專利名稱：用于水處理的連續(xù)微濾濾池及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及城市污水再生利用水處理工藝及自來水水處理工藝。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的城市污水再生利用水處理工藝一般為，以污水處理廠二沉池出水為水源，用傳統(tǒng)的自來水水處理工藝即絮凝、沉淀、過濾(石英砂過濾)、消毒工藝進(jìn)行處理。最先進(jìn)的城市污水再生利用水處理工藝為膜技術(shù)，以污水處理廠二沉池出水為水源，利用孔徑≤0.2m的微濾膜CMF裝置進(jìn)行過濾處理。污水處理廠二沉池出水細(xì)菌總數(shù)為104～106個(gè)/mL，大腸菌群為105～107個(gè)/L，SS≤30mg/L，經(jīng)傳統(tǒng)的自來水水處理工藝絮凝、沉淀、過濾(石英砂過濾)處理的出水，濁度、SS均可達(dá)到再生水標(biāo)準(zhǔn)，但細(xì)菌總數(shù)在102～103個(gè)/mL，大腸菌群為10～103個(gè)/L，需加氯20～30mg/L，接觸時(shí)間60min消毒，細(xì)菌及大腸菌才能達(dá)到再生水的城市雜用水標(biāo)準(zhǔn)；這種再生水供居民雜用水時(shí)，人們的思想障礙很大，難以接受；如果再生水需要進(jìn)行脫鹽處理時(shí)，傳統(tǒng)的自來水水處理工藝處理出水的SDI指標(biāo)，遠(yuǎn)不能滿足RO脫鹽預(yù)處理的要求；利用孔徑≤0.2μm的微濾膜CMF裝置進(jìn)行過濾處理的再生水，水質(zhì)優(yōu)良，人們樂意接受，而且是RO脫鹽最好的預(yù)處理，但造價(jià)高出傳統(tǒng)自來水水處理工藝的三倍以上；現(xiàn)有的微濾膜CMF裝置膜的頻繁沖洗、化學(xué)清洗、膜的定期維護(hù)和更換都會(huì)增加操作的復(fù)雜性和水處理成本。利用孔徑≤0.2μm的微濾膜CMF-S(浸沒式CMF的簡稱)裝置進(jìn)行過濾處理的再生水，水處理效果與CMF相同，造價(jià)為CMF的三分之二；組件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝、維護(hù)、檢修不便；它適合大于30000m3/d以上規(guī)模的水處理工程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服用傳統(tǒng)的自來水水處理工藝處理再生水的衛(wèi)生學(xué)水質(zhì)缺陷；克服CMF及CMF-S膜裝置的復(fù)雜性和CMF及CMF-S工藝投資高的不足。本發(fā)明是一種以MF膜技術(shù)與快濾池相結(jié)合的連續(xù)微濾濾池水處理新工藝，以CMF技術(shù)1/2、CMF-S技術(shù)2/3的投資，獲取與CMF及CMF-S技術(shù)完全相同的再生水水質(zhì)，其操作、維護(hù)比CMF及CMF-S膜裝置與傳統(tǒng)的自來水水處理工藝都簡單。
可采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)本發(fā)明用于水處理的連續(xù)微濾濾池，由插接式膜組件3、濾池1、集水式濾板5、氣水反沖系統(tǒng)、進(jìn)出水系統(tǒng)、化學(xué)清洗系統(tǒng)及前加氯系統(tǒng)組成；膜組件3置于濾池內(nèi)，由集水式濾板5承托；集水式濾板5由能與膜組件承插連接的集水插座和玻璃鋼板或鋼筋混凝土板組成，內(nèi)設(shè)濾板內(nèi)匯水管4，集水式濾板用不銹鋼壓板和螺栓固定在濾墻6上，濾墻鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；鋼制濾池的濾板固定在不銹鋼托架上；濾池上部設(shè)有排水槽2、反沖洗排水管11、化學(xué)清洗進(jìn)水管12、溢流管15；濾池下部設(shè)有進(jìn)水管7、出水管8、反沖洗進(jìn)水管9、反沖洗進(jìn)氣管10；在進(jìn)水管7上設(shè)濾前加氯管13、化學(xué)清洗液回收管14。
所述的插接式膜組件為單插式膜組件或Y形組合插式膜組件。
