专利名称：一种污染海域的反渗透海水淡化预处理方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种污染海域的反渗透海水淡化预处理方法及装置。
背景技术：
人类在21世纪面临严重的淡水紧缺问题，水资源缺乏已成为关系到贫穷、可持续发展乃至世界和平与安全的重大问题，因此海水淡化越来越受到重视，利用海水淡化技术从海水中制取清洁水，已成为人们获取淡水的一种重要手段。目前世界上采用的主要的海水淡化方法包括多级闪蒸(MSF)、多效蒸发(MED)、反渗透(RO)中，RO技术因其具有投资少、操作方便、建设期短、占地面积小等优点而得到较为广泛的应用，并且在海水淡化中占有的比例有逐年增加的趋势，21世纪的海水淡化市场中海水反渗透(SWRO)将是主要的海水淡化方法。然而要保证反渗透装置能够长期稳定地运行，给水预处理是至关重要的。目前，海水淡化常规预处理方法主要包括絮凝、沉淀、多介质过滤、筒式过滤、活性炭吸附过滤等。絮凝、沉淀、介质过滤可去除大部分胶体和悬浮固体。筒式过滤器可防止进料水、化学药品进料装置或预处理介质中的粒子进入RO系统，以保护RO膜，故又称保安过滤器。常采用聚丙烯纤维滤芯，孔径尺寸多为1-10 ym，有的配备双层过滤以提供更深层的过滤。当海水的水源水质正常且稳定时，这种预处理方法可将RO系统进水的SDI值降至2-3。但当海水水源水质波动或受到污染时，其出水水质也波动，不能保证出水水质满足预处理要求；活性炭在吸附了有机物时也为细菌提供了营养源，引起二次污染。常规预处理方法不能对细菌和胶体颗粒构成有效屏障，保护RO膜，延长其使用寿命，而且产水流量和水质都随原水水质而变化，不 能满足RO进水水质恒定的要求。与常规处理方法相比，微、超滤膜法具有几大优势:①占地面积小，自动化程度高投资和运行费用减少；③处理后的水质明显优于常规处理法出水水质，进入反渗透膜系统时能够有效控制膜污染、延长膜的使用寿命。海水淡化微、超滤膜法预处理的核心是微、超滤膜系统能否稳定、高效低耗地运行。目前膜系统运行时，通常上部进水、下部排水、膜组件采用抽吸泵抽吸出水的方式运行。上部进水的水力冲击会扰动膜组件,严重时中空纤维膜丝在水力冲击下发生断丝,致使出水水质恶化。当膜组件运行压差增大，进行一般水力清洗时，清洗结束后将膜池中所有清洗水排空再进行进水过滤，此操作需大量超滤产水，造成系统的回收率降低。
发明内容
本发明的目的是针对现有膜系统中的膜池构造存在的问题，提供一种优化膜池进水条件和进水水质，节能降耗，提高微、超滤系统回收率的新型浸没式膜池。并在此基础上，针对污染海域海水淡化预处理领域中的问题，提供一种能够保证海水淡化反渗透膜系统稳定运行、有效控制膜污染、延长膜寿命的海水淡化预处理方法。
本发明的目的可以通过以下方案和措施达到:一种带有锥形槽部的浸没式膜池，所述膜池包括池体(I)、进水口及管路(2)、排水口及管路(3)、出水口及管路(4)、和膜组件(5);池体(I)的下部为截面锥形的沉泥槽，中部为固液分离区，上部为置膜区；膜组件置于置膜区，进水口位于固液分离区；排水口位于沉泥槽的最低部；出水口位于置膜区的顶部。上述的池体的截面高度中，沉泥槽与固液分离区与置膜区的高度比优选为:(4 8): I: (1.1 1.4)。本发明还提供一种污染海域的海水淡化预处理方法，该方法中使用上述带有锥形槽部的浸没式膜池。
