一种基于超滤膜和反渗透膜的水净化装置的制作方法

本实用新型涉及水处理领域，尤其涉及一种基于超滤膜和反渗透膜的水净化装置。

背景技术：

中水主要是指城市工业污水、生活污水或雨水经过处理后达到一定的水质标准、可在一定范围内重复使用的水，其水质介于上水与下水之间。目前世界上许多面临着严重水危机的国家都在积极利用城市污水，将城市污水作为第二水源予以开发利用，并已取得了成功的经验。

中水回用处理原则根据主要功能分为四个单元：预处理单元、高级氧化单元、生化处理单元、双膜法深度处理单元。预处理段采用高密度澄清池，通过物理化学反应降低硬度、COD、胶体及浊度等，提高高级氧化单元的效率和运行稳定性。高级氧化单元采用臭氧氧化工艺，在保证色度去除率的基础上，进一步降解COD和提高废水可生化性。生化处理单元采用曝气生物滤池工艺(BAF)和移动床生物膜反应器MBBR，进一步降解COD，保证双膜进水稳定。末端双膜法处理单元可以稳定的脱除中水中的含盐量等。

例如，公开号为CN104785114A的中国实用新型专利公开了一种多膜叶卷制反渗透滤芯制作方法，先将反渗透膜片正面相向对叠，夹层中放入浓水隔网，每两个夹有浓水隔网的膜页背面夹层间形成纯水流道，中间放入流导布，并将其三边用胶粘剂密封，形成膜袋，第四边开口边与开有孔的中心管相连，卷绕成原件。然而，反渗透膜原件长期运行时，一般膜片因受到大压力将被压进产水流导布的流道槽内，解剖发现一般的膜原件膜片背面都会出现明显的流导布印记，正面会随之变得明显凹凸不平、膜面粗糙，有可能导致原件抗污染性下降，膜面浓差极化加剧，脱盐性能变差；同时，因膜片挤压进流导布流道槽内，给产水带来了额外的阻力，影响原件产水性能。

技术实现要素：

针对现有技术之不足，本实用新型提供了一种基于超滤膜和反渗透膜的水净化装置，可以包括所述水净化装置至少包括反渗透膜设备与反渗透膜浓水箱；所述反渗透膜设备包括第一级反渗透膜设备和第二级反渗透膜设备，所述第一级反渗透膜设备的透过水出水管与所述第二级反渗透膜设备的进水管连接，所述第一级反渗透膜设备的浓水出水管与所述第二级反渗透膜设备浓水出水管连通后与所述反渗透膜浓水箱连接；所述反渗透膜至少包括中心管、无纺布、流导布、反渗透膜片和浓水隔网，所述中心管的侧壁上设置能够供透过水流出的通孔；所述流导布设有至少两块，在所述反渗透膜卷起状态下，最外层的流导布的一侧固定在中心管上，至少两块流导布由内到外缠绕在中心管上；所述反渗透膜片设置有至少两个，相邻的两个流导布之间设置有至少一个反渗透膜片，每个反渗透膜片的膜面相向对折，并在每个所述反渗透膜片对折的两层之间放置浓水隔网；每块反渗透膜片和每块流导布之间分别设有无纺布。

根据一个优选实施方式，每块无纺布和/或每块反渗透膜片上设置有开口方向朝向中心管的U型密封胶。

根据一个优选实施方式，所述流导布、所述反渗透膜片、所述无纺布和所述浓水隔网卷绕在所述中心管上后通过缠绕网格胶带固定。

根据一个优选实施方式，所述水净化装置还包括预处理单元、高级氧化单元、生化处理单元和双膜法深度处理单元，其中，所述预处理单元连接在所述高级氧化单元的上游，所述生化处理单元连接在所述高级氧化单元的下游，所述双膜法深度处理单元连接在所述生化处理单元的下游。

