专利名称：一体化混凝/浸没式膜过滤系统的制作方法
技术领域：
本发明属于水处理领域，具体涉及一种膜过滤系统。
背景技术：
随着水处理膜技术的日益发展及膜成本的不断下降，微滤/超滤膜技术在水处理领域的应用日益扩大。尤其是浸没式膜系统由于其操作压力低，纳污性强等优点近几年受到越来越多的关注。由于膜系统自身的材质和运行的要求，在使用中通常不可以单独使用， 要与其他预处理工艺形成联用工艺。在膜系统的预处理工艺中，混凝由于有机物去除效果明显，成本低，稳定性高等优势已经成为是目前最为常见的膜法预处理工艺。但是目前混凝和浸没式膜系统的联用工艺通常为混凝剂投加在专门的混凝池内，通过混凝池内的分级机械搅拌或水利搅拌完成充分混凝过程后，再进入浸没池内完成接下来的膜过滤过程；或者是混凝剂投加在浸没池内，通过浸没池底部的曝气系统，进行持续曝气，在空气搅动的作用下完成混凝过程，然后再进行膜过滤，除去混凝形成的絮体，实现水质净化。以上两种混凝方法可以达到一定的混凝效果，专门设置混凝反应池的方法虽然可以保证良好的混凝效果，但是对整个系统的占地和操作都提出了更高的要求；对于混凝剂直接投加在浸没池内的方法，虽然操作简便，也不需要专门的混凝反应设施，但是混凝剂刚刚投加后，曝气很难实现混凝剂在短时间内和原水完全混和反应，因此要求较长的水力停留时间，所以也增加了整个膜系统的投资和运行费用。
发明内容
本发明的目的就是鉴于目前混凝和浸没式膜的联用系统目前存在的问题，进行系统的改进。提供一种便于工程应用，运行成本低廉，又能得到可靠水质处理效果的混凝和浸没式膜的联用工艺及装置。本发明为一种一体化混凝/浸没式膜过滤方法，具体为将混凝剂投加在原水泵前，通过原水泵叶轮的高速转动实现混凝剂的快速分散混合，同时将空气压缩机打开，进行浸没池内曝气，曝气时间为0. 5 5min，将混凝剂和污染物质充分反应后，形成混凝絮体， 絮体被浸没池内的膜过滤截留，从而得到净化水；其中，当水位达到浸没池内的高液位时， 原水泵关闭，停止给水和混凝剂投加，只进行膜过滤过程；当水位低于膜组件高度时，原水泵开启，同时进行混凝剂投加和浸没池内曝气过程；其中，还需要定期对膜组件同时进行反冲洗和空气擦洗，反冲洗和空气擦洗结束后，保留一部分反冲洗水，其他反冲洗水排放。考虑到在系统再次进水曝气时可以增加水中大分子物质的比例，即增加了一定的混凝因子，可以进一步提高系统的混凝效果，也因此可以实现较少混凝剂的投加量，保留一部分反冲洗水优选为保留3% 30%的反冲洗水。上述混凝剂选自于硫酸铝、聚合氯化铝、氯化铁或聚合硫酸铁中的一种或多种。上述膜组件的抽吸压力小于70KPa，膜通量为5 80L/m2h。上述膜组件材质为聚偏氟乙烯或聚氯乙烯；膜组件组件形式为中空纤维或平板式。上述膜组件的膜孔径在0. 01微米 0. 1微米范围内。其中反冲洗的频率优选为每30-120min反冲洗一次；反冲洗时间优选为0. 5 5min。本发明同时提供一种一体化混凝/浸没式膜过滤装置，由进水系统、混凝剂投加系统、过滤系统、浸没池、膜组件、产水箱、鼓风曝气系统、排水阀、膜反冲洗系统和控制系统组成，进水系统由原水泵(1)和进水管路( 组成；混凝剂投加系统由混凝加药箱( 和混凝剂投加泵(4)组成；过滤系统由出水阀(9)、抽吸泵(10)、自动调节阀(11)和产水箱(12) 组成；鼓风曝气系统由空气压缩机(6)和曝气管(7)组成；膜反冲洗系统由反洗泵(13)、 反冲阀(14)和反冲洗管路(15)组成；其中混凝剂投加泵的出水口连接到原水泵(1) 的进口处，通过原水泵(1)叶轮的快速搅拌将混凝剂分散到原水中，一并加入到浸没池(5) 中，同时鼓风曝气系统中的空气压缩机(6)打开，通过浸没池底部的曝气管(7)向池内曝气 0. 