所述的插接式膜組件的微濾膜為耐氧化的PVDF外壓式中空纖維膜絲，其截留孔徑≤0.2μm；單插式膜組件，雙端出水，死端或錯(cuò)流過濾，組件下端設(shè)有與濾板連接的插頭、氣水反沖的長柄混合管及濾后積水室；Y形組合插式膜組件由三支膜件組合成一個(gè)三角星形，雙端出水，死端過濾，設(shè)有中心集水管，集水管下端有與濾板連接的插頭；膜組件直接插入集水式濾板的集水插座內(nèi)即可。
連續(xù)微濾濾池為下述a或b或c三種工作方式a.重力式微濾濾池為開敞式濾池，依靠重力工作，濾池的出水總管設(shè)在集水池水面下，集水池最低水位與濾池工作水位保持10m落差；b.重力開敞式微濾濾池，濾池出水也可直接用水泵抽吸，而不設(shè)出水集水池；c.壓力式微濾濾池為封閉式承壓設(shè)備，依靠水泵加壓工作。
所述的a或b設(shè)計(jì)最大跨膜壓差為0.085MPa；c設(shè)計(jì)最大工作壓力為0.25MPa。
水處理連續(xù)微濾濾池進(jìn)水投加2.0mg/L的氯，，有效地殺死被微濾膜截留的全部細(xì)菌，并防止細(xì)菌等微生物在濾池及膜系統(tǒng)內(nèi)繁殖孳生，確保膜壁內(nèi)外不受生物污染。
如果原水為清凈河水或水庫水，可不加絮凝沉淀預(yù)處理，預(yù)加氯后經(jīng)自動(dòng)清洗粗濾器進(jìn)微濾濾池，自動(dòng)清洗粗濾器作用是去除顆粒較粗的懸浮物。
為保持連續(xù)微濾濾池膜組件膜通量的穩(wěn)定和過膜壓差穩(wěn)定，60～120min氣水反沖一次，每次反沖2～4min，清除膜表面的被截留物。為清除膜表面的化學(xué)及生物污染，每7～10天堿洗一次、每60天酸洗一次?；瘜W(xué)清洗液均可循環(huán)使用。
連續(xù)微濾濾池設(shè)有水下攝像監(jiān)視器，便于安裝、維護(hù)及檢修，能方便地取出膜組件和準(zhǔn)確地定位插入膜組件。當(dāng)有膜組件損壞時(shí)，進(jìn)行充氣在線檢測(cè)，利用水下攝像監(jiān)視器確定被損膜組件?？蓭鳂I(yè)，避免了現(xiàn)行的CMF及CMF-S維護(hù)檢修的復(fù)雜拆裝。為增高膜組件密度提供了條件和方便。
水處理連續(xù)微濾濾池應(yīng)用于以下三種污水再生處理流程或自來水水處理新工藝1)以城市污水處理廠二沉池出水為水源或以自來水水源水為水源，加氯氧化絮凝沉淀，去除大部分濁度、SS、細(xì)菌，經(jīng)連續(xù)微濾濾池去除剩余的濁度、SS、細(xì)菌及病毒；2)以城市污水處理廠二沉池出水為水源或以自來水水源水為水源，預(yù)加氯，經(jīng)自動(dòng)沖洗粗過濾器去除顆粒較粗的懸浮物、經(jīng)連續(xù)微濾濾池去除全部濁度、SS及細(xì)菌病毒；3)以城市污水處理廠二沉池出水為水源或以自來水水源水為水源，加氯氧化絮凝沉淀，連續(xù)微濾濾池去除剩余的濁度、SS及細(xì)菌病毒、SDI≤3，然后接R0除鹽。以上連續(xù)微濾濾池新工藝的出水水質(zhì)細(xì)菌總數(shù)去除率可達(dá)到99.99～99.9999％、大腸菌群的去除率達(dá)100％、SDI≤3、SS≤0.5mg/L、濁度≤0.5NTU、大腸菌群為零、細(xì)菌總數(shù)≤30個(gè)/mL(接近零)。
本技術(shù)相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果與傳統(tǒng)的自來水工藝相比本技術(shù)處理的再生水水質(zhì)優(yōu)良，大腸菌群為零、細(xì)菌總數(shù)≤30個(gè)/mL，SDI≤3，加氯量≤10mg/L，工程投資約為傳統(tǒng)自來水工藝的140％，運(yùn)行操作的程序比傳統(tǒng)自來水工藝簡單；傳統(tǒng)自來水工藝處理的再生水水質(zhì)較差，加氯消毒之前大腸菌群為102～103個(gè)/L，細(xì)菌總數(shù)為102個(gè)/mL以上，消毒加氯量需20～30mg/L，接觸時(shí)間約60min以上，大腸菌群≤3個(gè)/L，細(xì)菌總數(shù)≤100個(gè)/mL，SDI＞3。