根据一个优选实施方式，所述双膜法深度处理单元至少包括超滤膜设备、超滤膜产水箱、反渗透膜设备、反渗透膜浓水箱、保安过滤器和反渗透膜设备产水箱，所述超滤膜设备设置在所述反渗透膜设备的上游，所述超滤膜产水箱连接于所述超滤膜设备的下游，所述保安过滤器连接于所述超滤膜产水箱的下游，所述反渗透膜浓水箱连接于所述反渗透膜设备的浓水出水管，所述反渗透膜设备产水箱连接于所述反渗透膜设备的透过水出水管。

根据一个优选实施方式，所述超滤膜设备由至少一个超滤膜组件组成，所述超滤膜组件的膜柱采用内压式，以使得水按照由内向外的正压流动方式流动。

根据一个优选实施方式，所述预处理单元至少包括均质池、高密度澄清池、V形滤池、中间水池和污泥分离机；所述高密度澄清池连接于所述均质池的下游，所述V形滤池连接于所述高密度澄清池的下游，所述中间水池连接于所述V形滤池的下游，所述高密度澄清池的池底连接于所述污泥分离机，其中，所述污泥分离机为带式污泥浓缩一体机。

根据一个优选实施方式，所述高级氧化单元至少包括臭氧接触池、臭氧缓冲池、空气压缩机、除尘过滤器、制氧机和臭氧发生器，其中，所述高级氧化单元按照气体依次通过所述空气压缩机、所述除尘过滤器、所述制氧机、所述臭氧发生器和所述臭氧接触池的方式布置，所述臭氧接触池连接所述在中间水池的下游，所述臭氧缓冲池连接在所述臭氧接触池的下游。

根据一个优选实施方式，所述生化处理单元至少包括BAF池和连接在所述BAF池下游的清水池，其中，所述BAF池为上向流的曝气生物滤池。

根据一个优选实施方式，所述反渗透膜浓水箱与超滤膜设备的进水管连接，所述BAF池的出水管与所述均质池连接，所述高密度澄清池内的沉淀物经污泥分离机将污泥分离后形成的水至少部分回流进所述均质池。

本实用新型的至少具有以下有益技术效果：

(1)本实用新型在反渗透膜片与流导布正面，即反渗透膜片与流导布弧面内侧有产水流道槽一侧之间夹一层薄无纺布，从而让反渗透膜片不能与流导布直接接触，当反渗透膜片受到高压后，无纺布会对反渗透膜片进行保护，提高了反渗透膜片的使用寿命，同时也保证了流导布流道槽不被堵塞；

