本發(fā)明涉及水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種微絮凝-金屬膜過(guò)濾一體化裝置。
背景技術(shù)：
水是生命之源，是人類必不可少的自然資源，也是生物賴以生存的環(huán)境資源。飲用水的水質(zhì)安全問(wèn)題直接影響著人民的生活和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，同人們的身體健康密切相關(guān)。而隨著工業(yè)化的發(fā)展，水源污染加劇，使水中的溶解性有機(jī)物的濃度和種類都大大增加，對(duì)人類的健康構(gòu)成嚴(yán)重的影響。人們生活水平的提高也對(duì)飲用水水質(zhì)提出了更高的要求。
膜分離技術(shù)作為飲用水處理的一個(gè)獨(dú)立的工藝，是水處理領(lǐng)域近年來(lái)一個(gè)重要的技術(shù)突破。膜分離技術(shù)是以選擇性透過(guò)膜為分離介質(zhì)，當(dāng)在兩側(cè)施加某種推動(dòng)力時(shí)，原料側(cè)組分就會(huì)選擇性透過(guò)膜，從而達(dá)到分離和提純的目的。因其所需設(shè)備簡(jiǎn)單、占地面積小、能耗低、出水水質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，膜分離技術(shù)在水處理領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。膜材料按材質(zhì)分為有機(jī)膜和無(wú)機(jī)膜，其中，由聚合物或高分子復(fù)合材料制備的有機(jī)膜存在不易清洗、使用壽命短等缺陷。無(wú)機(jī)膜主要包括陶瓷膜和金屬膜，陶瓷膜具有耐高壓、耐熱、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn)；高溫?zé)Y(jié)制成的金屬膜多為不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，便于拆卸清洗，具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和使用壽命，目前應(yīng)用于釀酒、制藥、氣體分離等方面。
金屬膜在水處理中也得到了一定程度的應(yīng)用，但盡管金屬膜具有機(jī)械強(qiáng)度高、耐熱耐高壓、過(guò)濾面積大、容易清洗、壽命長(zhǎng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，但因金屬膜一次性投資高于有機(jī)膜，目前對(duì)金屬膜在水處理中的應(yīng)用研究較少。本發(fā)明結(jié)合金屬膜的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室小試裝置來(lái)最大效益化地發(fā)揮金屬膜的價(jià)值。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種微絮凝-金屬膜過(guò)濾一體化裝置。
本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
一種微絮凝-金屬膜過(guò)濾一體化裝置，包括原水罐、原水泵、過(guò)濾罐、氣泵、產(chǎn)水罐、反沖洗水泵，其中，所述的原水罐順次連接原水泵、過(guò)濾罐、產(chǎn)水罐，并組成過(guò)濾管路，所述的氣泵還連接過(guò)濾罐，并組成氣洗管路，所述的產(chǎn)水罐的底部還引出管道順次連接反沖洗水泵、過(guò)濾罐，并組成水反沖洗管路。
優(yōu)選的，所述的原水罐內(nèi)設(shè)有攪拌器，在原水罐上方還設(shè)有混凝藥劑加藥箱；
所述的過(guò)濾罐內(nèi)設(shè)有可開(kāi)啟的過(guò)濾腔，在過(guò)濾腔內(nèi)放置有金屬膜濾芯。
更優(yōu)選的，所述的過(guò)濾管路中，原水泵連接過(guò)濾罐底部，再經(jīng)過(guò)濾罐頂部連接至產(chǎn)水罐，并使得原水過(guò)濾時(shí)，原水從金屬膜濾芯外部經(jīng)終端過(guò)濾至金屬膜濾芯內(nèi)部，再流至產(chǎn)水罐；
