专利名称：高效节水型膜处理系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于水处理技术领域，涉及一种反渗透节水型膜处理系统。
背景技术：
反渗透膜用作预脱盐设备已被广泛应用在水处理领域。常规反渗透设备出于防垢
的目的，其水回收率一般不超过75% ，约有25%的浓水按废水排放掉，这部分水如要回收，
势必增加投资和运行成本，为此，常规反渗透设备存在水回收率偏低的缺陷。 制约反渗透设备水回收率低的因素有钙镁结垢物质、硅、有机物、微生物等。 现有的反渗透设备为了防止钙镁物质在反渗透膜表面结垢，除了加专用阻垢剂阻
垢外，还得控制系统的水回收率不超过75%，否则，就有结垢的危险。
现有的反渗透设备一般在中性工况(ra值在7 8之间)下运行，水中的硅以胶
体硅形式存在，当回收率超过75%，或专用阻垢剂效果不理想的情况下，容易在反渗透膜表
面形成特别难洗的硅垢，这也成为制约反渗透设备提高回收率的一个障碍。 反渗透设备对进水要求较高，为了保证反渗透设备的进水品质，目前常用超滤膜
作为反渗透膜的预处理系统(这样的系统常被人们称呼为"双膜法"系统)，由于超滤膜本
身的水回收率只能控制在90%左右，为此，在常用的双膜法系统中，其水回收率较低，仅有
60 70% ，有30 40%的水资源被白白浪费掉，即使有些系统将这部分废水进行再回收处
理，但大大增加了系统投资和运行成本，寻找节水型反渗透系统已成为刻不容缓的课题。
实用新型内容为解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种高效节水型膜处理系统，该系统采用弱酸阳离子交换器将水中的硬度去除，用反渗透设备去除盐分，这样克服了因钙镁等结构物质而导致反渗透回收率偏低的缺陷，同时也保证了脱盐效果；通过加碱调整反渗透
设备进水的ra值，让反渗透设备在高ra值下运行，水中的硅主要是以离子形式存在，不会污染反渗透膜并可通过反渗透去除，克服了硅结垢的潜在威胁；反渗透设备在高ra值条件下运行，而水中的有机物在高ra值条件下皂化或弱电离，不会造成膜的有机物和生物污
染。既节省了大量的酸碱，又使反渗透设备的水回收率提高到95%以上，如考虑弱酸阳离子交换器的回收率在97% 98%的话，整个膜系统的回收率可以控制在92%以上。在保证脱盐率的前提下，改善了目前双膜法("超滤膜+反渗透膜")系统的水回收率仅有60 70%的现状。 为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案 —种高效节水型膜处理系统，由多级设备通过管道级联构成，其特征是所述第一级设备是生水箱、第二级设备是生水提升泵、第三级设备是多介质过滤器、第四级设备是活性炭过滤器、第五级设备是弱酸阳离子交换器、第六级设备是除碳器、第七级设备是中间水箱、第八级设备是中间水泵、第九级设备是加药罐、第十级设备是保安过滤器、第十一级设备是高压泵、第十二级设备是反渗透设备、第十三级设备是淡水箱。[0010]本实用新型有以下积极有益效果 1.系统回收率高，节水效果明显 在本系统中，避免用比较耗水的超滤设备作为反渗透设备的预处理措施，而是采用多介质+活性炭作为预处理措施，既保证了水质，又达到节水的目的；采用了弱酸阳离子
交换器去除绝大部分结垢物质，并让反渗透设备在高ra值下运行，克服了传统反渗透设备
因害怕结垢而将回收率只控制在75%的弊病，本系统的反渗透设备回收率可高达95%以上。 2.抗有机物污染强 在高ra值条件下，水中的脂肪酸皂化形成如肥皂般物质有助于清洗反渗透膜表
面；在高K1值条件下，有机物溶解在水中，不会附着在反渗透膜上；高回收率反渗透设备的运行相当于一直在进行稀溶液的清洗。[0015] 3.抗生物污染强 反渗透膜在高PH值条件下，大多数生物"溶解"了或遭破坏，没有遭破坏的生物也
不能繁殖，生物由于进水与浓水之间巨大的浓度变化而遭破坏，由此产生的渗透压变化使
微生物的细胞壁破裂。 4.抗颗粒性/胶体污染型强 在高ra值条件下，反渗透膜的zeta电位变为很强的负电——大部分天然颗粒带