(2)经此水净化装置处理的废水的COD、色度、浊度、可溶性盐分、胶体、有机物及微生物等成分的含量得到了有效地降低；

(3)BAF池产水回流、反渗透浓水回流以及高密度澄清池内的沉淀物经污泥分离机将污泥分离后形成污水并回流使得整个水净化装置的效率得到了提高。

附图说明

图1是反渗透膜的一个优选实施方式的结构示意图；

图2是反渗透膜片与浓水隔网的结构示意图；

图3是反渗透膜设备的一个优选实施方式的结构示意图；

图4是本实用新型优选的一种基于超滤膜和反渗透膜的水净化装置的各模块连接关系示意图；

图5是预处理单元、高级氧化单元、生化处理单元和双膜法深度处理单元的一个优选实施方式的模块连接关系示意图；

图6是预处理单元的一个优选实施方式的模块连接关系示意图；

图7是高级氧化单元的一个优选实施方式的模块连接关系示意图

图8是生化处理单元的一个优选实施方式的模块连接关系示意图；和

图9是双膜法深度处理单元的一个优选实施方式的模块连接关系示意图。

附图标记列表

1：中心管 2：流导布

2a：第一流导布 2b：第二流导布

3：无纺布 3a：第一无纺布

3b：第二无纺布 4：反渗透膜片

4a：第一反渗透膜片 4b：第二反渗透膜片

5：浓水隔网 5a：第一浓水隔网

5b：第二浓水隔网 6：U型密封胶

7：预处理单元 8：高级氧化单元

9：生化处理单元 10双膜法深度处理单元

11：均质池 12：高密度澄清池

13：V型滤池 14：中间水池

15：臭氧接触池 16：臭氧缓冲池

17：BAF池 18：清水池

19：污泥分离机 20：超滤膜设备

21：超滤膜产水箱 22：保安过滤器

23：反渗透膜设备 23a：第一级反渗透膜设备

23b：第二级反渗透膜设备 24：反渗透膜浓水箱

25：反渗透膜设备产水箱 26：空气压缩机

27：除尘过滤器 28：制氧机

29：臭氧发生器 30：第一增压泵

31：第二增压泵

具体实施方式

下面结合附图1、2、3、4、5、6、7、8和9进行详细说明。

根据一个优选实施方式，本实用新型提供了一种基于超滤膜和反渗透膜的水净化装置，可以包括水净化装置至少包括反渗透膜设备23与反渗透膜浓水箱24。反渗透膜设备23可以包括第一级反渗透膜设备23a和第二级反渗透膜设备23b。以图3为例，每级反渗透膜设备由至少一个反渗透膜并联组成。优选地，每级反渗透膜设备可以设置三个并联的反渗透膜。第一级反渗透膜设备23a的上游可以设置有第一增压泵30，第二级反渗透膜设备23b的上游可以设置第二增压泵31。第一级反渗透膜设备23a的透过水出水管与第二级反渗透膜设备23b的进水管连接，第一级反渗透膜设备23a的浓水出水管与第二级反渗透膜设备23b浓水出水管连通后与反渗透膜浓水箱24连接。反渗透膜至少包括中心管1、无纺布3、流导布2、反渗透膜片4和浓水隔网5，中心管1的侧壁上设置能够供透过水流出的通孔；流导布2设有至少两块，在反渗透膜卷起状态下，最外层的流导布2的一侧固定在中心管1上，至少两块流导布由内到外缠绕在中心管1上。反渗透膜片4设置有至少两个，每相邻的两个流导布2之间设置有至少一个反渗透膜片4，每个反渗透膜片4的膜面相向对折，并在每个反渗透膜片4对折的两层之间放置浓水隔网5。每块反渗透膜片4和每块流导布2之间可以分别设有无纺布3。

优选地，以图1和图2为例，该反渗透膜包括中心管、两块流导布、两块无纺布、两块反渗透膜片、两块浓水隔网和两处U型密封胶，该多膜反渗透膜卷制方法包括以下步骤：将第一流导布2a固定在中心管1上；将第一流导布2a上铺放第一无纺布3a；将第一反渗透膜片4a膜面相向对折，内部放置第一浓水隔网5a，将夹有第一浓水隔网5a的第一反渗透膜片4a铺放在第一无纺布3a上，第一反渗透膜片4a对折部靠近中心管1；在第一反渗透膜片4a边沿涂上U型密封胶6，U型密封胶6开口方向朝向中心管；将第二流导布2b固定在中心管1上；将第二流导布2b上铺放第二无纺布3b；将第二反渗透膜片4b膜面相向对折，内部放置第二浓水隔网5b，将夹有第二浓水隔网5b的第二反渗透膜片4b铺放在第二无纺布3b上，第二反渗透膜片4b对折部靠近中心管1；在第二反渗透膜片4b边沿涂上U型密封胶6，U型密封胶6开口方向朝向中心管；在第一流导布2a、第一无纺布3a、第一反渗透膜片4a、第一浓水隔网5a、第二流导布2b、第二无纺布3b、第二反渗透膜片4b和第二浓水隔网5b全部铺放完毕后，将各膜卷绕在中心管上，并缠绕网格胶带固定，完成该反渗透膜的卷制。本实用新型在反渗透膜片与流导布正面，即反渗透膜片与流导布弧面内侧有产水流道槽一侧之间夹一层薄无纺布，从而让反渗透膜片不能与流导布直接接触，当反渗透膜片受到高压后，无纺布会对反渗透膜片进行保护，提高了反渗透膜片的使用寿命，同时也保证了流导布流道槽不被堵塞。

