一种减缓膜法水处理中膜污染的方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种减缓膜法水处理中膜污染的方法及装置，向安装有膜组件的壳体内填入一定粒径及数量的颗粒活性炭，为保证效果，壳体须直立安装，颗粒活性炭的体积约占壳体空隙容积的30％～60％，通过循环泵的动力使得颗粒活性炭在膜组件的壳体内流化，持续对膜表面搽洗，避免了污染物在膜表面形成过滤饼层，减缓了膜的过滤饼层阻力；并依靠颗粒活性炭的吸附能力，吸附水中部分溶解性有机物，减缓了对膜孔堵塞，减缓了膜孔堵塞阻力。装置包括过滤壳体及膜组件，在壳体内填充一定量颗粒活性炭，壳体上设置有循环泵，为颗粒活性炭流化提供动力，对膜表面进行有效搽洗，延长膜的过滤周期，降低运行成本。
【专利说明】一种减缓膜法水处理中膜污染的方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及水处理领域，尤其是涉及一种减缓膜法水处理中膜污染的方法及装置。
【背景技术】
[0002]膜技术在20世纪60年代开始应用于水处理领域，至今却已成为水处理领域中最有发展潜力的技术之一，成为解决饮用水中出现消毒副产物(Disinfect1n byproducts，DBP)、实现污水回用的有效手段(Membrane b1reactor，MBR)。特别是低压操作的微滤膜(Microfiltrat1n，MF)和超滤膜(Ultrafiltrat1n，UF)是近年膜技术在水处理应用中的主流产品。MF和UF在经济性、可操作性和处理效果的综合比较中是具有优势的，应用最为广泛。
[0003]虽然膜分离技术有着众多其他水处理工艺所无法比拟的优势，但是膜污染则是阻碍膜技术应用普及的关键问题。膜污染会引起通量下降或膜压差上升，导致运行费用和制水成本增加。如能妥善有效的解决膜污染问题，则可以延长膜处理的过滤周期和膜寿命，降低反冲洗用水量和药剂用量，减少能耗，从而降低膜处理工艺的运行和维护成本，提高系统的处理效率和处理能力。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是:克服现有技术中的不足，提供一种减缓膜法水处理中膜污染的方法及装置，降低膜的过滤阻力，延长膜处理的过滤周期和膜寿命，减少能耗，降低运行成本。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种膜法水处理中膜污染减缓的方法，向安装有膜组件的壳体内填入一定粒径及数量的颗粒活性炭，膜组件竖直安装在壳体内，颗粒活性炭的总体积约占壳体内空隙容积的30%?60% ;通过循环泵提供动力使得颗粒活性炭在壳体内流化，持续对膜表面搽洗，避免了污染物在膜表面形成过滤饼层，减缓了膜的过滤饼层阻力，并依靠颗粒活性炭的吸附能力，吸附水中部分溶解性有机物，减缓了对膜孔堵塞，减缓了膜孔堵塞阻力。
[0006]进一步的，壳体直立安装，所述颗粒活性炭的流化动力由循环泵提供。
[0007]进一步的，所述壳体内膜组件的膜为平板膜或者中空纤维膜。
[0008]进一步的，在水处理过程中，膜组件采用错流过滤或者死端过滤。
[0009]一种膜法水处理装置，包括过滤壳体以及膜组件，所述的膜组件竖直安装在过滤壳体内，在所述的过滤壳体内填充有若干颗粒活性炭，所述颗粒活性炭的总体积占过滤壳体容积的30%?60% ;
[0010]所述的过滤壳体上设置有第一管道，所述第一管道的进水端和出水管均与过滤壳体的内腔连通，在所述的第一管道的管路上设置有循环泵。
[0011]进一步的，所述膜组件内的膜为平板膜或者中空纤维膜。
[0012]进一步的，所述第一管道的出水端连接在过滤箱的箱底上。
[0013]进一步的，还包括原水进水箱和产水箱，所述的原水进水箱的出水口经第二管道与过滤壳体的进水口形成管路连通，过滤壳体的出水口经第三管道与原水进水箱的进水口形成管路连通，在所述第二管道的管路上设置有进水蠕动泵；
