專利名稱：一種磁化絮凝-膜過濾的運行方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于膜過濾處理技術領域，涉及一種磁化絮凝-膜過濾的運行方法及其裝置。
背景技術：
膜分離過程在常溫下進行，無相變，不產(chǎn)生二次污染，是一種高效節(jié)能型分離凈化 技術，具有能耗低、設備簡單且易操作、效益高等特點。膜過濾可直接用于處理市政飲用水、 污水、中水回用、食品等多個領域。與常規(guī)飲用水處理工藝的濾池相比，它可有效且穩(wěn)定的 除去懸浮微粒、病原菌，各種有機、無機物，且占地面積小、運行效率高，隨著材料和應用技 術的不斷完善和處理成本的下降，其在飲用水處理領域中的作用會日益突出，將成為未來 飲用水處理的核心技術。與其它方法相結(jié)合的膜組合工藝(如混凝一膜組合工藝、活性炭-膜工藝)能夠 強化對有機物的去除，是目前飲用水處理中的技術熱點，尤其是混凝與膜過濾組合的工藝 形式，許多研究表明，混凝可改變顆粒物表而的電性，降低懸浮顆粒在膜表面的電性吸附， 因此濾餅層不會緊密附著在膜表面，減少膜濾餅層阻力和濃差極化阻力，提高膜通量。膜污染是指處理料液中的微粒、膠體粒子或溶質(zhì)大分子由于與膜存在物理化學相 互作用或機械作用而引起的在膜表面或膜孔內(nèi)吸附、沉積、造成膜孔變小或堵塞，使膜產(chǎn)生 透過流量與分離特性減弱的變化現(xiàn)象。膜污染是制約膜技術應用和運行的關鍵，如何有效 地解決膜污染是膜過濾運行成敗的關鍵。根據(jù)描述膜過濾行為的Carmen-Kozeny方程，如 下
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dpf'Ps上式中，α為膜過濾的阻力系數(shù)，dp為顆粒尺寸，Ps為顆粒密度，f為孔隙率，由 Carmen-Kozeny方程可知，增加顆粒尺寸dp可有效降低阻力系數(shù)α，提高膜通量改善膜污
^fe ο磁絮凝技術是通過絮凝、吸附、架橋的作用將水中的微小懸浮物或不溶性污染物 與粒徑極小的磁性顆粒進行極有效率的結(jié)合，來增加絮體的體積和密度以改善絮凝效果的 一種手段。在常規(guī)的絮凝處理上外加磁場可增大絮體的尺寸，提高絮體的沉淀性能。將磁絮 凝技術與膜過濾技術相結(jié)合，既保留了絮凝-膜過濾組合工藝的特點，并通過施加外部磁 場改善了絮體的狀態(tài)，不但能提高絮凝過程中對原水中污染物的吸附、網(wǎng)捕及卷掃的作用， 還可合理的調(diào)控絮體的尺寸以達到延緩膜污染提高膜通量的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在提供一種在飲用水處理中處理效果優(yōu)良，絮體的沉降性能好， 膜污染緩慢，通量穩(wěn)定的磁化絮凝-膜過濾的運行方法及裝置。本發(fā)明的技術方案概述如下
本發(fā)明包括采用無外殼膜組件的浸沒式磁化絮凝-膜過濾裝置和有外殼膜組件 的外壓分離式磁化絮凝-膜過濾裝置兩種。浸沒式磁化絮凝-膜過濾裝置其特征是包括一體絮凝-膜過濾反應單元、攪拌裝 置、浸沒式膜組件、固定式的磁化裝置、進水泵、出水泵、絮凝劑投加泵、磁種投加泵、磁絮體 回流泵、磁種回收裝置、曝氣泵、管道靜態(tài)混合器。還包括進水管路及控制閥門、絮凝劑投加 管路及控制閥門、磁種回收管路及控制閥門、磁種投加管路及控制閥門、磁種補充管路及控 制閥門、剩余絮體排出管路及控制閥門、曝氣管路及控制閥門。在浸沒式磁化絮凝-膜過濾裝置中，所述進水泵4通過進水管路5與絮凝劑投加 管路1上的所述絮凝劑投加泵2，磁種投加管路11上的磁種投加泵8相連，并經(jīng)所述靜態(tài)混 合器6與所述一體絮凝-膜過濾反應單元21相連。所述磁種投加管路11還與磁種補充管 路9及控制閥門10相連。