负电，负电相斥，所以颗粒很难附着在反渗透膜的表面，在高ra值条件下浓水通道的水力
条件已变化，膜表面的层流边界层变薄，颗粒置于膜表面的湍流层而被冲走。[0019] 5.无硅的污染并有极高的去除率 在高ra值条件下硅的溶解度迅速上升，在高ra值时，硅的溶解度〉2000mg/l，不
会有硅的污染。 6 、反渗透设备运行稳定，清洗周期长，使用寿命长。 在本系统中，反渗透膜不存在钙镁结垢危险、不存在硅结垢危险、不存在有机物、微生物及胶体物质污堵危险，反渗透设备自然就运行稳定，清洗周期长，使用寿命长。[0023] 7、系统可实现无人值守的自动化控制 整个系统采用监控仪表监控、采用可编程控制器PLC+上位机实现自动控制，实现全自动运行，实现无人值守。
图1是本实用新型
具体实施方式图中标号 1生水箱 4活性炭过滤器 7中间水箱 10保安过滤器 13淡水箱
一实施例的结构示意图,
2生水提升泵
5弱酸阳离子交换器
8中间水泵
11高压泵
3多介质过滤器
6除碳器
9加药罐
12反渗透设备
4[0032] 请参照图l，本实用新型是一种高效节水型膜处理系统，由多级设备通过管道级联构成，第一级设备是生水箱1、第二级设备是生水提升泵2、第三级设备是多介质过滤器3、第四级设备是活性炭过滤器4、第五级设备是弱酸阳离子交换器5、第六级设备是除碳器6、第七级设备是中间水箱7、第八级设备是中间水泵8、第九级设备是加药罐9、第十级设备是保安过滤器10、第十一级设备是高压泵11、第十二级设备是高回收率反渗透设备12、第十三级设备是淡水箱13。 上述的各级设备通过管道进行连接，连接的方式为首尾相接，即前一级设备的出
口与相邻的后一级设备的入口通过管道进行连接。管道上可以相应的安装阀门。 上述的各级设备都采用现有技术，下面详细描述其作用与工作原理。 生水箱1的作用是调节水量，储存原水，用于沉淀水中的大泥沙颗粒及其它可沉
淀物质。同时缓冲原水管中水压不稳定对水处理系统造成的冲击，保证后续设备供水水量
的稳定。 生水提升泵2的作用是给多介质过滤器3、活性炭过滤器4及弱酸阳离子交换器5提供足够的水量和工作压力。 多介质过滤器3是一种机械过滤器，机械过滤器是利用一种或几种过滤介质，在一定的压力下把浊度较高的水通过一定厚度的粒状或非粒状材料，从而有效地除去悬浮杂质使水澄清。 多介质过滤器3的滤料介质一般有石英砂、锰砂、无烟煤等，石英砂用于去除水中悬浮的颗粒物质，锰砂主要去处水中的二价铁离子，无烟煤主要功能是吸附杂质，降低水的混浊度。 活性炭过滤器4的滤芯介质为果壳活性炭，目的是吸附、去除水中的色素、有机物、余氯、胶体等，以保障弱酸阳离子交换器5中的树脂不被水中的有机物污染，也防止有机物污染反渗透膜。 设置多介质过滤器3、活性炭过滤器4的目的是保证原水经过预处理设施后能达到弱酸阳离子交换器5的进水要求。 弱酸阳离子交换器5的作用是去除水中易结垢的钙镁物质，防止这些物质在反渗透膜通道里结垢，为反渗透设备提高回收率打下基础，它也是高效节水型膜处理系统的核心设备之一。 弱酸阳离子交换器5是利用阴阳离子交换树脂对离子选择性及平衡反应原理进行工作的，树脂表面吸附的H\ OH—与水中的阴阳离子发生置换反应，去除水中溶解性离子。进入除盐系统的原水中，常含有Ca2+、 Mg2+、 Na2+等阳离子和S042—、 Cl—、 HC03—等阴离子，以及弱酸H2C03和H2Si03。当此水通过强酸树脂层时，水中各种阳离子均被树脂吸附，树脂上的H+被置换到水中，从而去除钙镁结垢物质。 设置弱酸阳离子交换器5及除碳器6的目的是脱出原水的钙镁硬度和二氧化碳，避免易结垢物质在反渗透膜上结垢。 除碳器6的作用是为了脱出经弱酸阳离子交换器5处理后出水中的二氧化碳，以避免二氧化碳直接进入反渗透设备12而导致脱盐率下降，同时也减少pH调整时的加碱量。[0045] 除碳器6有鼓风式和真空式两种。本实施例中，除碳器6采用鼓风式除碳器。鼓风式除碳器的结构为圆柱型塔式结构，由配水装置、填料层和鼓风机组成。填料层由拉希环、