與CMF及CMF-S(浸沒式CMF)技術(shù)相比本技術(shù)處理的再生水水質(zhì)優(yōu)良與CMF及CMF-S技術(shù)完全相同；本技術(shù)水處理原理、操作程序與CMF-S技術(shù)基本相同；本技術(shù)是MF與快濾池技術(shù)的結(jié)合，膜組件結(jié)構(gòu)及總成簡單優(yōu)化，氣水反沖洗布?xì)庑Ч菴MF及CMF-S設(shè)備好，反沖效率高，反沖周期是CMF及CMFs的二倍。CMF監(jiān)測(cè)膜的完整性用聲納儀，CMF-S尚無有效的膜完整性在線檢測(cè)方法，對(duì)被損壞的膜組件進(jìn)行修補(bǔ)和更換，需要停機(jī)放水拆卸；本技術(shù)采用水下攝像儀進(jìn)行膜完整性在線檢測(cè)，比聲納儀直觀方便。更換被損壞膜組件不需要停水停機(jī)，拔出被損壞的膜組件，再插入完好的膜組件即可，設(shè)備安裝維修方便，膜組件按裝密度是進(jìn)口CMF-S的二倍，占地面積小。本技術(shù)基本建設(shè)投資比CMF技術(shù)及CMF-S都低，以傳統(tǒng)的自來水工藝投資為100％，本技術(shù)投資為140％，CMF-S技術(shù)為200％，CMF技術(shù)為300～400％(國產(chǎn)CMF約為200％)。
本技術(shù)用于城市自來水工程改造和建設(shè)，可提高水質(zhì)，降低運(yùn)行成本。特別在衛(wèi)生突發(fā)事故非常時(shí)期，能保證供水水質(zhì)。


圖1是連續(xù)微濾濾池結(jié)構(gòu)2是單插式膜組件結(jié)構(gòu)3是Y形組合插式膜組件結(jié)構(gòu)圖 圖3-a是組合組建平面示意4是再生水處理工藝流程(1)圖5是再生水處理工藝流程(2)圖6是再生水處理工藝流程(3)圖7是自來水處理新工藝圖其中1、濾池；2、排水槽；3、插接式膜組件；4、濾板內(nèi)匯水管；5、集水式濾板；6、濾墻；7、進(jìn)水管；8、濾后出水管；9、反沖洗進(jìn)水管；10、反沖洗進(jìn)氣管；11、反沖洗排水管；12、化學(xué)清洗進(jìn)液管；13、濾前加氯；14化學(xué)清洗液回收管；15、溢流管。16、濾板集水式模組件插座17、自動(dòng)鎖緊器；18、單插膜組件；19、排氣管；20、上集水室；21、中心管；22、組件外殼；23、排氣孔；24、MF膜絲；25、進(jìn)水孔；26、組件鎖緊槽；27、密封環(huán)；28、下集水室；29、膜組件插頭；30、長柄氣水混合管。31、組合膜組件；32、反沖空氣管；33、中心集水管；34、連接膜組件插座；35、磁性連接支腳；36、濾板；37、水平匯水管。
具體實(shí)施例方式
結(jié)合實(shí)施方式對(duì)技術(shù)方案作詳細(xì)敘述。
實(shí)施例1一種連續(xù)微濾濾池，由微濾膜濾料(單插式膜組件或Y形組合插式膜組件)、鋼筋混凝土濾池(或金屬濾罐)、集水式濾板、氣水反沖系統(tǒng)、酸洗系統(tǒng)、堿洗系統(tǒng)、前加氯系統(tǒng)組成。微濾膜(MF)為耐氧化的PVDF外壓式中空纖維膜絲，其截留孔徑0.2μm；重力式微濾濾池，國產(chǎn)膜膜通量30～35L/m2·h；濾池單位有效面積濾水量為16～20m3/m2·h。進(jìn)口膜膜通量50L/m2·h，濾池單位有效面積濾水量可達(dá)30m3/m2·h。壓力式微濾濾池，國產(chǎn)膜膜通量40L/m2·h；濾池單位有效面積濾水量為22～27m3/m2·h；進(jìn)口膜膜通量70L/m2·h，濾池單位有效面積濾水量可達(dá)42m3/m2·h；濾池為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或鋼制濾罐；濾板由鋼筋混凝土(或玻璃鋼)板和ABS集水插座組成，濾板用不銹鋼壓板和螺栓固定在濾墻上，濾墻鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、高1000mm、寬150mm；鋼制濾罐的濾板固定在不銹鋼托架上；氣水反洗系統(tǒng)由反沖水泵和鼓風(fēng)機(jī)組成；化學(xué)清洗系統(tǒng)由酸液槽和酸計(jì)量泵、堿液槽和堿泵組成；前加氯系統(tǒng)由氯瓶和自動(dòng)加氯機(jī)組成(或次氯酸鈉發(fā)生器和計(jì)量泵組成)。
實(shí)施例2一種連續(xù)微濾濾池，微濾膜濾料(單插式膜組件或Y形組合插式膜組件)填裝在鋼筋混凝土濾池內(nèi)，濾板承托著膜組件。濾板尺寸為1000×1000(mm)，濾板之間的縫隙用密封膠密封。濾板由濾墻支撐，濾墻兩端與濾池池壁相連，濾墻根部與池底相連。每道濾墻頂部設(shè)有數(shù)根d＝25mm的氣墊平衡管，下部設(shè)有2～3個(gè)700×700(mm)的水力平衡孔。濾池上部設(shè)有反沖洗排水管、化學(xué)清洗進(jìn)水管；濾池下部設(shè)有進(jìn)水管、出水管、反沖洗進(jìn)水進(jìn)氣管。在進(jìn)水總管上設(shè)濾前加氯管。
實(shí)施例3一種連續(xù)微濾濾池，MF微濾膜截留孔徑為0.2μm，進(jìn)水中凡大于0.2μm顆粒雜質(zhì)100％的被去除，細(xì)菌的直徑均大于0.2μm，所以連續(xù)微濾濾池具有極好的除菌效果。
實(shí)施例4一種連續(xù)微濾濾池，MF微濾膜為PVDF耐氧化膜，在進(jìn)水中投加2.0mg/L氯。水在濾層中的停留時(shí)間雖然很短，但細(xì)菌卻永遠(yuǎn)被截留在MF微濾膜上，細(xì)菌與水中的游離氯長時(shí)間接觸而被殺滅。加氯系統(tǒng)由液氯氯瓶和自動(dòng)加氯機(jī)組成，小型水廠也可由次氯酸鈉或二氧化氯發(fā)生氣以及計(jì)量泵組成。
實(shí)施例5連續(xù)微濾濾池的定期氣水反沖洗，反洗周期60～120min，氣水反沖洗可以將被截留在膜表面的死亡細(xì)菌和雜質(zhì)沖洗掉。當(dāng)連續(xù)微濾濾池出水量和出水水質(zhì)低于設(shè)計(jì)要求時(shí)，采用0.5～1.0％的NaOH堿液進(jìn)行堿洗，洗去吸附在膜表面的有機(jī)及生物污染，再用1.0％酸液進(jìn)行酸洗，洗去膜表面的無機(jī)化學(xué)污染。堿洗周期約7～10天，酸洗周期30天。
實(shí)施例6如圖4、5、6、7，水處理連續(xù)微濾濾池應(yīng)用于以下三種污水再生處理流程及自來水水處理新工藝(1)以城市污水處理廠二沉池出水為水源或以自來水水源水為水源，加氯氧化絮凝沉淀，去除大部分濁度、SS、細(xì)菌，經(jīng)連續(xù)微濾濾池去除剩余的濁度、SS、細(xì)菌及病毒。(2)以城市污水處理廠二沉池出水為水源或以自來水水源水為水源，預(yù)加氯，經(jīng)自動(dòng)沖洗粗過濾器去除顆粒較粗的懸浮物、經(jīng)連續(xù)微濾濾池去除全部濁度、SS及細(xì)菌病毒。(3)以城市污水處理廠二沉池出水為水源或以自來水水源水為水源，加氯氧化絮凝沉淀，連續(xù)微濾濾池去除剩余的濁度、SS及細(xì)菌病毒、SDI≤3，然后接RO除鹽。以上連續(xù)微濾濾池新工藝的出水水質(zhì)細(xì)菌總數(shù)去除率可達(dá)到99.99～99.9999％、大腸菌群的去除率達(dá)100％、SDI≤3、SS≤0.5mg/L、濁度≤0.5NTU、大腸菌群為零、細(xì)菌總數(shù)≤30個(gè)/mL(接近零)。
權(quán)利要求
1.一種用于水處理的連續(xù)微濾濾池，其特征在于由插接式膜組件3、濾池1、集水式濾板5、氣水反沖系統(tǒng)、進(jìn)出水系統(tǒng)、化學(xué)清洗系統(tǒng)及前加氯系統(tǒng)組成；膜組件3置于濾池內(nèi)，由集水式濾板5承托；集水式濾板5由能與膜組件承插連接的集水插座和玻璃鋼板或鋼筋混凝土板組成，內(nèi)設(shè)濾板內(nèi)匯水管4，集水式濾板用不銹鋼壓板和螺栓固定在濾墻6上，濾墻鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；鋼制濾池的濾板固定在不銹鋼托架上；濾池上部設(shè)有排水槽2、反沖洗排水管11、化學(xué)清洗進(jìn)水管12、溢流管15；濾池下部設(shè)有進(jìn)水管7、出水管8、反沖洗進(jìn)水管9、反沖洗進(jìn)氣管10；在進(jìn)水管7上設(shè)濾前加氯管13、化學(xué)清洗液回收管14。