5 5min，将混凝剂和污染物质充分反应后，形成混凝絮体，絮体被安装于浸没池内的膜组件(8)过滤除去，膜组件出水端经出水阀(9)连接抽吸泵(10)，抽吸泵的抽吸压力通过抽吸泵出口管路上的自动调节阀(11)进行调节，最终出水进入产水箱(1 内；当水位达到浸没池内的高液位时，装置的控制系统会指令原水泵(1)自动关闭，停止给水，只开启过滤系统，进行膜过滤过程；当水位低于膜组件高度时，原水泵(1)再自动开启，同时自动开启混凝投加泵(4)和空气压缩机(6)进行上述的混凝剂投加和浸没池内曝气过程；定期对膜组件同时进行反冲洗和空气擦洗系统是通过控制系统设定一定的反冲洗频率，反冲洗时采用产水箱(12)内的膜出水，膜反冲洗系统中的反洗泵(13)和反冲洗管路(15)上的反冲阀(14)打开，将产水箱(12)内的膜出水通过反冲洗管路(15)对膜组件 (8)进行反冲洗，同时打开空气压缩机(6)，进行膜表面曝气冲刷，反冲洗结束后，关闭反冲泵(13)，继续开启空气压缩机(6)进行曝气，同时打开浸没池底部的排水阀(16)，排出一部分反冲洗水，关闭排水阀(16)和空气压缩机(6)。上述混凝剂选自于硫酸铝、聚合氯化铝、氯化铁或聚合硫酸铁中的一种或多种。上述膜组件的抽吸压力小于70KPa，膜通量为5 80L/m2h。上述膜组件材质为聚偏氟乙烯或聚氯乙烯；膜组件组件形式为中空纤维或平板式。上述膜组件的膜孔径在0. 01微米 0. 1微米范围内。因此，本发明的优点在于通过给水泵叶轮的快速转动模拟了混凝剂投加所需的快速搅拌，通过曝气模拟了混凝过程所需的慢速搅拌，这种运行方式即可以有效完成混凝过程，又无需专门的混凝搅拌池，将混凝反应和浸没式膜过滤有机的结合在一起，混凝形成的絮体可以被膜所截留，而且由于混凝絮体尺寸较大，不容易堵塞膜孔，可以通过膜系统的反冲洗被很好的去除；而且此发明在运行中，没有完全将反冲洗水排放，而是保留了一部分反冲洗水，这种运行方式可以有效地增加水中大分子物质的比例，即增加了水中的混凝因子， 可以进一步提高系统的混凝效果，尤其是在原水浊度较低的情况下，效果更为明显。综上， 本发明阐述的一体式混凝/浸没式膜过滤系统有效的利用了浸没式膜过滤系统的特点，将混凝工艺与其进行了很好的结合，即保证了联用工艺的运行效果，又降低了系统的占地和运行费用。
图1是本发明装置的示意图。图中1 原水泵；2 进水管路；3 混凝加药箱；4 混凝剂投加泵；5 浸没池；6 空气压缩机；7 曝气管；8 膜组件；9 出水阀；10 抽吸泵；11 自动调节阀；12 产水箱；13 反冲泵；14 反冲阀；15 反冲洗管路；16 排水阀。
具体实施例方式测试方法CODfc 酸式高锰酸钾法。铁岛津电感耦合等离子发射光谱仪。浊度HACH2100AN 浊度仪。细菌菌落计数法(GB/T 5750)实施例1 采用如图1所示的一体式混凝/浸没式超滤工艺装置进行某地表水处理。将待处理的地表水经过原水泵进入浸没式过滤系统的浸没池中，同时混凝剂硫酸铝％ig/L(以铝计)投加在原水泵的进水端，混凝剂在原水泵的搅拌下投加到原水中，同时开启空气压缩机对浸没池内进行曝气，曝气时间为1分钟，通过曝气使得混凝剂和进水中的悬浮物、胶体、大分子量有机物进行充分反应，形成一定量的絮体，絮体可以通过浸没池内的外压式膜组件过滤去除。为了保证膜通量，需要对膜组件进行反冲洗和空气擦洗，反冲洗频率为每30分钟一次，反冲洗时间为lmin。反冲洗和空气擦洗同时进行，当冲洗完毕后，排除90%的反冲洗水，然后再启动原水泵开始向浸没池内供水及膜过滤过程。为了保证膜组件对水中细菌、原生动物、病毒等的去除，浸没池内装有孔径为0. 01 微米的聚偏氟乙烯中空纤维超滤膜。为了有效控制膜污染，降低清洗频率，需要控制浸没式膜组件的抽吸压力在70KPa以下，膜通量在70L/m2h左右。采用此方法进行地表水的处理，和常规的混凝反应+浸没式膜过滤的工艺相比， 在保证相同处理效果的基础上(如表1所示)，可以减少系统的占地面积约1/4。如果和混凝剂直接投加在浸没式膜池中，通过持续曝气完成混凝过程的运行方式相比，在保证相同水质，相同占地的情况下，可以减小混凝剂的使用量约20%，运行电费可以节省约15%。表 权利要求
1.一种一体化混凝/浸没式膜过滤方法，其特征在于将混凝剂投加在原水泵前，通过原水泵叶轮的高速转动实现混凝剂的快速分散混合，同时将空气压缩机打开，进行浸没池内曝气，曝气时间为0. 5 5min，将混凝剂和污染物质充分反应后，形成混凝絮体，絮体被浸没池内的膜过滤截留，从而得到净化水；其中，当水位达到浸没池内的高液位时，原水泵关闭，停止给水和混凝剂投加，只进行膜过滤过程；当水位低于膜组件高度时，原水泵开启， 同时进行混凝剂投加和浸没池内曝气过程；其中，还需要定期对膜组件同时进行反冲洗和空气擦洗，反冲洗和空气擦洗结束后，保留一部分反冲洗水，其他反冲洗水排放。