5多面空心塑料球、波纹板组成。水从上部进入塔体，由配水装置均匀地喷淋在填料层表面形 成水膜，经填料层与空气接触后，流入下部的中间水箱。空气由鼓风机从塔底鼓入，与水中 析出的二氧化碳一起从塔体顶部排出。 除碳器6的工作过程是机械传质脱气过程。因为空气中的二氧化碳含量很少(约 占大气总量的0. 3°;)所以当鼓入除碳器6的空气流和水相接触时，水中二氧化碳便会析 出，被空气流带走。 中间水箱7起储存及缓冲水量的作用，中间水泵8是为了给保安过滤器10提供充 足的压力。 加药罐9的作用是调整反渗透设备12进水的ra值，反渗透设备12进水中常常含 有Si02和硫酸盐(如硫酸钡、硫酸锶等)，这些物质会损坏反渗透膜元件的脱盐性能，所以 在反渗透设备之前，设置加药罐9，通过加药罐9向管道中加入碱性物质，以保证反渗透设 备12中的膜组件在高ra值(PH值在10 12之间)下运行，防止Si02和硫酸盐在反渗透 膜元件的浓水侧析出。 为了防止预处理中未能完全去除或新产生的悬浮颗粒进入反渗透设备12，保护高 压泵11和反渗透膜，在反渗透设备12的前级设置了滤芯式保安过滤器10。保安过滤器10 的过滤精度为5微米，是保证不让大于5微米的悬浮颗粒物进入到反渗透设备12而滑伤反 渗透膜元件，对反渗透膜元件起保护作用。保安过滤器10又称精密过滤器，桶体采用优质 不锈钢制造，端盖采用快开式，更换滤芯不须使用工具。滤芯材料一般采用熔喷式纤维滤 芯。熔喷式纤维滤芯采用聚丙烯为原料，经过加热熔融、喷射、牵引、接收成型而制成，以聚 丙烯为原材料的PP滤芯较为常用。 反渗透设备12是本系统的核心设备，主要起脱盐作用。反渗透设备12是依靠高压 来克服水的渗透压从而达到脱盐目的，为此，反渗透设备12的进水口需要设置高压泵11， 高压泵11的出水口压力可以达到1. 50 1. 60MPa，给反渗透设备12提供充足的压力，以满 足反渗透设备脱盐的需求压力。 反渗透的原理就是对溶液施加一个大于水分子渗透压的压力，使水透过反渗透 膜，反渗透膜是一种特制的半透膜，半透膜上有众多的孔，这些孔的大小与水分子的大小相 当，由于细菌、病毒、大部分有机污染物和水合离子均比水分子大得多，因此不能透过反渗 透膜而与透过反渗透膜的水相分离。达到对溶液进行分离、提取、纯化和浓縮的目的。它能 去除水中的离子范围和分子量很小的有机物，如细菌、病毒、热源等。实施时，反渗透膜元件 可以采用普通的高脱盐或抗污染膜元件，例如可以是美国DOW、美国K0CH、美国GE、美国海 德能、日本东丽的常规膜产品，而非特殊膜产品。 淡水箱13在本系统中起收集和储存淡水的作用。 整个系统采用监控仪表监控、采用可编程控制器PLC+上位机实现自动控制。
权利要求一种高效节水型膜处理系统，由多级设备通过管道级联构成，其特征是所述第一级设备是生水箱、第二级设备是生水提升泵、第三级设备是多介质过滤器、第四级设备是活性炭过滤器、第五级设备是弱酸阳离子交换器、第六级设备是除碳器、第七级设备是中间水箱、第八级设备是中间水泵、第九级设备是加药罐、第十级设备是保安过滤器、第十一级设备是高压泵、第十二级设备是反渗透设备、第十三级设备是淡水箱。
专利摘要一种高效节水型膜处理系统，由多级设备通过管道级联构成，第一级设备是生水箱、第二级设备是生水提升泵、第三级设备是多介质过滤器、第四级设备是活性炭过滤器、第五级设备是弱酸阳离子交换器、第六级设备是除碳器、第七级设备是中间水箱、第八级设备是中间水泵、第九级设备是加药罐、第十级设备是保安过滤器、第十一级设备是高压泵、第十二级设备是高回收率反渗透设备、第十三级设备是淡水箱。该系统采用弱酸阳离子交换设备将水中的硬度去除，用反渗透设备去除盐分，通过加碱调整反渗透进水的pH值，克服了硅结垢的潜在威胁；使反渗透设备的水回收率提高到95％以上，如考虑弱酸阳离子交换设备的回收率在97％～98％的话，整个膜系统的水回收率可以控制在92％以上。
文档编号C02F1/44GK201506738SQ200920223009
公开日2010年6月16日 申请日期2009年9月29日 优先权日2009年9月29日
发明者朱保成, 谢长血 申请人:北京中电加美环境工程技术有限责任公司