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水處理的連續(xù)微濾濾池，其特征在于所述的插接式膜組件為單插式膜組件或Y形組合插式膜組件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于水處理的連續(xù)微濾濾池，其特征在于所述的插接式膜組件的微濾膜為耐氧化的PVDF外壓式中空纖維膜絲，其截留孔徑≤0.2μm；單插式膜組件，雙端出水，死端或錯(cuò)流過濾，組件下端設(shè)有與濾板連接的插頭、氣水反沖的長柄混合管及濾后積水室；Y形組合插式膜組件由三支膜件組合成一個(gè)三角星形，雙端出水，死端過濾，設(shè)有中心集水管，集水管下端有與濾板連接的插頭；膜組件直接插入集水式濾板的集水插座內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于水處理的連續(xù)微濾濾池，其特征在于連續(xù)微濾濾池為下述a或b或c，a.重力式微濾濾池為開敞式濾池，依靠重力工作，濾池的出水總管設(shè)在集水池水面下，集水池最低水位與濾池工作水位保持10m落差；b.重力開敞式微濾濾池，濾池出水也可直接用水泵抽吸，而不設(shè)出水集水池；c.壓力式微濾濾池為封閉式承壓設(shè)備，依靠水泵加壓工作。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于水處理的連續(xù)微濾濾池，其特征在于水處理連續(xù)微濾濾池進(jìn)水投加2.0mg/L的氯。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于水處理的連續(xù)微濾濾池，其特征在于所述的a或b設(shè)計(jì)最大跨膜壓差為0.085MPa；c設(shè)計(jì)最大工作壓力為0.25MPa。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于水處理的連續(xù)微濾濾池，其特征在于每60～120min氣水反沖一次，每次反沖2～4min；每7～10天堿洗一次、每60天酸洗一次。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于水處理的連續(xù)微濾濾池，其特征在于連續(xù)微濾濾池設(shè)有水下攝像監(jiān)視器，當(dāng)有膜組件損壞時(shí)，進(jìn)行充氣在線檢測(cè)，利用水下攝像監(jiān)視器確定被損組件。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于水處理的連續(xù)微濾濾池的應(yīng)用，其特征在于水處理連續(xù)微濾濾池應(yīng)用于以下三種污水再生處理流程或自來水水處理新工藝1)以城市污水處理廠二沉池出水為水源或以自來水水源水為水源，加氯氧化絮凝沉淀，去除大部分濁度、SS、細(xì)菌，經(jīng)連續(xù)微濾濾池去除剩余的濁度、SS、細(xì)菌及病毒；2)以城市污水處理廠二沉池出水為水源或以自來水水源水為水源，預(yù)加氯，經(jīng)自動(dòng)沖洗粗過濾器去除顆粒較粗的懸浮物、經(jīng)連續(xù)微濾濾池去除全部濁度、SS及細(xì)菌病毒；3)以城市污水處理廠二沉池出水為水源或以自來水水源水為水源，加氯氧化絮凝沉淀，連續(xù)微濾濾池去除剩余的濁度、SS及細(xì)菌病毒、SDI≤3，然后接RO除鹽。
全文摘要
本發(fā)明涉及城市污水再生利用水處理工藝及自來水水處理工藝。本發(fā)明是一種以MF膜技術(shù)與快濾池相結(jié)合的連續(xù)微濾濾池水處理新工藝，以CMF技術(shù)1/2、CMF－S技術(shù)2/3的投資，獲取與CMF及CMF－S技術(shù)完全相同的再生水水質(zhì)，其操作、維護(hù)比CMF及CMF－S膜裝置與傳統(tǒng)的自來水水處理工藝都簡單。本發(fā)明的水處理連續(xù)微濾濾池應(yīng)用于三種污水再生處理流程或自來水水處理新工藝。本技術(shù)用于城市自來水工程改造和建設(shè)，可提高水質(zhì)，降低運(yùn)行成本。特別在衛(wèi)生突發(fā)事故非常時(shí)期，能保證供水水質(zhì)。
文檔編號(hào)C02F1/44GK101069813SQ200610015370
公開日2007年11月14日 申請(qǐng)日期2006年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月21日
發(fā)明者焦兆明 申請(qǐng)人:焦兆明