该方法包含以下步骤:待处理水由给水泵进入带有锥形槽部的浸没式膜池，该待处理水进入固液分离区后，较大颗粒物质及悬浮的絮体沉入沉泥槽内，上部置膜区中的水直接通过膜组件过滤后，米用虹吸或者栗抽吸从出水口排出。上述待处理水由给水泵进入带有锥形槽部的浸没式膜池前，先经过预氧化工序和/或混凝工序。所述预氧化工序中，使用的预氧化剂是臭氧、高锰酸钾、或高铁酸钾中的一种或几种。臭氧投加量是0.5-10mg/L,高锰酸钾投加量是0.5-10mg/L,高铁酸钾投加量是
0.5-lOmg/L。所述混凝工序中，使用的混凝剂是三氯化铁、或聚合氯化铝中的一种或几种。三氯化铁的投加量是l_8mg/L(以铁计)，聚合氯化铝的投加量是l-10mg/L(以铝计)。上述污染海域的海水淡化预处理方法中，还含有膜系统定期进行一般清洗或化学清洗步骤；所述一般清洗步骤是:采用超滤产水直接反洗和气洗的联合清洗，静置10-30分钟，开启膜池底部的排水口阀门将固液分离区和沉泥槽区的清洗水由排水口排放，进行超滤过滤；化学清洗是先进行一般清洗，接着对膜组件进行药剂反洗和气洗的联合清洗，清洗结束后进行超滤过滤。所述的化学药剂为次氯酸钠、盐酸、硫酸、柠檬酸、草酸、氢氧化钠或其他膜清洗常用药剂中的一种或多种；投加方式为单独投加或同时投加。上述一种带有锥形槽部的浸没式膜池，置膜区中放置的浸没式膜为中空纤维膜、平板膜或管式膜；膜材质为聚偏氟乙烯、聚砜、聚氯乙烯或聚醚砜；膜孔径在0.01-1 u m。综上所述，本发明的主要特点在于:通过在普通微、超滤膜池的池体上的下部设置截面锥形的沉泥槽，中部设置固液分离区，并采用中部固液分离区进水。这种池体的构造对比与普通膜池池体，有如下优点:(I)膜池下部的截面锥形的沉泥槽能有效地收集进水中所含有的颗粒物质及可沉降的絮体、污泥等，一般清洗(非化学清洗)结束或膜池排污时，只需排放膜池底部的部分水量，而无需放空膜池内所有的水即可起到排污作用，这样可有效提高系统的回收率；(2)膜池中部的固液分离区上设置进水口，水进入膜池后，在固液分离区内，颗粒物质和可沉降絮体等沉入下部的沉泥槽，上清液进入上部的置膜区过滤，这样可有效地控制膜污染，提高产水水质；水从中部的固液分离区进入，也可避免水力冲击对膜组件的扰动，从而有效防止中空纤维膜丝在水力冲击下发生断丝的问题，保证出水水质的稳定性；
(3)膜池中、下部分别设置固液分离区和沉泥槽可提高膜组件的放置高度，便于利用液位差进行虹吸出水，节能降耗；当由于膜污染导致跨膜压差增大后无法虹吸出水时开启抽吸栗抽吸出水。在污染海域采用预氧化-在线混凝-微滤或超滤的处理工序对比与常规处理方法，具有以下优势:(I)占地面积小，自动化程度高；(2)投资和运行费用减少；(3)处理后的水质明显优于常规处理法出水水质，预氧化有效改变海水中天然有机物的性质，进入反渗透膜系统时能够有效控制膜污染、延长膜的使用寿命。
图1是带有锥形槽部的浸没 式膜池的示意简图。图中，(1)池体；(2)进水口及管路；(3)排水口及管路；(4)出水口及管路；(5)膜组件;(6)超滤产水箱；(7)抽吸泵；(8)反冲洗泵。图2是海水淡化预处理方法流程框图。
