RO浓水零排放的地下水处理系统及方法与流程

本发明涉及饮用水净化处理技术，具体涉及一种将地下水通过反渗透过滤净化为饮用水的系统。

背景技术：

沿海地下水是存在于底层中的水体资源，地下水中含悬浮物(如泥沙、原生动物、细菌等)，胶体，溶解物三类物质，其中分布最广的是钾、钠、镁、钙、氯、硫酸根和碳酸氢根7种离子，铁锰含量较高。传统地下水处理工艺为：先沉淀池自然氧化除铁锰，多介质过滤介质(滤料：石英砂/锰砂/SS滤料)，活性炭过滤(滤料：椰壳碳/果壳碳/煤质碳)，根据处理需求可另辅设精细过滤器(如纤维球过滤器，金属烧结管过滤器，陶瓷烧结过滤器)，经臭氧氧化除氨后水质可达到生活饮用水标准。

采用RO膜工艺，会产生1/4的RO浓水，浓水中多含有危害人类健康和生态环境的难生物降解有机物质，其浓度排放超过排放标准。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是现有的地下水处理工艺中，采用反渗透膜处理时，产生大量RO浓水的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案：一种RO浓水零排放的地下水处理系统，包括依次通过管道连接的调节池、多介质过滤器、第一平衡罐、螺旋式反渗透膜处理装置和第二平衡罐；

所述调节池连接地下水管，用于存储、曝气氧化地下水；

所述多介质过滤器用于吸附、过滤除去水中不溶性铁锰化合物；所述调节池和所述多介质过滤器之间设有增压泵；

所述第一平衡罐用于调节地下水的pH值、温度，调节水量并沉淀部分悬浮颗粒；

所述螺旋式反渗透膜处理装置用于过滤地下水，排出的RO浓水进入第二平衡罐，洁净水进入水箱；

所述第二平衡罐用于调节RO浓水的温度、水量和水压；

所述第二平衡罐还通过管道连接纳滤膜处理装置，纳滤膜处理装置内设有纳滤膜，纳滤膜处理装置的浓水管连接蒸发池，洁净水管连接水箱，所述纳滤膜处理装置设置在振动平台上，振动平台上设有使振动平台在水平方向上振动的激振器，振动平台带动纳滤膜处理装置的振动。

作为本发明的优选，所述激振器由电机和偏心轮组成，偏心轮由电机转轴带动转动，偏心轮设置在振动平台上带动振动平台振动。

作为纳滤膜处理装置的改进，每个所述纳滤膜处理装置包括若干组膜组件和桶体，膜组件设置在桶体内，桶体上设有废液进水口、净液出水口和浓缩废水出口，每组所述膜组件包括一个底盘，底盘的外边缘与桶体固定，底盘上的上下表面设有导流片，导流片上覆盖有过滤膜，所述底盘、导流片和过滤膜上均设有一个净水孔、废水孔和浓缩水孔，所述膜组件之间在竖直方向上间隔设置，净水孔、废水孔和浓缩水孔分别位于同一竖直方向上，相邻膜组件之间设有一个密封圈，净水孔位于密封圈中，每个密封圈在相邻的膜组件之间形成密封的净液通道，过滤膜的外边缘处与底盘密封，所述净液出水口与净液通道连接，所述废液进水口位于桶体上方且与废水孔连接，所述浓缩废水出口位于桶体下方且与废水孔连接。

进一步的，所述密封圈内壁设有间隔设置的齿牙，所述净液通道内设有定位轴，定位轴与密封圈的齿牙相抵。

进一步，所述底盘由碳纤维材料制成。

本发明还公开了一种RO浓水零排放的地下水处理方法，包括以下步骤：(1)利用水泵将地下水注入调节池进行曝气氧化，将地下水中铁离子和锰离子由低价氧化成高价；

(2)将调节池曝气氧化后的地下水通入多介质过滤器，将曝气后水中的二价铁和二价锰氧化生成不溶性三价铁和四价锰，并与曝气后水中的沉淀物一起被吸附过滤而去除；

(3)将经过多介质过滤器过滤的液体通入第一平衡罐，调节pH值和温度，调节水量，使其适应螺旋式反渗透膜环境，同时沉淀部分悬浮颗粒；

(4)将第一平衡罐中液体通入螺旋式反渗透膜处理装置进行过滤，过滤后的洁净水通入水箱，RO浓水通入第二平衡罐；

(5)调节第二平衡罐的温度、水量和水压，然后将液体通入振动膜分离装置，振动分离装置采用纳滤膜，纳滤膜对RO浓水进行过滤，过滤后的洁净水通入水箱，高浓度废水通入蒸发池进行蒸发，回收蒸发后的杂质。

从上述技术方案可以看出本发明具有以下优点：激振器产生的振动为扭角振动，膜组件以相同的频率、扭角与托盘共同振动，产生强大的剪切力，能把料液中的固体和膜污染物从膜表面浮起，并与膜组件中流动的大分子聚合物汇集起来，避免了膜孔堵塞，滤速比错流式过滤增大3-10倍，且剪切力是集中由膜片产生，与进料液流速不相关，能耗相对较少，过滤效率较高，采用振动膜分离装置(纳滤膜)可以对RO浓水进行再次回收利用，回收率可以达到98％，然后对高浓度的废水进行蒸发处理，蒸发后回收沉淀杂质。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图；