所述一體絮凝-膜過濾反應單元21前端設有攪拌裝置23，后部 安裝膜組件22。在所述攪拌裝置23所在位置的單元外部兩側(cè)和膜組件所在位置的單元外 部兩側(cè)設有磁化裝置20。所述一體絮凝-膜過濾反應單元21底部設有磁絮體回流管路11 及控制閥門7和14，并與所述的磁種回收裝置12和所述的磁絮體回流泵13相連接。所述 一體絮凝-膜過濾反應單元21底部還設有剩余絮體排出管路18及控制閥門19。所述的浸 沒式膜組件22上部出水口通過管路M與出水泵25相連接。所述曝氣泵17通過與位于所 述膜組件22下部的曝氣管路15連接，并在曝氣管路15上設控制閥門16。外壓分離式磁化絮凝-膜過濾裝置其特征是包括絮凝反應裝置、攪拌裝置、外壓 式膜組件、固定式的磁化裝置、進水泵、出水泵、中間加壓泵、絮凝劑投加泵、磁種投加泵、磁 絮體回流泵、磁種回收裝置、管道靜態(tài)混合器。還包括進水管路及控制閥門、絮凝劑投加管 路及控制閥門、絮凝劑投加管路及控制閥門、磁種回收管路及控制閥門、磁種投加管路及控 制閥門、剩余絮體排出管路及控制閥門、組件排污管路及控制閥門。在外壓分離式磁化絮凝-膜過濾裝置中，所述進水泵37通過管路39同時與管路 40上的所述絮凝劑投加泵43和管路34上的所述磁種投加泵32相連，并經(jīng)靜態(tài)混合器38 與所述的絮凝反應單元59相連。所述磁種投加管路34還與磁種補充管路36及控制閥門 35相連。所述絮凝反應單元59內(nèi)部設有攪拌裝置58，且在兩側(cè)設有磁化裝置56。所述絮 凝反應單元59中下部設有管路46及控制閥門45，并與膜組件加壓泵47進水口連接。所述 加壓泵47出水口通過管路46與膜組件57下部的進水口 52連接。所述絮凝反應單元59 底部側(cè)還設有剩余絮體排出管路43及控制閥門44。所述膜組件57下部的排污口 55與排 污管路M及控制閥門53連接。所述膜組件57外側(cè)設有兩組共8個磁化裝置。所述膜組 件57上部一側(cè)設有循環(huán)出液口 28，并通過管路31與所述磁種回收裝置32連接。所述磁種 回收裝置31通過磁種回流管路30與磁種投加管路34和磁種投加泵32連接。本發(fā)明的磁化絮凝-膜過濾的運行方法及裝置，將磁化絮凝技術與膜過濾技術結(jié) 合在一起，針對不同的微污染原水水源特點，可應用浸沒式和外壓分離式兩種的工藝組合 形式，不但可利用磁場強化的技術保證在各種環(huán)境條件下絮體形態(tài)的穩(wěn)定形成，由于磁化 手段的引入也降低了絮凝劑的用量。同時利用絮凝與膜組件之間的濾餅形成的耦合作用， 形成更為疏松和易清洗的污染層，不但提高了單獨磁化絮凝方法的出水水質(zhì)，也可以有效 控制膜過濾環(huán)節(jié)形成的膜污染，使整套裝置具有運行穩(wěn)定和經(jīng)濟性好的特點。


圖1為本發(fā)明中浸沒式磁化絮凝-膜過濾裝置流程圖；圖2為本發(fā)明中浸沒式磁化絮凝-膜過濾裝置工作單元俯視圖；圖3為本發(fā)明中外壓分離式磁化絮凝-膜過濾裝置流程圖；圖4為本發(fā)明中外壓分離式磁化絮凝-膜過濾裝置膜組件磁化裝置安裝圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。一種磁化絮凝-膜過濾凈水處理方法，其運行方法與裝置包括采用無外殼膜組件 的浸沒式磁化絮凝-膜過濾裝置和有外殼膜組件的外壓分離式磁化絮凝-膜過濾裝置兩種 類型。采用有外殼膜組件的外壓分離式磁化絮凝-膜過濾其特征是包括浸沒式混凝-膜 過濾反應單元21、固定磁化裝置20，進水泵4、出水泵25、絮凝劑投加泵2、磁種投加泵8、磁 絮體回流泵13、磁種回收裝置12及對應的管路及閥門組成。進水泵4通過進水管道5與 絮凝劑投加管路1和磁種投加管路11相連，絮凝劑投加管路1之上設有絮凝劑投加泵2和 絮凝劑管路控制閥門3，磁種投加管路11 一端通過磁種投加泵8及其控制閥門7與進水管 路5相連，另一端與磁種回收裝置12相連。