處理技術領域，具體涉及一種汙染海域的反滲透海水淡化預處理方法及裝置。
背景技術：
人類在21世紀面臨嚴重的淡水緊缺問題，水資源缺乏已成為關係到貧窮、可持續發展乃至世界和平與安全的重大問題，因此海水淡化越來越受到重視，利用海水淡化技術從海水中製取清潔水，已成為人們獲取淡水的一種重要手段。目前世界上採用的主要的海水淡化方法包括多級閃蒸(MSF)、多效蒸發(MED)、反滲透(RO)中，RO技術因其具有投資少、操作方便、建設期短、佔地面積小等優點而得到較為廣泛的應用，並且在海水淡化中佔有的比例有逐年增加的趨勢，21世紀的海水淡化市場中海水反滲透(SWRO)將是主要的海水淡化方法。然而要保證反滲透裝置能夠長期穩定地運行，給水預處理是至關重要的。目前，海水淡化常規預處理方法主要包括絮凝、沉澱、多介質過濾、筒式過濾、活性炭吸附過濾等。絮凝、沉澱、介質過濾可去除大部分膠體和懸浮固體。筒式過濾器可防止進料水、化學藥品進料裝置或預處理介質中的粒子進入RO系統，以保護RO膜，故又稱保安過濾器。常採用聚丙烯纖維濾芯，孔徑尺寸多為1-10 ym，有的配備雙層過濾以提供更深層的過濾。當海水的水源水質正常且穩定時，這種預處理方法可將RO系統進水的SDI值降至2-3。但當海水水源水質波動或受到汙染時，其出水水質也波動，不能保證出水水質滿足預處理要求；活性炭在吸附了有機物時也為細菌提供了營養源，引起二次汙染。常規預處理方法不能對細菌和膠體顆粒構成有效屏障，保護RO膜，延長其使用壽命，而且產水流量和水質都隨原水水質而變化，不 能滿足RO進水水質恆定的要求。與常規處理方法相比，微、超濾膜法具有幾大優勢:①佔地面積小，自動化程度高投資和運行費用減少；③處理後的水質明顯優於常規處理法出水水質，進入反滲透膜系統時能夠有效控制膜汙染、延長膜的使用壽命。海水淡化微、超濾膜法預處理的核心是微、超濾膜系統能否穩定、高效低耗地運行。目前膜系統運行時，通常上部進水、下部排水、膜組件採用抽吸泵抽吸出水的方式運行。上部進水的水力衝擊會擾動膜組件,嚴重時中空纖維膜絲在水力衝擊下發生斷絲,致使出水水質惡化。當膜組件運行壓差增大，進行一般水力清洗時，清洗結束後將膜池中所有清洗水排空再進行進水過濾，此操作需大量超濾產水，造成系統的回收率降低。

發明內容
本發明的目的是針對現有膜系統中的膜池構造存在的問題，提供一種優化膜池進水條件和進水水質，節能降耗，提高微、超濾系統回收率的新型浸沒式膜池。並在此基礎上，針對汙染海域海水淡化預處理領域中的問題，提供一種能夠保證海水淡化反滲透膜系統穩定運行、有效控制膜汙染、延長膜壽命的海水淡化預處理方法。
本發明的目的可以通過以下方案和措施達到:一種帶有錐形槽部的浸沒式膜池，所述膜池包括池體(I)、進水口及管路(2)、排水口及管路(3)、出水口及管路(4)、和膜組件(5);池體(I)的下部為截面錐形的沉泥槽，中部為固液分離區，上部為置膜區；膜組件置於置膜區，進水口位於固液分離區；排水口位於沉泥槽的最低部；出水口位於置膜區的頂部。上述的池體的截面高度中，沉泥槽與固液分離區與置膜區的高度比優選為:(4 8): I: (1.1 1.4)。本發明還提供一種汙染海域的海水淡化預處理方法，該方法中使用上述帶有錐形槽部的浸沒式膜池。

該方法包含以下步驟:待處理水由給水泵進入帶有錐形槽部的浸沒式膜池，該待處理水進入固液分離區後，較大顆粒物質及懸浮的絮體沉入沉泥槽內，上部置膜區中的水直接通過膜組件過濾後，米用虹吸或者慄抽吸從出水口排出。上述待處理水由給水泵進入帶有錐形槽部的浸沒式膜池前，先經過預氧化工序和/或混凝工序。所述預氧化工序中，使用的預氧化劑是臭氧、高錳酸鉀、或高鐵酸鉀中的一種或幾種。臭氧投加量是0.5-10mg/L,高錳酸鉀投加量是0.5-10mg/L,高鐵酸鉀投加量是
0.5-lOmg/L。所述混凝工序中，使用的混凝劑是三氯化鐵、或聚合氯化鋁中的一種或幾種。三氯化鐵的投加量是l_8mg/L(以鐵計)，聚合氯化鋁的投加量是l-10mg/L(以鋁計)。上述汙染海域的海水淡化預處理方法中，還含有膜系統定期進行一般清洗或化學清洗步驟；所述一般清洗步驟是:採用超濾產水直接反洗和氣洗的聯合清洗，靜置10-30分鐘，開啟膜池底部的排水口閥門將固液分離區和沉泥槽區的清洗水由排水口排放，進行超濾過濾；化學清洗是先進行一般清洗，接著對膜組件進行藥劑反洗和氣洗的聯合清洗，清洗結束後進行超濾過濾。所述的化學藥劑為次氯酸鈉、鹽酸、硫酸、檸檬酸、草酸、氫氧化鈉或其他膜清洗常用藥劑中的一種或多種；投加方式為單獨投加或同時投加。上述一種帶有錐形槽部的浸沒式膜池，置膜區中放置的浸沒式膜為中空纖維膜、平板膜或管式膜；膜材質為聚偏氟乙烯、聚碸、聚氯乙烯或聚醚碸；膜孔徑在0.01-1 u m。綜上所述，本發明的主要特點在於:通過在普通微、超濾膜池的池體上的下部設置截面錐形的沉泥槽，中部設置固液分離區，並採用中部固液分離區進水。這種池體的構造對比與普通膜池池體，有如下優點:(I)膜池下部的截面錐形的沉泥槽能有效地收集進水中所含有的顆粒物質及可沉降的絮體、汙泥等，一般清洗(非化學清洗)結束或膜池排汙時，只需排放膜池底部的部分水量，而無需放空膜池內所有的水即可起到排汙作用，這樣可有效提高系統的回收率；(2)膜池中部的固液分離區上設置進水口，水進入膜池後，在固液分離區內，顆粒物質和可沉降絮體等沉入下部的沉泥槽，上清液進入上部的置膜區過濾，這樣可有效地控制膜汙染，提高產水水質；水從中部的固液分離區進入，也可避免水力衝擊對膜組件的擾動，從而有效防止中空纖維膜絲在水力衝擊下發生斷絲的問題，保證出水水質的穩定性；
(3)膜池中、下部分別設置固液分離區和沉泥槽可提高膜組件的放置高度，便於利用液位差進行虹吸出水，節能降耗；當由於膜汙染導致跨膜壓差增大後無法虹吸出水時開啟抽吸慄抽吸出水。在汙染海域採用預氧化-在線混凝-微濾或超濾的處理工序對比與常規處理方法，具有以下優勢:(I)佔地面積小，自動化程度高；(2)投資和運行費用減少；(3)處理後的水質明顯優於常規處理法出水水質，預氧化有效改變海水中天然有機物的性質，進入反滲透膜系統時能夠有效控制膜汙染、延長膜的使用壽命。


圖1是帶有錐形槽部的浸沒 式膜池的示意簡圖。圖中，(1)池體；(2)進水口及管路；(3)排水口及管路；(4)出水口及管路；(5)膜組件;(6)超濾產水箱；(7)抽吸泵；(8)反衝洗泵。圖2是海水淡化預處理方法流程框圖。