优选地，第一级反渗透膜原件组可以采用三个反渗透膜原件并联组成。第二级反渗透膜原件组可以采用三个反渗透膜原件并联组成。

根据一个优选实施方式，每块无纺布3和/或每块反渗透膜片4上设置有开口方向朝向中心管的U型密封胶6。

根据一个优选实施方式，流导布2、反渗透膜片4、无纺布3和浓水隔网5卷绕在中心管1上后可以通过缠绕网格胶带固定。

根据一个优选实施方式，水净化装置还包括预处理单元7、高级氧化单元8、生化处理单元9和双膜法深度处理单元10。其中，预处理单元7连接在高级氧化单元8的上游，生化处理单元9连接在高级氧化单元8的下游，双膜法深度处理单元10连接在生化处理单元9的下游。优选地，预处理单元、高级氧化单元、双膜法深度处理单元和生化处理单元之间可以设置提升泵或增压泵来输送液体。

根据一个优选实施方式，双膜法深度处理单元10可以包括超滤膜设备20、超滤膜产水箱21、反渗透膜设备23、反渗透膜浓水箱24、保安过滤器22和反渗透膜设备产水箱25。超滤膜设备20可以设置在反渗透膜设备23的上游，超滤膜产水箱21可以连接于超滤膜设备20的下游。保安过滤器22连接于超滤膜产水箱21的下游。反渗透膜浓水箱24连接于反渗透膜设备23的浓水出水管。反渗透膜设备产水箱25连接于反渗透膜设备23的透过水出水管。

根据一个优选实施方式，超滤膜设备20由至少一个超滤膜组件组成，超滤膜组件的膜柱采用内压式，以使得水按照由内向外的正压流动方式流动。优选地，超滤膜分离是筛分过程，即在压力作用下，原料液中的溶剂和小的溶质粒子从高压料液侧透过膜的低压侧，因为尺寸大于膜孔径的大分子及微粒被膜阻挡，料液逐渐被浓缩；溶液中的大分子、胶体、蛋白质、微粒等则被超滤膜截留而作为浓缩液被回收。在超滤设备20中，原水从位于膜柱上部的进水口进入膜柱，原水在膜丝内侧通过压力的作用，透过膜丝过滤膜进入膜丝外侧，透过的清水从膜柱底端的净水出口汇集，进入收集管后集中进入超滤水箱。剩余未透过超滤膜的浓水在膜的下游被回流收集，通过膜柱底部循环泵回收至进水口。

根据一个优选实施方式，预处理单元7可以包括均质池11、高密度澄清池12、V形滤池13、中间水池14和污泥分离机19。高密度澄清池12连接于均质池11的下游。V形滤池13可以连接于高密度澄清池12的下游。中间水池14可以连接于V形滤池13的下游。高密度澄清池12的池底连接于污泥分离机19。其中，污泥分离机19为带式污泥浓缩一体机。优选地，V型滤池采用均粒滤料，纳污能力高、气水反洗和表面扫洗相结合，使滤池经常处于最优条件下工作，不仅可以节水、节能，还能提高水质，增大滤层的截污能力，延长工作周期，提高产水量。优选地，高密度澄清池12至少包括混凝池、絮凝池和沉淀池，可以向高密度澄清池12中投加絮凝剂、混凝剂和软化剂。沉淀池内可以设有斜管和刮泥机。

根据一个优选实施方式，高级氧化单元8至少包括臭氧接触池15、臭氧缓冲池16、空气压缩机26、除尘过滤器27、制氧机28和臭氧发生器29。其中，高级氧化单元8按照气体依次通过空气压缩机26、除尘过滤器27、制氧机28、臭氧发生器29和臭氧接触池15的方式布置。臭氧接触池15可以连接在中间水池14的下游，臭氧缓冲池16可以连接在臭氧接触池15的下游。优选地，空气经空气压缩机26并经除尘过滤器27除尘之后进入制氧机28，制氧机28出来的氧气进入臭氧发生器29进行反应生成臭氧，臭氧接着通过臭氧风机输送进臭氧接触池15。

