一種短流程海水淡化預處理工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種短流程海水淡化預處理工藝，該工藝包括下列步驟：步驟一，絮凝混合過程，將海水輸送到絮凝反應池后將海水和絮凝劑混合均勻發(fā)生絮凝反應，形成礬花后溢流到超濾膜池；步驟二，過濾沉淀過程，溢流進超濾膜池內(nèi)的海水和礬花在超濾膜池內(nèi)過濾并沉淀；步驟三：步驟二過濾后的產(chǎn)水外送；步驟四，污泥循環(huán)過程，步驟二中沉淀的污泥一部分循環(huán)到步驟一的絮凝反應池并與海水混合后完成絮凝反應，另一部分排放處理。本發(fā)明具有絮凝反應快、能耗低、占地面積小和自動化程度高等優(yōu)點，并且在生產(chǎn)過程中流程簡單、旋轉(zhuǎn)傳動裝置少、耐腐蝕和產(chǎn)水回收率高等優(yōu)點。
【專利說明】
一種短流程海水淡化預處理工藝
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及短流程海水淡化預處理工藝，屬于水處理領域。
【背景技術】
[0002]隨著人類社會的不斷發(fā)展，淡水資源短缺問題日益嚴峻。中國是世界上嚴重缺水的國家之一，淡水資源短缺已經(jīng)成為制約我國經(jīng)濟和社會發(fā)展的一個重要原因。海水淡化作為解決淡水資源短缺的一項重要手段得到了廣泛的關注。從技術上看，海水淡化方法的種類可分為蒸餾法和反滲透法兩類，相比而言，反滲透海水淡化技術投資小、能耗低、建造周期短，近年來發(fā)展速度相當迅速。但是，反滲透膜對于進水水質(zhì)有著極為嚴格的要求，需要對海水進行一系列預處理。海水預處理方法的選擇十分重要，它直接關系到整個海水淡化系統(tǒng)的建造成本和維護成本。
[0003]海水反滲透(SWRO)給水預處理技術包括消毒、凝聚/絮凝、澄清、過濾等傳統(tǒng)水處理工藝及膜法等新的水處理工藝，膜法預處理主要包括微濾(MF)、超濾(UF)和納濾(NF)等。預處理的目的:除去懸浮固體，降低濁度;控制微生物的生長;抑制與控制微溶鹽的沉積;進水溫度和PH的調(diào)整;有機物的去除;金屬氧化物和含硅化合物沉淀控制。
[0004]預處理工藝的選擇與原水水質(zhì)及海水淡化裝置對進水水質(zhì)的要求有著密切的關系。反滲透海水淡化系統(tǒng)一般采用殺菌消毒、混凝、澄清、介質(zhì)過濾、膜過濾等技術作為預處理工藝。典型工藝有:
[0005](I)海水一殺菌消毒一混凝、澄清一多介質(zhì)過濾一細砂過濾器一海水反滲透系統(tǒng)；
[0006](2)海水一殺菌消毒一混凝、澄清一斜板沉淀池一海水反滲透系統(tǒng)；
[0007](3)海水一殺菌消毒一混凝、澄清一超(微)濾膜過濾一海水反滲透系統(tǒng)；
[0008](4)海水一殺菌消毒一混凝、澄清一多介質(zhì)過濾一超(微)濾膜過濾一海水反滲透系統(tǒng)；
[0009]反滲透預處理的作用是防止膜被污染和污堵，其出水水質(zhì)應滿足反滲透裝置的進水水質(zhì)要求:污染指數(shù)(SDIK3;海水反滲透預處理系統(tǒng)由于受取水方式以及各地海水水質(zhì)(物理指標)的變化而出入較大，一般情況下要采用加氯消毒、凝聚過濾、加酸調(diào)節(jié)PH值、加阻垢劑、消除余氯以及過濾等措施才能進入反滲透系統(tǒng)。所以，水質(zhì)是選擇系統(tǒng)的重要依據(jù)。目前，傳統(tǒng)的預處理方法預處理流程過長、混凝土構(gòu)筑物偏多且占地面積大和基礎投資高的問題，另外海水腐蝕性強需要對較多的管道和過濾器進行維護和防腐。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明要解決的技術問題是提出一種短流程海水淡化預處理工藝，能夠絮凝反應快、能耗低、占地面積小和自動化程度高，并且在生產(chