一種浸沒式超濾方法、裝置及純水的製備系統的製作方法

2023-05-11 01:27:06 1

專利名稱：一種浸沒式超濾方法、裝置及純水的製備系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種超濾方法，特別涉及一種浸沒式超濾方法，還涉及實現這種方法的裝置及採用該裝置的純水的製備系統。
背景技術：
在鋼鐵企業生產過程中，需要使用大量的純水，用於設備的冷卻、鍋爐蒸汽補給水和冷軋板坯清洗、產品冷卻等。純水的品質與設備的安全運行和產品質量密切相關，目前在水處理技術中，純水的製備工藝和方法主要有離子樹脂交換法、蒸餾法、電吸附法、膜處理法以及電滲析等，處理工藝均有其各自的特點，離子樹脂交換法，是一種傳統的純水製備工藝，系統運行相對穩定，處理水質與系統裝備、控制水平和運行操作密切相關，離子交換法存在的主要問題是樹脂再生後產生大量的酸鹼廢液，其含鹽量高，直接排放對環境影響大， 如要回收利用，需要較高的深度處理投資及運行費用，該技術現已逐步淘汰；蒸餾法設備投資高，運行能耗也高，對大規模生產企業而言，採用蒸餾法製取純水應用實例不多；電吸附和電滲析運行管理相對簡便，但處理後純水水質品質相對較低，運行成本主要為電耗，因此採用電吸附和電滲析製取純水一般要與膜處理或離子樹脂交換法配合使用；膜處理技術近幾年發展很快，由於膜的投資成本逐年降低，處理出水水質相對穩定，該技術已成為這一領域的發展趨勢。授權公告號為CN2388197Y，授權公告日為2000年7月19日的中國實用新型專利說明書公開了一種高濁度水純化設備。這種高濁度水純化設備由機架、水泵、泥砂分離器、 超濾膜過濾器、反滲透裝置構成
授權公告號為CN1218884C，授權公告日為2005年9月14日的中國發明專利說明書公開了一種部分雙級反滲透純水製造工藝，其特徵在於它是利用一級反滲透裝置，該裝置包括多個串聯方式連接的反滲透膜，所述的串聯方式連接的反滲透膜分為前面部分和後面部分，多個反滲透膜的前面部分的純水合併成系統純水，前面部分的濃水進入後面部分的反滲透膜，後面部分純水合併後全部或部分返回原水給水系統。但是膜處理最大的缺陷存在著膜汙堵問題，發生膜汙堵後，影響系統的通水量，此時發生汙堵的一組膜組必須停止運行，需要花幾天時間進行清洗和再生，增加作業負荷並影響系統的產水量。同時由於超濾膜組的設置是採用壓力式的，需要消耗必要的電能，增加運行成本。

發明內容
本發明的目的的第一方面在於提出一種浸沒式超濾方法，以解決現在使用壓力式超濾膜純水製備工藝存在的膜難以清洗的問題。本發明通過以下技術方案解決上述技術問題，達到本發明的目的。一種浸沒式超濾方法，包括以下步驟在超濾水池內安裝浸沒式超濾膜，由設置在所述超濾水池外的抽吸泵抽吸形成負
4壓，使所述浸沒式超濾膜外的水進入所述浸沒式超濾膜的膜腔內，進行超濾膜處理。進一步，所述抽吸泵的抽吸壓力為5_12kpa。本發明採用浸沒式超濾膜，通過抽吸泵抽吸形成負壓，將膜外部的水吸入膜組進行過濾，使水中的有機、膠體汙物粘附在膜組的外表面，如此將壓力式超濾處理改為負壓式超濾處理工藝，這樣清洗時利用很少的水量、壓縮空氣量就可以衝洗表面汙物，使膜組恢復正常通水功能。本發明的目的的第二方面在於提出一種浸沒式超濾裝置，以解決使用壓力式超濾裝置淨化水存在的膜難以清洗的問題。一種浸沒式超濾裝置，包括超濾水池；浸沒式超濾膜，所述浸沒式超濾膜安裝在所述超濾水池內；抽吸泵，所述抽吸泵設置在所述超濾水池外，與所述浸沒式超濾膜的膜管出水口通過管道連接。本發明的浸沒式超濾裝置為實現上述浸沒式超濾方法的負壓式超濾裝置，具有抗汙堵的能力。本發明的目的的第三方面在於提出一種純水的製備系統，以解決現在的純水的製備系統採用壓力式超濾膜淨化水存在的膜難以清洗的問題。一種純水的製備系統，包括預處理系統；超濾系統，所述超濾系統與所述預處理系統連接；反滲透處理系統，所述反滲透處理系統與所述超濾系統連接；所述超濾系統包括如上所述的浸沒式超濾裝置。所述預處理系統包括將原水進行混凝反應沉澱處理的裝置和V型濾池，所述V型濾池的出水口與所述超濾系統通過管道連接。進一步，所述預處理系統還包括第一殺菌加藥裝置，所述第一殺菌加藥裝置的加藥點管道設置在所述連接V型濾池的出水口與所述超濾系統的管道上。所述超濾系統還包括送水泵、自清洗過濾器、超濾產水箱，所述送水泵的進水口與所述預處理系統連接，自清洗過濾器的進水口與所述送水泵的出水口通過管道連接，所述自清洗過濾器的出水口通過管道與所述超濾水池的進水口連接，所述超濾產水箱的進水口與所述抽吸泵的出水口通過管道連接，所述超濾產水箱的出水口與所述反滲透處理系統通過管道連接。進一步，所述超濾系統還包括第二殺菌加藥裝置，所述第二殺菌加藥裝置的加藥點管道設置在所述超濾水池中。所述反滲透處理系統包括一級反滲透系統和二級反滲透系統；所述一級反滲透系統包括一級高壓泵組、一級反滲透裝置、第一中間水箱、廢水池，所述一級高壓泵組的進水口與所述超濾系統連接，所述一級反滲透裝置的進水口與所述一級高壓泵組的出水口通過管道連接，所述第一中間水箱的進水口與所述一級反滲透裝置的出水口通過管道連接，所述廢水池的進水口與所述一級反滲透裝置的廢水出口通過管道連接；所述二級反滲透系統包括二級高壓泵組、二級反滲透裝置、純水箱，所述二級高壓泵組的進水口與所述第一中間水箱的出水口通過管道連接，所述二級反滲透裝置的進水口與所述一級高壓泵組的出水口通過管道連接，所述二級反滲透裝置的出水口與所述純水箱的進口通過管道連接。進一步， 所述反滲透處理系統還包括反滲透送水泵、保安過濾器、阻垢劑加藥裝置和還原劑加藥裝置，所述反滲透送水泵的進水口與所述超濾系統通過管道連接，所述反滲透送水泵的出水口與所述保安過濾器的進水口通過管道連接，所述阻垢劑加藥裝置和所述還原劑加藥裝置的加藥點管道均設置在所述連接反滲透送水泵的出水口與保安過濾器的進水口的管道上， 所述保安過濾器的出水口與所述一級高壓泵組的進水口通過管道連接。與現有的純水製備相比，本發明的純水製備系統具有以下優點(1)常規的超濾膜處理工藝，採用密閉式系統設計，壓力式進水，利用供水泵組提供的約0. 2MPa的壓力將水壓入膜管進行過濾處理，由於供水壓力較高，且壓力式超濾膜抗汙堵能力差，水中的有機膠體汙物很容易滲入到膜孔內，導致膜汙堵的情況發生，僅採用清水、壓縮空氣等物理方式清洗，很難將汙堵消除，一般需停機採用化學方式處理，而化學處理時間視系統汙堵情況而定，從幾小時到幾天不等，嚴重影響純水製備系統的產水能力。而本發明的浸沒式超濾裝置採用開放式系統(所謂開放式系統相對於壓力式而言，水池敞開靜壓，超濾膜放於水池中，利用抽吸泵很小的壓力運行，而壓力式是管道連接，利用泵的壓力(一般0. 2 .03MPa)將水送入膜管)設計，將浸沒式超濾膜浸沒在水中，利用抽吸泵抽吸使膜管內形成負壓，外部水通過負壓進入膜管進行過濾，抽吸壓力僅是壓力式超濾膜供水壓力的1/3 1/5，水中的有機汙物粘附在膜組表面，採用水洗和空氣擦洗的方式就可將膜清洗乾淨，簡單方便。(2)壓力式超濾膜採用單根膜組件裝填密度高，過流通道小，採用死端過濾方式對進水水質要求高，對於較差的水質需要採用錯流過濾方式，能耗高；而浸沒式超濾膜採用的膜組件裝填密度比壓力式超濾膜低，過流通道寬，因此進水水質變化適用性強，產水穩定， 能耗低。(3)壓力式超濾膜的使用壽命短，一般為2-5年；本發明中的浸沒式超濾膜使用壽命長，一般為5 10年。綜上所述本發明的純水製備系統，具有處理工藝簡單，操作維護方便，系統運行穩定，與配置壓力式膜組處理方法相比，有著抗汙堵能力強，運行成本低，能耗少，膜使用壽命長等顯著優點。處理後的純水水質穩定，同時降低化學清洗頻率，減少了廢水排放。


圖1是具體實施方式
中所述的純水的製備方法的流程圖。
具體實施例方式一種浸沒式超濾方法，包括以下步驟在超濾水池內安裝浸沒式超濾膜，由設置在所述超濾水池外的抽吸泵抽吸形成負壓，使所述浸沒式超濾膜外的水進入所述浸沒式超濾膜的膜腔內，進行超濾膜處理。抽吸泵的抽吸壓力為5_12kpa。一種浸沒式超濾裝置，包括超濾水池5 ；浸沒式超濾膜6，浸沒式超濾膜6安裝在超濾水池5內；
抽吸泵7，抽吸泵7設置在超濾水池5外，與浸沒式超濾膜6的膜管出水口通過管道連接。參見圖1。一種純水的製備系統，包括預處理系統、超濾系統、反滲透處理系統。預處理系統包括將原水進行混凝反應沉澱處理的折板反應池、混凝沉澱池和進行過濾的V型濾池1，第一殺菌加藥裝置3 ;V型濾池1的出水口與超濾系統通過管道連接。第一殺菌加藥裝置3的加藥點管道設置在連接V型濾池1的出水口與超濾系統的管道上。超濾系統包括前述浸沒式超濾裝置，還包括送水泵2、自清洗過濾器4、第二殺菌加藥裝置8、超濾產水箱9。送水泵2的進水口與超濾系統的V型濾池1的出水口通過管道連接，送水泵2的出水口與自清洗過濾器4的進水口通過管道連接，自清洗過濾器4的出水口與超濾水池5的進水口通過管道連接，超濾產水箱9的進水口與抽吸泵7的出水口通過管道連接，超濾產水箱9的出水口與反滲透處理系統通過管道連接。第二殺菌加藥裝置8 的加藥點管道設置在超濾水池中。反滲透處理系統包括反滲透送水泵10、保安過濾器13、阻垢劑加藥裝置11、還原劑加藥裝置12、一級反滲透系統和二級反滲透系統。反滲透送水泵10的進水口與超濾系統的超濾產水箱9通過管道連接，反滲透送水泵10的出水口與保安過濾器13的進水口通過管道連接，阻垢劑加藥裝置11和還原劑加藥裝置12的加藥點管道均設置在連接反滲透送水泵10的出水口與保安過濾器13的進水口的管道上。一級反滲透系統包括一級高壓泵組14、一級反滲透裝置15、第一中間水箱16、廢水池21。一級高壓泵組14的進水口與保安過濾器13的出水口通過管道連接。一級反滲透裝置15的進水口與一級高壓泵組14的出水口通過管道連接，第一中間水箱16的進水口與一級反滲透裝置15的出水口通過管道連接，廢水池21的進水口與一級反滲透裝置15的廢水出口通過管道連接。一級反滲透系統還可以包括對反滲透裝置進行衝洗、清洗的第一衝洗系統、第一清洗系統，此屬於本領域技術人員所熟知的常規技術，在此不贅述。二級反滲透系統包括二級高壓泵組17、二級反滲透裝置18、純水箱19、二級高壓泵組17的進水口與第一中間水箱16的出水口通過管道連接，二級反滲透裝置18的進水口與一級高壓泵組14的出水口通過管道連接，二級反滲透裝置18的出水口與純水箱21的進口通過管道連接。二級反滲透系統還可以包括對反滲透裝置18進行清洗的第二清洗系統， 此屬於本領域技術人員所熟知的常規技術，在此不贅述。上述一種純水的製備系統的工作原理如下。原水進行混凝反應沉澱處理後進入V 型濾池1，在V型濾池1中過濾後得到過濾水。在V型濾池1內水與均質石英砂發生接觸、 吸附，進行深層過濾，將水中的懸浮物截留，達到接觸過濾目的，V型濾池1的再生採用定時間或定壓差，再生程序經過排水、氣反、氣水反、水反、靜沉、滿水後再次進入過濾製備狀態， 這樣周而復始循環運行。V型濾池1採用單一均質濾料，由均一濾料組成的過濾層，具有空隙率大，截汙能力強，過濾周期長，水頭損失小，反衝洗耗水率低等的特點。過濾水通過送水泵2送入自清洗過濾器4。自清洗過濾器4的精度為500 μ m，可以去除水中大於500μπι以上的顆粒，這樣能確保後續設備的運行安全。自清洗過濾器4自動反衝洗周期根據進出水壓差或累計運行時間來設定，反衝洗後的水排入原水廢水池(圖中未顯示)。過濾水在進入自清洗過濾器4之前，先由殺菌加藥裝置3投加殺菌劑進行殺菌處理，經過自清洗過濾器4過濾後的出水利用餘壓直接自流至超濾水池5，由安裝在超濾水池5內的浸沒式超濾膜6，對過濾水進行超濾膜處理。浸沒式超濾裝置是一種開放式設計、 在負壓狀態下運行設備，其工作過程具體來說由設置在超濾水池5外的抽吸泵7抽吸形成負壓，使浸沒式超濾膜6外的水進入浸沒式超濾膜6的膜腔內，達到過濾的目的，抽吸泵7 的抽吸壓力為5-12KPa。通過浸沒式超濾膜6處理後的出水經過第二殺菌加藥裝置8加藥殺菌後，流入超濾產水箱9。浸沒式超濾膜的運行方式為過濾、一般反洗、化學反洗和恢復性清洗四個過程。每一過程通過不同的泵及閥門(圖中未顯示)切換完成。一般反衝洗不需要投加任何化學藥劑，持續時間短(反洗時間為15秒)，在反衝洗時，空氣被引進到了超濾膜箱的底部，通過與水混合在超濾膜的表面形成渦流，使上升中的氣泡擦洗並清潔超濾膜絲的外表面，去除過濾膜上吸附的汙染物，提高浸沒式超濾膜的處理效率。化學反洗是為了恢復膜的透過率，對膜進行清洗的一種方式，也是為了延長恢復性清洗的頻率。化學反洗時先對膜進行浸泡，再進行反衝洗來去除膜絲表面的顆粒物，一般膜浸泡時間約15分鐘。浸沒式超濾膜在長時間運行後，黏附在膜表面的有機物採用一般反洗、化學清洗無法去除時，需要投加鹽酸和次氯酸鈉溶液對膜進行恢復性清洗，以去除堵塞膜孔的汙物， 恢復膜的過濾功能。本發明在試用過程中，採用長江水經混凝、沉澱、過濾後，作為浸沒式超濾膜的原水，通過浸沒式超濾膜處理後，水質SDI <3，產水率為95%，優於作為對比的壓力式膜90% 的產水率，可以作為後續反滲透膜組的水源。超濾產水箱9中的水流出後，進入反滲透處理系統。反滲透是一種物理分離方法， 利用壓力將水透過反滲透膜，以去除水中溶解性固體、礦物質、溶解性有機物等，達到水的除鹽，以獲得需要的純水。為了有效保護反滲透膜的運行安全，在進入反滲透膜之前，系統設置精度為5μπι 的保安過濾器13，以截留水中大於5 μ m的微小顆粒。具體來說是超濾產水箱9中的水流出後，由反滲透送水泵10送入保安過濾器13。保安過濾器13的出水經一級高壓泵組14增壓後，由一級反滲透裝置15進行處理。高壓泵組為反滲透膜組提供足夠的進水壓力，維持反滲透膜的正常運行。一級高壓泵組設置變頻控制節約能源。一級反滲透裝置15主要作用是脫除水中的可溶性鹽份、膠體、 有機物及微生物。一級反滲透回收率為75%，脫鹽率為97-99%。一級反滲透裝置15的出水流入中間水箱16，一級反滲透裝置15產生的濃水排入廢水池21，中間水箱16的水再由二級高壓泵組17送入二級反滲透裝置18。二級反滲透裝置主要去除一級反滲透產水中殘餘的溶解鹽類，反滲透回收率為90%。一級反滲透裝置、二級反滲透裝置的清洗採用化學清洗，化學清洗是去除膜表面聚集汙染物，恢復膜性能的維護程序。一級反滲透裝置、二級反滲透裝置的化學清洗通過不同的化學藥劑，如酸、鹼、表面活性劑、殺菌劑等來實現。化學藥劑用量取決於汙染物的特性。二級反滲透裝置的出水即可達到鋼鐵企業純水用水水質標準，純水進入純水箱 19，需要時通過純水供水泵20對外供應純水。利用本純水的製備系統製備的純水的水質指標見下表
權利要求
1.一種浸沒式超濾方法，其特徵在於，包括以下步驟在超濾水池內安裝浸沒式超濾膜，由設置在所述超濾水池外的抽吸泵抽吸形成負壓， 使所述浸沒式超濾膜外的水進入所述浸沒式超濾膜的膜腔內，進行超濾膜處理。
2.根據權利要求1所述的浸沒式超濾方法，其特徵在於所述抽吸泵的抽吸壓力為 5_12kpa0
3.一種浸沒式超濾裝置，其特徵在於，包括超濾水池；浸沒式超濾膜，所述浸沒式超濾膜安裝在所述超濾水池內；抽吸泵，所述抽吸泵設置在所述超濾水池外，與所述浸沒式超濾膜的膜管出水口通過管道連接。
4.一種純水的製備系統，包括預處理系統；超濾系統，所述超濾系統與所述預處理系統連接；反滲透處理系統，所述反滲透處理系統與所述超濾系統連接；其特徵在於所述超濾系統包括如權利要求3所述的浸沒式超濾裝置。
5.根據權利要求4所述的一種純水的製備系統，其特徵在於所述預處理系統包括將原水進行混凝反應沉澱處理的裝置和V型濾池，所述V型濾池的出水口與所述超濾系統通過管道連接。
6.根據權利要求5所述的一種純水的製備系統，其特徵在於所述預處理系統還包括第一殺菌加藥裝置，所述第一殺菌加藥裝置的加藥點管道設置在所述連接V型濾池的出水口與所述超濾系統的管道上。
7.根據權利要求4所述的一種純水的製備系統，其特徵在於所述超濾系統還包括送水泵、自清洗過濾器、超濾產水箱，所述送水泵的進水口與所述預處理系統連接，自清洗過濾器的進水口與所述送水泵的出水口通過管道連接，所述自清洗過濾器的出水口通過管道與所述超濾水池的進水口連接，所述超濾產水箱的進水口與所述抽吸泵的出水口通過管道連接，所述超濾產水箱的出水口與所述反滲透處理系統通過管道連接。
8.根據權利要求7所述的一種純水的製備系統，其特徵在於，所述超濾系統還包括第二殺菌加藥裝置，所述第二殺菌加藥裝置的加藥點管道設置在所述超濾水池中。
9.根據權利要求4所述的一種純水的製備系統，其特徵在於，所述反滲透處理系統包括一級反滲透系統和二級反滲透系統；所述一級反滲透系統包括一級高壓泵組、一級反滲透裝置、第一中間水箱、廢水池，所述一級高壓泵組的進水口與所述超濾系統連接，所述一級反滲透裝置的進水口與所述一級高壓泵組的出水口通過管道連接，所述第一中間水箱的進水口與所述一級反滲透裝置的出水口通過管道連接，所述廢水池的進水口與所述一級反滲透裝置的廢水出口通過管道連接；所述二級反滲透系統包括二級高壓泵組、二級反滲透裝置、純水箱，所述二級高壓泵組的進水口與所述第一中間水箱的出水口通過管道連接，所述二級反滲透裝置的進水口與所述一級高壓泵組的出水口通過管道連接，所述二級反滲透裝置的出水口與所述純水箱的進口通過管道連接。
10.根據權利要求9所述的一種純水的製備系統，其特徵在於，所述反滲透處理系統還包括反滲透送水泵、保安過濾器、阻垢劑加藥裝置和還原劑加藥裝置，所述反滲透送水泵的進水口與所述超濾系統通過管道連接，所述反滲透送水泵的出水口與所述保安過濾器的進水口通過管道連接，所述阻垢劑加藥裝置和所述還原劑加藥裝置的加藥點管道均設置在所述連接反滲透送水泵的出水口與保安過濾器的進水口的管道上，所述保安過濾器的出水口與所述一級高壓泵組的進水口通過管道連接。
全文摘要
本發明涉及一種超濾方法，特別涉及一種浸沒式超濾方法，還涉及實現這種方法的裝置及採用該裝置的純水的製備系統。一種浸沒式超濾方法，包括以下步驟在超濾水池內安裝浸沒式超濾膜，由設置在所述超濾水池外的抽吸泵抽吸形成負壓，使所述浸沒式超濾膜外的水進入所述浸沒式超濾膜的膜腔內，進行超濾膜處理。一種浸沒式超濾裝置，包括超濾水池、浸沒式超濾膜、抽吸泵。一種純水的製備系統，其超濾系統包括上述的浸沒式超濾裝置。本發明主要解決了現在使用壓力式超濾膜純水製備工藝存在的膜難以清洗的問題。
文檔編號C02F9/02GK102249372SQ201010177850
公開日2011年11月23日 申請日期2010年5月18日 優先權日2010年5月18日
發明者張宜莓, 施傑, 朱榮健, 胡利光 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司, 寶鋼工程技術集團有限公司