所述的氣洗管路或反沖洗水管路中，所述的氣泵或反沖洗水泵連接過(guò)濾罐頂部，再經(jīng)過(guò)濾罐底部連接氣洗管路末端或反沖洗水管路末端。
優(yōu)選的，所述的原水泵和反沖洗水泵均為增壓泵，在原水泵和反沖洗水泵分別連接過(guò)濾罐的管路上均設(shè)有一個(gè)流量傳感器和一個(gè)壓力傳感器，所述的氣泵與過(guò)濾罐之間的管路上也設(shè)有一個(gè)壓力傳感器。
更優(yōu)選的，沿原水流動(dòng)方向，所述的原水泵與過(guò)濾罐之間的過(guò)濾管路在流量傳感器和壓力傳感器的后方設(shè)有閥門(mén)c；
沿氣洗方向，所述的氣泵與過(guò)濾罐之間管路依次設(shè)有閥門(mén)h和閥門(mén)g，在過(guò)濾罐和閥門(mén)g之間設(shè)有所述的一個(gè)壓力傳感器；
沿反沖洗水流動(dòng)方向，所述的反沖洗水泵接入所述閥門(mén)g和閥門(mén)h之間管路上，并在所述反沖洗水泵的端部處依次設(shè)有所述的一個(gè)流量傳感器和一個(gè)壓力傳感器。
優(yōu)選的，所述的氣洗管路中，在所述過(guò)濾罐后方的管路上還設(shè)有閥門(mén)e，在閥門(mén)e與過(guò)濾罐之間管路還引出第二取樣管路，該第二取樣管路上設(shè)有閥門(mén)d。
優(yōu)選的，所述的原水罐的底部還設(shè)有第一取樣管路，該第一取樣管路上設(shè)有閥門(mén)l；
在過(guò)濾罐和產(chǎn)水罐之間的過(guò)濾管路上還側(cè)向引出第三取樣管路，該第三取樣管路上設(shè)有閥門(mén)i。
優(yōu)選的，所述的產(chǎn)水罐的上部還設(shè)有溢流口，該溢流口還通過(guò)管道連接外部排水管路。
優(yōu)選的，所述的氣洗管路的末端還連接外部排水管路。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)本發(fā)明的一體化裝置即可以去除水中污染物質(zhì)，可實(shí)現(xiàn)恒通量和恒壓力兩種運(yùn)行模式，可實(shí)現(xiàn)膜組件的自動(dòng)反沖洗，膜組件也拆卸清洗，為金屬膜在水處理中的實(shí)際應(yīng)用提供理論參考。
(2)整個(gè)一體化裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，管路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，占地面積小，拆卸維修方便，有利于膜的深度清洗。
(3)加藥箱的設(shè)置可以使得原水可以以不經(jīng)過(guò)處理或加混凝藥劑混凝處理后的兩種狀態(tài)進(jìn)入過(guò)濾罐中過(guò)濾，實(shí)現(xiàn)不同過(guò)濾條件的設(shè)置。
(4)管路的設(shè)置使得產(chǎn)水罐既起收集濾后水的作用，又可充當(dāng)反沖洗水箱，與反沖洗水泵、氣泵及反沖洗管道等組成氣水反沖洗系統(tǒng)，反沖洗運(yùn)行時(shí)通過(guò)改變水泵、氣泵的工作參數(shù)，測(cè)定膜通量的恢復(fù)程度，可獲得反沖洗最優(yōu)沖洗工況參數(shù)。
(5)各個(gè)取樣口的設(shè)置能對(duì)濾后水樣和反沖洗廢水水樣水質(zhì)進(jìn)行分析。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中，1-閥門(mén)a，2-閥門(mén)b，3-閥門(mén)c，4-閥門(mén)d，5-閥門(mén)e，6-閥門(mén)f，7-閥門(mén)g，8-閥門(mén)h，9-閥門(mén)i，10-閥門(mén)j，11-閥門(mén)k，12-閥門(mén)l，13-電子顯示屏，14-原水罐，15-電動(dòng)機(jī)，16-攪拌器，17-流量傳感器，18-原水泵，19-壓力傳感器，20-第一取樣管路，21-過(guò)濾罐，22-氣泵，23-反沖洗水泵，24-產(chǎn)水罐，25-溢流口，26-第二取樣管路。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例