具体实施例方式实施例中的高锰酸盐指数(CODsfa)的测定根据原水氯离子含量的不同，采用高锰酸盐指数酸性法或碱性法(中华人民共和国国家标准GB119114-89);浊度的测定采用美国哈希公司的浊度仪(型号:HACH2100AN);电导率的测定采用美国哈希公司的便携式电导率仪(型号:HACH Sension 5) ;pH的测定采用美国哈希公司的便携式pH计(型号:HACHSension2)。根据本发明所述的一种污染海域的反渗透海水淡化预处理方法及装置，包括预沉装置、原水泵、预氧化装置、进水泵、混凝剂投加装置、抽吸泵、反冲洗泵、微/超滤浸没式膜池、超滤产水箱。预氧化装置出水管道与进水泵连接，且在上述进水泵前设置混凝剂投加装置，进水泵经控制阀与浸没式膜池中部的固液分离区的进水口连接，浸没式膜组件置于浸没池内，出水管阀通过管路或抽吸泵连接至产水箱，反洗管路由产水箱经反洗泵连接膜组件。实施例1本试验采用某海域海水a，水质情况如表I所示。表I原水水质表
权利要求
1.一种带有锥形槽部的浸没式膜池，所述膜池包括池体(I)、进水口及管路(2)、排水口及管路(3)、出水口及管路(4)、和膜组件(5)，其特征在于:池体(I)的下部为截面锥形的沉泥槽，中部为固液分离区，上部为置膜区；膜组件置于置膜区，进水口位于固液分离区；排水口位于沉泥槽的最低部；出水口位于置膜区的顶部。
2.根据权利要求1所述的带有锥形槽部的浸没式膜池，其特征在于:池体的截面高度中，沉泥槽与固液分离区与置膜区的高度比为:(4 8): I: (1.1 1.4)。
3.一种使用权利要求1所述的带有锥形槽部的浸没式膜池的污染海域的海水淡化预处理方法，其特征在于:包含以下步骤: 待处理水由给水泵进入带有锥形槽部的浸没式膜池，该待处理水进入固液分离区后，较大颗粒物质及悬浮的絮体沉入沉泥槽内，上部置膜区中的水直接通过膜组件过滤后，采用虹吸或者泵抽吸从出水口排出。
4.根据权利要求3所述的海水淡化预处理方法，其特征在于:待处理水由给水泵进入带有锥形槽部的浸没式膜池前，先经过预氧化工序和/或混凝工序。
5.根据权利要求4所述的海水淡化预处理方法，其特征在于:所述预氧化工序中，使用的预氧化剂是臭氧、高锰酸钾、或高铁酸钾中的一种或几种。
6.根据权利要求4所述的海水淡化预处理方法，其特征在于:所述混凝工序中，使用的混凝剂是三氯化铁、或聚合氯化铝中的一种或几种。
7.根据权利要求3所述的海水淡化预处理方法，其特征在于:还含有膜系统定期进行一般清洗或化学清洗；所述一般清洗步骤是:采用超滤产水直接反洗和气洗的联合清洗，静置10-30分钟，开启膜池底部的排水口阀门将固液分离区和沉泥槽区的清洗水由排水口排放，进行超滤过滤；化学清洗是先进行一般清洗，接着对膜组件进行药剂反洗和气洗的联合清洗，清洗结束后进行超滤过 滤。
全文摘要
本发明涉及一种污染海域的反渗透海水淡化预处理方法及装置，通过在普通微、超滤膜池的池体上的下部设置截面锥形的沉泥槽，中部设置固液分离区，并采用中部固液分离区进水。这种池体的构造，可有效提高系统的回收率；避免水力冲击对膜组件的扰动，保证出水水质的稳定性；节能降耗。
文档编号C02F1/44GK103121760SQ20111036684
公开日2013年5月29日 申请日期2011年11月18日 优先权日2011年11月18日
发明者王丽华, 杨瑜芳 申请人:东丽纤维研究所(中国)有限公司