具體實施例方式實施例中的高錳酸鹽指數(CODsfa)的測定根據原水氯離子含量的不同，採用高錳酸鹽指數酸性法或鹼性法(中華人民共和國國家標準GB119114-89);濁度的測定採用美國哈希公司的濁度儀(型號:HACH2100AN);電導率的測定採用美國哈希公司的可攜式電導率儀(型號:HACH Sension 5) ;pH的測定採用美國哈希公司的可攜式pH計(型號:HACHSension2)。根據本發明所述的一種汙染海域的反滲透海水淡化預處理方法及裝置，包括預沉裝置、原水泵、預氧化裝置、進水泵、混凝劑投加裝置、抽吸泵、反衝洗泵、微/超濾浸沒式膜池、超濾產水箱。預氧化裝置出水管道與進水泵連接，且在上述進水泵前設置混凝劑投加裝置，進水泵經控制閥與浸沒式膜池中部的固液分離區的進水口連接，浸沒式膜組件置於浸沒池內，出水管閥通過管路或抽吸泵連接至產水箱，反洗管路由產水箱經反洗泵連接膜組件。實施例1本試驗採用某海域海水a，水質情況如表I所示。表I原水水質表
權利要求
1.一種帶有錐形槽部的浸沒式膜池，所述膜池包括池體(I)、進水口及管路(2)、排水口及管路(3)、出水口及管路(4)、和膜組件(5)，其特徵在於:池體(I)的下部為截面錐形的沉泥槽，中部為固液分離區，上部為置膜區；膜組件置於置膜區，進水口位於固液分離區；排水口位於沉泥槽的最低部；出水口位於置膜區的頂部。
2.根據權利要求1所述的帶有錐形槽部的浸沒式膜池，其特徵在於:池體的截面高度中，沉泥槽與固液分離區與置膜區的高度比為:(4 8): I: (1.1 1.4)。
3.一種使用權利要求1所述的帶有錐形槽部的浸沒式膜池的汙染海域的海水淡化預處理方法，其特徵在於:包含以下步驟: 待處理水由給水泵進入帶有錐形槽部的浸沒式膜池，該待處理水進入固液分離區後，較大顆粒物質及懸浮的絮體沉入沉泥槽內，上部置膜區中的水直接通過膜組件過濾後，採用虹吸或者泵抽吸從出水口排出。
4.根據權利要求3所述的海水淡化預處理方法，其特徵在於:待處理水由給水泵進入帶有錐形槽部的浸沒式膜池前，先經過預氧化工序和/或混凝工序。
5.根據權利要求4所述的海水淡化預處理方法，其特徵在於:所述預氧化工序中，使用的預氧化劑是臭氧、高錳酸鉀、或高鐵酸鉀中的一種或幾種。
6.根據權利要求4所述的海水淡化預處理方法，其特徵在於:所述混凝工序中，使用的混凝劑是三氯化鐵、或聚合氯化鋁中的一種或幾種。
7.根據權利要求3所述的海水淡化預處理方法，其特徵在於:還含有膜系統定期進行一般清洗或化學清洗；所述一般清洗步驟是:採用超濾產水直接反洗和氣洗的聯合清洗，靜置10-30分鐘，開啟膜池底部的排水口閥門將固液分離區和沉泥槽區的清洗水由排水口排放，進行超濾過濾；化學清洗是先進行一般清洗，接著對膜組件進行藥劑反洗和氣洗的聯合清洗，清洗結束後進行超濾過 濾。
全文摘要
本發明涉及一種汙染海域的反滲透海水淡化預處理方法及裝置，通過在普通微、超濾膜池的池體上的下部設置截面錐形的沉泥槽，中部設置固液分離區，並採用中部固液分離區進水。這種池體的構造，可有效提高系統的回收率；避免水力衝擊對膜組件的擾動，保證出水水質的穩定性；節能降耗。
文檔編號C02F1/44GK103121760SQ20111036684
公開日2013年5月29日 申請日期2011年11月18日 優先權日2011年11月18日
發明者王麗華, 楊瑜芳 申請人:東麗纖維研究所(中國)有限公司