一種微絮凝-金屬膜過(guò)濾一體化裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括原水罐14、原水泵18、過(guò)濾罐21、氣泵22、產(chǎn)水罐24、反沖洗水泵23，其中，原水罐14順次連接原水泵18、過(guò)濾罐21、產(chǎn)水罐24，并組成過(guò)濾管路，氣泵22還連接過(guò)濾罐21，并組成氣洗管路，產(chǎn)水罐24的底部還引出管道順次連接反沖洗水泵23、過(guò)濾罐21，并組成水反沖洗管路。
原水罐14內(nèi)設(shè)有攪拌器16，在原水罐14上方還設(shè)有混凝藥劑加藥箱；原水罐14上方安裝有電動(dòng)機(jī)15，攪拌器16由電動(dòng)機(jī)15驅(qū)動(dòng)，通過(guò)機(jī)械攪拌擾動(dòng)水體，使所投加混凝藥劑分散于原水中并混合均勻，通過(guò)電路板的旋鈕可調(diào)節(jié)攪拌器16轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)混凝。
過(guò)濾罐21內(nèi)設(shè)有可開(kāi)啟的過(guò)濾腔，在過(guò)濾腔內(nèi)放置有金屬膜濾芯，這樣可以通過(guò)打開(kāi)過(guò)濾罐21上方的螺絲更換不同孔徑的金屬膜濾芯。
過(guò)濾管路中，原水泵18連接過(guò)濾罐21底部，再經(jīng)過(guò)濾罐21頂部連接至產(chǎn)水罐24，并使得原水過(guò)濾時(shí)，原水從金屬膜濾芯外部經(jīng)終端過(guò)濾至金屬膜濾芯內(nèi)部，再流至產(chǎn)水罐24；
氣洗管路或反沖洗水管路中，氣泵22或反沖洗水泵23連接過(guò)濾罐21頂部，再經(jīng)過(guò)濾罐21底部連接氣洗管路末端或反沖洗水管路末端。
原水泵18和反沖洗水泵23均為增壓泵，在原水泵18和反沖洗水泵23分別連接過(guò)濾罐21的管路上均設(shè)有一個(gè)流量傳感器17和一個(gè)壓力傳感器19，氣泵22與過(guò)濾罐21之間的管路上也設(shè)有一個(gè)壓力傳感器19。
沿原水流動(dòng)方向，原水泵18與過(guò)濾罐21之間的過(guò)濾管路在流量傳感器17和壓力傳感器19的后方設(shè)有閥門(mén)c3；
沿氣洗方向，氣泵22與過(guò)濾罐21之間管路依次設(shè)有閥門(mén)h8和閥門(mén)g7，在過(guò)濾罐21和閥門(mén)g7之間設(shè)有一個(gè)壓力傳感器19；
沿反沖洗水流動(dòng)方向，反沖洗水泵23接入閥門(mén)g7和閥門(mén)h8之間管路上，并在反沖洗水泵23的端部處依次設(shè)有一個(gè)流量傳感器17和一個(gè)壓力傳感器19。
氣洗管路中，在過(guò)濾罐21后方的管路上還設(shè)有閥門(mén)e5，在閥門(mén)e5與過(guò)濾罐21之間管路還引出第二取樣管路26，該第二取樣管路26上設(shè)有閥門(mén)d4。
原水罐14的底部還設(shè)有第一取樣管路20，該第一取樣管路20上設(shè)有閥門(mén)l12；
在過(guò)濾罐21和產(chǎn)水罐24之間的過(guò)濾管路上還側(cè)向引出第三取樣管路，該第三取樣管路上設(shè)有閥門(mén)i9。
產(chǎn)水罐24的上部還設(shè)有溢流口25，該溢流口25還通過(guò)管道連接外部排水管路。
氣洗管路的末端還連接外部排水管路，原水罐14底部和產(chǎn)水罐24底部也同樣引出一條管路連接外部排水管路，并在原水罐14底部和產(chǎn)水罐24底部分別設(shè)置閥門(mén)b2和閥門(mén)k11。
各條管路上的流量傳感器17和壓力傳感器19分別反饋連接設(shè)置在原水罐14上的電子顯示屏13，電子顯示屏13同樣可以記錄并控制攪拌器16等元件的運(yùn)行。
恒通量是調(diào)節(jié)通量為恒定，觀察跨膜壓差的增大情況，運(yùn)行方式如下：原水保持恒通量進(jìn)入原水罐14運(yùn)行時(shí)，流量傳感器17通過(guò)電子顯示屏13上的數(shù)值顯示了恒通量，壓力傳感器19通過(guò)電子顯示屏13上的數(shù)值顯示了實(shí)時(shí)壓力，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，便可探究恒通量情況下，壓力的變化情況。