磁種回收管路11還與磁種補充管路9及控制 閥門10相連。進水管路5與浸沒式混凝-膜過濾反應單元19之間設管道混合器6，浸沒式 混凝-膜過濾反應單元19在前端攪拌裝置兩側(cè)和膜組件22兩側(cè)均設有磁化裝置20，裝置 底部還設有剩余絮體排出管路18及控制閥門19。單元內(nèi)浸沒式膜組件22上部出水口通過 管路M與出水泵25相連接。采用有外殼膜組件的外壓分離式磁化絮凝-膜過濾裝置其特征是包括原水泵37、 絮凝劑投加泵42，磁種投加泵32，絮凝反應單元59，攪拌裝置58，膜組件57，磁化裝置56， 磁種回收裝置31，加壓泵47，曝氣泵51及相應的管路和閥門。原水在原水泵39作用下進 入原水管路41，原水通過絮凝劑投加泵43和磁種投加泵34投加絮凝劑和磁種，最后經(jīng)管道 混合器40快速混合后進入絮凝反應單元59。絮凝反應單元59內(nèi)設有攪拌器58，并在兩側(cè) 設有磁化裝置56。絮凝反應單元下部設有管路46與控制閥門45和加壓泵47相連，加壓泵 47通過管路46與膜組件進水口 52連接，并在管路上設控制閥門48。絮凝反應單元下部還 設有剩余絮體排出管路43及控制閥門44。在與膜組件進水口 52連接的管路46之上還連 接有曝氣泵50和51供氣管路和控制閥門50。膜組件57上下部分別固定兩組共8個磁化 裝置56，膜組件57上部一側(cè)與磁種循環(huán)管路30相連，磁種循環(huán)管路30上設有磁種回收裝 置31及磁種投加泵32，磁種回收裝置31與磁種投加泵32之間還設有磁種補充管路36和 閥門35。膜組件57頂端出水口 27與出水管路沈相連。對于膜組件有外殼的外壓分離式和膜組件無外殼兩種磁化絮凝-膜過濾裝置來 說，在正常運行狀態(tài)下，原水通過進水泵在管道中與少部分絮凝劑和具有磁性的磁種混合， 并經(jīng)管道混合器充分混合后進入絮凝反應單元中，在絮凝反應單元中，原水、絮凝劑和磁種 在內(nèi)置攪拌裝置的混合作用下，絮凝劑水解形成的絮體將原水中的微小懸浮物或不溶性污 染物被吸附下來，同時投加的磁性顆粒對絮體的通過相互之間的磁性吸附作用，形成結(jié)構(gòu) 密實、尺寸較大的絮體，具有磁性的絮體在外加磁場的作用下強化了電性中和、吸附、卷掃等作用，提升了對原水中的污染物及顆粒性物質(zhì)的去除效果。為了保證一定的磁化絮凝效 果，磁化絮凝-膜過濾裝置中在絮凝單元和膜組件外側(cè)設置磁化裝置的磁場強度應保證在 6000 以上。吸附污染物后所微絮凝混合液再經(jīng)過膜組件過濾。絮體混合液在出水泵的負 壓抽吸作用通過膜，絮凝體被截留在膜表面濾后獲得凈化的水。此時附著在膜面上的污染 層由于絮體尺寸大且外加磁場的作用而較為疏松，且極易從膜面上清洗下來。在膜組件過 濾中的剩余絮體會通過磁種回收管路進入特殊的磁種回收裝置中，經(jīng)回收磁種后的磁種可 通過管路再投加至反應裝置內(nèi)，在運行中損失的部分磁種可通過管路定期補充以滿足整個 裝置對磁種量的要求。磁種的投加量需根據(jù)不同的水質(zhì)情況和絮凝劑投加量進行調(diào)節(jié)。為 了保證反應單元內(nèi)穩(wěn)定的絮凝體濃度和工作狀態(tài)，反應裝置需定期排出剩余絮體。
經(jīng)過一段時間運行后的膜組件表面會受到絮凝體、膠體、微生物等方面的污染，因 此膜組件運行一段時間后，需要采用氣體擦洗的方式對膜面進行清洗，以維護膜組件的長 期穩(wěn)定過濾性能。具體運行方式為，停止進水泵、絮凝劑投加泵、磁種投加泵及對應的控制 閥門，停止出水泵，開啟曝氣管路控制閥門，通過設于膜組件底部的曝氣泵向膜組件表面鼓 入氣泡，使膜表面上形成一定的上升流速(為了形成較好的磁化效果，應保證單位時間內(nèi) 鼓入氣泡的量與膜組件產(chǎn)水量的比值大于30 1)。由于形成的上向流動與置于膜組件外 側(cè)的磁化裝置形成的磁力線相交，因此可對附著于膜表面的帶有磁性的絮體產(chǎn)生一定的磁 化影響，使其原有的磁場實現(xiàn)再分布，進而通過氣、水兩相流動的剪切作用使膜污染得以緩 解。