[0014]所述膜组件的出水口经第四管道与产水箱的进水口形成管路连通，在所述的第四管道的管路上设置有真空泵。
[0015]本发明的有益效果是:本发明的一种膜法水处理中膜污染减轻的方法，采用颗粒活性炭流化床法搽洗膜表面，来减轻过滤滤饼层污染造成的滤饼层阻力；同时颗粒活性碳本身具有一定的吸附作用，可以吸附水中溶解性有机物，减轻了膜孔堵塞污染造成的膜孔堵塞阻力。
[0016]本发明的膜法水处理装置，主要用于饮用水(经过混凝沉淀后)或污水二级处理后(生物活性污泥法或生物膜法)的深度处理。在利用流化的颗粒炭对膜表面进行清洗的过程中，无需停止过滤，极大减轻膜的过滤饼层阻力及膜孔堵塞阻力，延长膜的过滤周期，降低运行成本，提高了系统的处理效率和处理能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0018]图1是膜法水处理装置的结构示意图；
[0019]图2为间歇开启循环泵颗粒活性炭流化前后膜压差(TMP)的变化图(图中列举了，20min为I个运行周期，5min停循环泵15min开启循环泵使得颗粒炭流化)；
[0020]图中，1、过滤壳体，2、原水进水箱，3、产水箱，4、膜组件，5、第二管道，51、进水蠕动泵，6、第三管道，7、第四管道，71、真空泵，8、第一管道，81、循环泵，9、颗粒活性炭。
【具体实施方式】
[0021]现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
[0022]一种减缓膜法水处理中膜污染的方法，向安装有膜组件的壳体内填入一定粒径、一定数量的颗粒活性炭(Granular activated carbon，GAC)，膜组件竖直设置在壳体内，颗粒活性炭的总体积约占壳体内空隙容积的30%?60%，该壳体的容积为壳体在扣除膜组件时的容积；通过循环泵提供动力使得颗粒活性炭在壳体内流化，持续对膜表面搽洗，避免了污染物在膜表面形成过滤饼层，减缓了膜的过滤饼层阻力，并依靠颗粒活性炭的吸附能力，吸附饮用水中部分溶解性有机物，减缓了对膜孔堵塞，减缓了膜孔堵塞阻力。
[0023]膜组件内的膜为平板膜或者中空纤维膜，图2中运行的膜组件的膜采用中空纤维膜，数量为6根(聚偏氟乙烯，PVDF)，每根长度0.2m,内径为0.9mm,外径为1.9mm，膜平均孔径为0.1 μ--ο
[0024]膜组件可以采用错流过滤或者死端过滤，在水处理过程中，原水采用人工配水，选用错流过滤为例，颗粒活性炭的粒径大小约为每颗Imm?3mm，活性炭Sg (核桃壳制品)，颗粒活性炭在未被流化前的填充高度为整个内腔高度的50%。开启循环泵，从而使颗粒活性炭在箱体内的流化高度可达到整个膜组件有效高度的90%以上。颗粒活性炭的流化，可以不断搽洗膜的表面和膜孔，减轻集聚在膜表面的过滤饼层，同时颗粒活性炭还可以不停的吸附水中溶解性的有机物，降低对膜孔堵塞污染。
[0025]如图1所示，一种水处理装置，装置主要用于饮用水(经过混凝沉淀后)或污水二级处理后(生物活性污泥法或生物膜法)的深度处理；包括过滤壳体I以及膜组件4，膜组件4竖直设置在过滤壳体I内，在过滤壳体I内填充有一定粒径、一定数量的颗粒活性炭9，颗粒活性炭9的总体积占过滤箱I容积的30 %?60 %，优选50 %。过滤壳体I上设置有第一管道8，第一管道8的进水端和出水管均与过滤箱I的内腔连通，在第一管道8的管路上设置有循环泵81。第一管道8的出水端连接在过滤壳体I的箱底上，这样循环泵81提供的水流动力可以全部作用在集聚在过滤壳体I底部的颗粒活性炭9上，更好的带动颗粒活性炭9流动。
[0026]水处理装置还包括原水进水箱2和产水箱3，原水进水箱2的出水口经第二管道5与过滤壳体I的进水口形成管路连通，过滤壳体I的出水口经第三管道6与原水进水箱2的进水口形成管路连通，可以形成错流过滤，在第二管道5的管路上设置有进水蠕动泵51。进水蠕动泵51带动进水箱内的原水打入过滤壳体I内进行过滤，真空泵71用于将经膜组件4过滤后的水打入产水箱3内。当采用错流过滤时也可取消此泵，靠壳体内的压力差提供膜出水动力。