2.根据权利要求1所述的一体化混凝/浸没式膜过滤方法，其特征在于所述混凝剂选自于硫酸铝、聚合氯化铝、氯化铁或聚合硫酸铁中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一体化混凝/浸没式膜过滤方法，其特征在于膜组件的抽吸压力小于70KPa，膜通量为5 80L/m2h。
4.根据权利要求1所述的一体化混凝/浸没式膜过滤方法，其特征在于所述的膜组件材质为聚偏氟乙烯或聚氯乙烯；膜组件形式为中空纤维或平板式。
5.根据权利要求1，3或4中任一项所述的一体化混凝/浸没式膜过滤方法，其特征在于所述的膜组件的膜孔径在0.01微米 0. 1微米范围内。
6.一种权利要求1所述的一体化混凝/浸没式膜过滤装置，由进水系统、混凝剂投加系统、过滤系统、浸没池、膜组件、产水箱、鼓风曝气系统、排水阀、膜反冲洗系统和控制系统组成，其特征在于进水系统由原水泵(1)和进水管路(2)组成；混凝剂投加系统由混凝加药箱⑶和混凝剂投加泵⑷组成；过滤系统由出水阀(9)、抽吸泵(10)、自动调节阀(11)和产水箱(12)组成；鼓风曝气系统由空气压缩机(6)和曝气管(7)组成；膜反冲洗系统由反洗泵(13)、反冲阀(14)和反冲洗管路(15)组成；其中混凝剂投加泵(4)的出水口连接到原水泵⑴的进口处，通过原水泵⑴叶轮的快速搅拌将混凝剂分散到原水中，一并加入到浸没池(5)中，同时鼓风曝气系统中的空气压缩机(6)打开，通过浸没池底部的曝气管(7) 向池内曝气0. 5 5min，将混凝剂和污染物质充分反应后，形成混凝絮体，絮体被安装于浸没池内的膜组件(8)过滤除去，膜组件出水端经出水阀(9)连接抽吸泵(10)，抽吸泵的抽吸压力通过抽吸泵出口管路上的自动调节阀(11)进行调节，最终出水进入产水箱(1 内；当水位达到浸没池内的高液位时，装置的控制系统会指令原水泵(1)自动关闭，停止给水，只开启过滤系统，进行膜过滤过程；当水位低于膜组件高度时，原水泵(1)再自动开启，同时自动开启混凝投加泵(4)和空气压缩机(6)进行上述的混凝剂投加和浸没池内曝气过程；定期对膜组件同时进行反冲洗和空气擦洗，系统是通过控制系统设定一定的反冲洗频率，反冲洗时采用产水箱(12)内的膜出水，膜反冲洗系统中的反洗泵(13)和反冲洗管路 (15)上的反冲阀(14)打开，将产水箱(12)内的膜出水通过反冲洗管路(15)对膜组件(8) 进行反冲洗，同时打开空气压缩机(6)，进行膜表面曝气冲刷，反冲洗结束后，关闭反冲泵 (13)，继续开启空气压缩机(6)进行曝气，同时打开浸没池底部的排水阀(16)，排出一部分反冲洗水，关闭排水阀(16)和空气压缩机(6)。
7.根据权利要求6所述的一体化混凝/浸没式膜过滤装置，其特征在于所述混凝剂选自于硫酸铝、聚合氯化铝、氯化铁或聚合硫酸铁中的一种或多种。
8.根据权利要求6所述的一体化混凝/浸没式膜过滤装置，其特征在于膜组件的抽吸压力小于70KPa，膜通量为5 80L/m2h。
9.根据权利要求6所述的一体化混凝/浸没式膜过滤装置，其特征在于所述的膜组件材质为聚偏氟乙烯或聚氯乙烯；膜组件形式为中空纤维或平板式。
10.根据权利要求6所述的一体化混凝/浸没式膜过滤方法的装置，其特征在于所述的膜组件的膜孔径在0.01微米 0. 1微米范围内。
全文摘要
本发明公开了一种一体化混凝/浸没式膜过滤方法及装置，其具体为混凝剂投加在原水泵前，通过原水泵的叶轮转动完成混凝和原水的充分混合，投加混凝剂的原水进入浸没池内通过底部的曝气系统，提高混凝反应的充分性。然后结合悬浮物、胶体、大分子有机物的混凝絮体连同水中的细菌、病毒、原生动物等微生物被浸没式膜组件所截留。然后通过反冲洗可以维持膜的过滤通量。而且反冲洗后，本发明采用了保留一部分反冲洗水的方法，这样既可以提高水中的大分子物质的比例，作为混凝因子提高了系统的混凝效果，同时混凝剂的投加量也得到明显降低。
文档编号C02F1/52GK102464385SQ201010560699
公开日2012年5月23日 申请日期2010年11月15日 优先权日2010年11月15日
发明者常春, 杨瑜芳 申请人:东丽纤维研究所(中国)有限公司