恒壓力是維持壓差恒定，觀察通量的減小情況，運(yùn)行方式如下：原水保持恒壓力進(jìn)入原水罐14運(yùn)行時(shí)，壓力傳感器19通過(guò)電子顯示屏13上的數(shù)值顯示了恒壓力，通量傳感器17通過(guò)電子顯示屏13上的數(shù)值顯示了實(shí)時(shí)通量，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，便可探究恒壓力情況下，通量的變化情況。
上述的裝置在具體運(yùn)行時(shí)，可以分為以下幾種模式運(yùn)行：
裝置在原水罐14運(yùn)行時(shí)，原水可不經(jīng)處理直接進(jìn)入金屬膜濾芯過(guò)濾，也可在原水罐14中投加混凝藥劑，通過(guò)電子顯示屏13上的調(diào)節(jié)旋鈕改變攪拌器16轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)混凝。過(guò)濾時(shí)，將原水罐14出水管上的閥門(mén)a1打開(kāi)，原水泵18打開(kāi)，閥門(mén)c3打開(kāi)，反沖洗廢水管上閥門(mén)d4、第二取樣管路26上的閥門(mén)e5關(guān)閉，使原水罐14中的水流入過(guò)濾罐21；打開(kāi)過(guò)濾罐21出水管上的閥門(mén)f6，使濾后水流入產(chǎn)水罐24；反沖洗管路上的閥門(mén)g7、閥門(mén)h8、閥門(mén)j10關(guān)閉；產(chǎn)水罐24出水管上閥門(mén)k11關(guān)閉。間隔固定時(shí)間打開(kāi)閥門(mén)i9，可對(duì)出水水樣進(jìn)行采樣分析，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，便可探究膜直接過(guò)濾和微絮凝-金屬膜過(guò)濾工藝對(duì)水中污染物的去除效果。
裝置在氣水反沖洗時(shí)，原水罐14出水管上閥門(mén)a1、閥門(mén)b2關(guān)閉，過(guò)濾罐21進(jìn)出水管上閥門(mén)c3、閥門(mén)f6、閥門(mén)i9關(guān)閉，產(chǎn)水罐24出水管上閥門(mén)k11關(guān)閉。氣洗時(shí)，打開(kāi)閥門(mén)e5、閥門(mén)g7、閥門(mén)h8，打開(kāi)氣泵22，使空氣由過(guò)濾罐21上部流入，金屬膜濾芯沖洗由內(nèi)及外。水反沖洗時(shí)，關(guān)閉閥門(mén)h8，打開(kāi)閥門(mén)e5、閥門(mén)g7、閥門(mén)j10，打開(kāi)反沖洗水泵23，使水由過(guò)濾罐21上部流入，金屬膜濾芯沖洗由內(nèi)及外，由過(guò)濾罐21下部出水管經(jīng)閥門(mén)e5排出。間隔固定時(shí)間對(duì)反沖洗出水水樣進(jìn)行采樣分析，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，便可得到反沖洗最優(yōu)沖洗工況參數(shù)。
將上述裝置進(jìn)行實(shí)際處理時(shí)，具體處理結(jié)果如下：
原水渾濁度1.5-3.1ntu，保持通量為2.0m3/(m2·h)運(yùn)行，0.1μm金屬膜直接過(guò)濾，濾后水渾濁度0.24-0.58ntu。
微污染水源水渾濁度3.9-5.2ntu，保持通量為1.0m3/(m2·h)運(yùn)行，0.1μm和0.3μm孔徑金屬膜直接過(guò)濾，濾后水渾濁度均在0.5ntu以下。
試驗(yàn)原水濁度15.21-16.98ntu，保持通量為1.0m3/(m2·h)運(yùn)行，0.1μm、0.3μm、0.5μm、1μm金屬膜濾后水渾濁度均低于0.5ntu。
試驗(yàn)原水uv254為0.114-0.119cm-1，codmn為2.08-2.41mg/l，投加混凝劑25mg/l，微絮凝過(guò)濾后，0.1μm孔徑金屬膜對(duì)codmn和uv254的平均去除率分別為73.6％、80.9％，0.3μm孔徑金屬膜對(duì)codmn和uv254的平均去除率分別為63.7％、80.9％。
上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說(shuō)明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。