[0027]膜组件4的出水口经第四管道7与产水箱3的进水口形成管路连通，在第四管道7的管路上设置有真空泵71。
[0028]膜组件4内的膜可以选用为平板膜或者中空纤维膜。
[0029]采用本发明的膜法水处理装置，当需要对膜组件4上的过滤饼层或者其他堵塞膜孔的污染物进行清洗的时候，可以直接开始循环泵81，循环泵81提供动力带动颗粒活性炭9在过滤壳体I内流动，流动的颗粒活性炭9不断的搽洗膜表面的过滤饼层以及膜孔内的污染物，颗粒活性炭9同时吸附水中溶解的有机物，降低膜孔堵塞污染。
[0030]本发明的膜法水处理装置，在对膜进行清洗的过程中，并不需要将水处理装置的进水蠕动泵51和真空泵71关闭，在不停止膜过滤的情况下，对膜有效进行清洁，减轻膜的过滤饼层阻力及膜孔堵塞阻力，延长膜的过滤周期，降低运行成本。
[0031]如图2所示，为对比颗粒活性炭的流化来减轻膜污染降低膜压差的效果，间歇开启循环泵81，例如，20min为I个运行周期，5min停15min流化，可以看出，采用颗粒活性炭9流化法可以大大降低膜压差40?50%，同时通过水质测试，出水水质指标如TOC，UV254等也有不同程度的降低。
[0032]以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
【权利要求】
1.一种减缓膜法水处理中膜污染的方法，其特征是，向安装有膜组件的壳体内填入一定粒径及数量的颗粒活性炭，膜组件竖直安装在壳体内，颗粒活性炭的总体积约占壳体内空隙容积的30%?60% ;通过循环泵提供动力使得颗粒活性炭在壳体内流化，持续对膜表面搽洗，避免了污染物在膜表面形成过滤饼层，减缓了膜的过滤饼层阻力，并依靠颗粒活性炭的吸附能力，吸附水中部分溶解性有机物，减缓了对膜孔堵塞，减缓了膜孔堵塞阻力。
2.根据权利要求1所述的一种减缓膜法水处理中膜污染的方法，其特征是，壳体直立安装，所述颗粒活性炭的流化动力由循环泵提供。
3.根据权利要求1所述的一种减缓膜法水处理中膜污染的方法，其特征是，所述壳体内膜组件的膜为平板膜或者中空纤维膜。
4.根据权利要求1所述的一种减缓膜法水处理中膜污染的方法，其特征是，在水处理过程中，膜组件采用错流过滤或者死端过滤。
5.—种膜法水处理装置，其特征是，包括过滤壳体(1)以及膜组件(4)，所述的膜组件(4)竖直安装在过滤壳体(1)内，在所述的过滤壳体(1)内填充有若干颗粒活性炭(9)，所述颗粒活性炭(9)的总体积占过滤壳体⑴容积的30%?60% ； 所述的过滤壳体(1)上设置有第一管道(8)，所述第一管道(8)的进水端和出水管均与过滤壳体(1)的内腔连通，在所述的第一管道(8)的管路上设置有循环泵(81)。
6.根据权利要求5所述的一种膜法水处理装置，其特征是，所述膜组件(4)内的膜为平板膜或者中空纤维膜。
7.根据权利要求5所述的一种膜法水处理装置，其特征是，所述第一管道(8)的出水端连接在过滤箱(1)的箱底上。
8.根据权利要求5所述的一种膜法水处理装置，其特征是，还包括原水进水箱(2)和产水箱(3)，所述的原水进水箱(2)的出水口经第二管道(5)与过滤壳体(1)的进水口形成管路连通，过滤壳体(1)的出水口经第三管道(6)与原水进水箱(2)的进水口形成管路连通，在所述第二管道(5)的管路上设置有进水蠕动泵(51); 所述膜组件(4)的出水口经第四管道(7)与产水箱(3)的进水口形成管路连通，在所述的第四管道(7)的管路上设置有真空泵(71)。
【文档编号】B01D65/08GK104445521SQ201410614805
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月4日 优先权日:2014年11月4日
【发明者】魏永, 徐斓, 孔泳, 杨大伟 申请人:常州大学