權利要求
1.一種磁化絮凝-膜過濾凈水處理方法，首先使用磁化單元的永磁裝置，使原水經(jīng)磁 化后具有“活化”的功能，然后通過超濾/微濾的膜過濾單元，有效去除原水中的顆粒性物 質(zhì)、致病細菌等，達到水質(zhì)衛(wèi)生安全標準。
2.一種采用如權力要求1所述方法的浸沒式磁化絮凝-膜過濾裝置，其特征在于進 水泵⑷通過進水管路(5)分別與絮凝劑投加管路⑴上的絮凝劑投加泵O)，磁種投加管 路(11)上的磁種投加泵(8)相連，并經(jīng)靜態(tài)混合器(6)與一體絮凝-膜過濾反應單元 相連；磁種投加管路(11)還與磁種補充管路(9)及控制閥門(10)相連；一體絮凝-膜過濾 反應單元前端設有攪拌裝置(23)，后部安裝膜組件0 ；攪拌裝置所在位置的 單元外部兩側(cè)和膜組件所在位置的單元外部兩側(cè)設磁化裝置OO)；—體絮凝-膜過濾反應 單元底部設有磁絮體回流管路(11)及控制閥門(7)和(14)，并與磁種回收裝置(12) 和磁絮體回流泵(I3)相連接；一體絮凝-膜過濾反應單元底部還設有剩余絮體排出 管路(18)及控制閥門(19)；膜組件0 上部出水口通過管路04)與出水泵0 相連接； 位于膜組件0 下部的曝氣管路(1 與曝氣泵(17)連接，且曝氣管路(1 上設控制閥 門(16)。
3.一種采用如權力要求1所述方法的外壓分離式磁化絮凝-膜過濾裝置，其特征包括 進水泵(37)通過管路(39)同時與管路00)上的絮凝劑投加泵和管路(34)上的磁種 投加泵(3 相連，并經(jīng)靜態(tài)混合器(38)與絮凝反應單元(59)相連；磁種投加管路(34)還 與磁種補充管路(36)及控制閥門(3 相連；絮凝反應單元(59)內(nèi)部設有攪拌裝置(58)， 且在兩側(cè)設有磁化裝置(56)；絮凝反應單元(59)中下部設有管路G6)及控制閥門(45)， 并與膜組件加壓泵G7)進水口連接；加壓泵07)出水口通過管路06)與膜組件(57)下 部的進水口(52)連接；絮凝反應單元(59)底部一側(cè)設有剩余絮體排出管路G3)及控制閥 門G4)；膜組件(57)下部的排污口(55)與排污管路(54)及控制閥門(53)連接；膜組件 (57)外側(cè)設有兩組共8個磁化裝置；膜組件(57)上部一側(cè)設有循環(huán)出液口( )，并通過管 路(31)與磁種回收裝置(3 連接；磁種回收裝置(31)通過磁種回流管路(30)與磁種投 加管路(34)和磁種投加泵(3 連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種磁化絮凝-膜過濾的裝置及運行方法，屬于膜過濾處理技術領域，適用于飲用水凈化及處理領域。其包括采用無外殼膜組件的浸沒式磁化絮凝-膜過濾裝置和有外殼膜組件的外壓分離式磁化絮凝-膜過濾裝置兩種。采用有外殼膜組件的外壓分離式磁化絮凝-膜過濾裝置包括浸沒式混凝-膜過濾反應單元、固定磁化裝置，進水泵、出水泵、絮凝劑投加泵、磁種投加泵、磁絮體回流泵、磁種回收裝置及對應的管路及閥門；采用有外殼膜組件的外壓分離式磁化絮凝-膜過濾裝置其特征是包括原水泵、絮凝劑投加泵，磁種投加泵，絮凝反應單元，攪拌裝置，膜組件，磁化裝置，磁種回收裝置，加壓泵，曝氣泵及相應的管路和閥門。
文檔編號C02F9/12GK102092884SQ20101059371
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月17日 優(yōu)先權日2010年12月17日
發(fā)明者張宏偉, 王捷, 賈輝 申請人:天津工業(yè)大學