根据一个优选实施方式，生化处理单元9可以包括BAF池17和连接在BAF池17下游的清水池18。其中，BAF池17为上向流的曝气生物滤池。优选地，曝气生物滤池是以颗粒状填料及其附着生长的生物膜为主要处理介质，充分发挥生物代谢作用、物理过滤作用、生物膜和填料的物理吸附作用以及反应器内食物链的分级捕食作用。优选地，臭氧出水微生物数量有限，所以BAF池17的启动方式采用接种法，接种法是指把其它生物处理系统中的污泥投加到反应器中作为菌种进行培养的启动方法。

根据一个优选实施方式，反渗透膜浓水箱24可以与超滤膜设备20的进水管连接。BAF池的出水管可以与均质池11连接。高密度澄清池12内的沉淀物经污泥分离机19将污泥分离后形成的水至少部分回流进均质池11。BAF池产水回流、反渗透浓水回流以及高密度澄清池12内的沉淀物经污泥分离机19将污泥分离后形成污水回流使得整个水净化装置的处理效率得到了提高。

为了便于理解，下面给出本实用新型的一种基于超滤膜和反渗透膜的水净化装置的一个优选实施方式的工作原理。

待处理的原水流至均质池11，可以混合调节水质。均质调节池设计停留时间24小时，可污水处理厂排水波动对系统造成的影响。进水管可以设置COD在线监测仪，当来水COD高出一定值时，进水阀门自动关闭，切断水源。均质池11的水经提升泵或增压泵进入高密度澄清池12，依次加入石灰乳、聚铁、PAM，在回流污泥的作用下，充分混合反应，在高密度澄清池推流段形成较大颗粒的矾花。在澄清区，污泥在重力的作用下沉澄清池底部，而随着水流升上来的细小的颗粒则利用斜管的浅池沉淀作用，截留在斜管壁上，且颗粒逐渐增大，然后沉淀到池底部；清水则缓慢上升，通过集水槽溢流出高密度澄清池，经中和后进入V型滤池，由均粒滤料滤掉水中残余的SS、浊度。高密度澄清池的作用就是去除原水中的部分硬度、SS、COD、浊度等，为下一步的预处理提较好的条件。高密度澄清池12内的水接着流入V型滤池。原水自流进入V型滤池13后，一方面可去去除高密度澄清池12无法除去的SS、浊度，另一方面有效地防止原水的冲击，可以保证进入臭氧接触池15的原水SS、浊度符合水质要求，减少臭氧的消耗量，防止堵塞曝气盘。经过V型滤池的滤后水自流入中间水池14。臭氧接触池有效水深6米，底部安装钛板+不锈钢曝气器，在臭氧接触池15中，气水逆向接触，臭氧化气通过曝气器形成气泡，充分与水混合，提高臭氧的利用率。原水经臭氧曝气，去除部分COD、色度，改善B/C的比值，为后续的生化部分创造条件。原水经臭氧接触池15后，会残留部分溶解的臭氧，如果直接进入生化部分，可能会微生物造成冲击。臭氧缓冲池16则是利用臭氧的半衰期只有20min的特点，消除处理后水臭氧残余量。在BAF池17中，气水从底部进入，同向接触，利用是反应器内填料上生长的生物膜中微生物氧化分解作用、填料及生物膜的吸附截留作用和沿水流方向形成的食物链分级捕食作用以及生物膜内部微环境和厌氧段的反硝化作用分解水中的COD和氨氮，同时去除部分SS，出水达到进入双膜的要求。处理后的水经泵提升，进入超滤膜设备20，本实用新型采用内压式超滤膜，废水从膜丝内部进入，SS、浊度截留在膜丝内部，滤后水汇集在膜壳里，流入超滤设备产水箱21。经超滤设备20处理的水浊度得到降低，经增压泵提升，保安过滤器22过滤，进入反渗透膜设备23，反渗透分二级，产水进入反渗透膜设备产水箱25，浓水进入反渗透膜浓水箱24后一部分回流进超滤设备20来提高浓水利用率，另一部分最终排放。同时，经污泥分离机19分离后的污泥经污泥泵进行外送。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本实用新型公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本实用新型的公开范围并落入本实用新型的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本实用新型说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本实用新型的保护范围由权利要求及其等同物限定。