图2为本发明的振动膜处理装置示意图；

图3为本发明的膜组件结构示意图；

图4为本发明的桶体内部结构示意图；

图5为本发明的密封圈结构示意图；

图中所示：1、桶体；2、振动平台；3、激振器；4、浓缩水孔；5、过滤膜；6、底盘；7、净水孔；8、废水孔；9、橡胶圈；10、导流片；11、密封圈；12、定位轴；13、齿牙。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。

如图1所示，本发明RO浓水零排放的地下水处理系统，包括依次通过管道连接的调节池、多介质过滤器、第一平衡罐、螺旋式反渗透膜处理装置和第二平衡罐；调节池连接地下水管，用于存储、曝气氧化地下水；多介质过滤器用于吸附、过滤除去水中不溶性铁锰化合物；调节池和所述多介质过滤器之间设有增压泵；第一平衡罐用于调节地下水的pH值、温度，调节水量并沉淀部分悬浮颗粒；螺旋式反渗透膜处理装置用于过滤地下水，排出的RO浓水进入第二平衡罐，洁净水进入水箱；第二平衡罐用于调节RO浓水的温度、水量和水压；第二平衡罐还通过管道连接振动膜分离装置，振动膜分离装置内设有纳滤膜，振动膜分离装置的浓水管连接蒸发池，洁净水管连接水箱。

工艺流程如下：

(1)利用水泵将地下水注入调节池进行曝气氧化，将地下水中铁离子和锰离子由低价氧化成高价；

(2)将调节池曝气氧化后的地下水通入多介质过滤器，将曝气后水中的二价铁和二价锰氧化生成不溶性三价铁和四价锰，并与曝气后水中的沉淀物一起被吸附过滤而去除；

(3)将经过多介质过滤器过滤的液体通入第一平衡罐，调节pH值和温度，调节水量，使其适应螺旋式反渗透膜环境，同时沉淀部分悬浮颗粒；

(4)将第一平衡罐中液体通入螺旋式反渗透膜处理装置进行过滤，过滤后的洁净水通入水箱，RO浓水通入第二平衡罐；

(5)调节第二平衡罐的温度、水量和水压，然后将液体通入振动膜分离装置，振动分离装置采用纳滤膜，纳滤膜对RO浓水进行过滤，过滤后的洁净水通入水箱，高浓度废水通入蒸发池进行蒸发，回收蒸发后的杂质，实现RO浓水的零排放。

采用振动膜分离装置(纳滤膜)可以对RO浓水进行再次回收利用，回收率可以达到98％，然后对高浓度的废水进行蒸发处理，蒸发后回收沉淀杂质。

如1和图2所示，纳滤膜处理装置设置在振动平台2上，振动平台2上设有激振器，振动平台2带动桶体1的振动，激振器3由电机和偏心轮组成，偏心轮由电机转轴带动转动，偏心轮设置在振动平台2上带动振动平台2在水平方向上振动。激振器产生的振动为频率约为50赫兹的扭角振动，膜组件以相同的频率、扭角与托盘共同振动，产生强大的剪切力，能把料液中的固体和膜污染物从膜表面浮起，并与膜组件中流动的大分子聚合物汇集起来，避免了膜孔堵塞，滤速比错流式过滤增大3-10倍，且剪切力是集中由膜片产生，与进料液流速不相关，能耗相对较少，过滤效率较高。

如图3和图4所示，每个所述纳滤膜处理装置包括若干组膜组件和桶体1，膜组件设置在桶体内，桶体1上设有废液进水口、净液出水口和浓缩废水出口，每组所述膜组件包括一个底盘6，底盘6的外边缘设有螺孔，通过螺孔与桶体固定，底盘6上的上下表面设有导流片10，导流片10呈网状结构，设有流道供水流通过，底盘6由碳纤维材料制成，碳纤维材质轻，可以减少整体质量，减少能耗，且碳纤维耐腐蚀，防止酸性液体的腐蚀，强度大。

导流片10上覆盖有过滤膜，底盘6、导流片10和过滤膜5上均设有一个净水孔7、废水孔8和浓缩水孔4，膜组件之间在竖直方向上间隔设置，净水孔、废水孔和浓缩水孔分别在同一竖直方向上，相邻膜组件之间设有一个密封圈11，可以用金属制成，也可以用采用橡胶制成，净水孔7位于密封圈11中，每个密封圈在相邻的膜组件之间形成密封的净液通道，密封圈11将过滤后的净水与废水隔离，经过滤膜过滤的废水通过净水孔流入密封圈11，如图5所示，密封圈内壁设有间隔设置的齿牙13，净液通道内设有定位轴12，定位轴12与密封圈11的齿牙13相抵，该结构有助于将密封圈固定，防止密封圈在随膜组件移动时发生相对滑动，过滤膜5的外边缘处于与底盘6密封，可以用橡胶圈9将过滤膜5密封在底盘上，橡胶圈9通过螺钉固定在底盘6上，净液出水口与净液通道连接，废液进水口位于桶体上方且与废水孔连接，所述浓缩废水出口位于桶体下方且与废水孔连接。

废水通过废液进水口进入桶体中的废水孔，然后沿废水孔分布在过滤膜表面，密封圈形成净水通道，在密封圈中施加负压时，废水通过滤膜进入导流片中净化为干净水，杂质留在膜表面，干净水通过流入净液通道排出，浓缩废水通过废水孔流出浓缩废水出口。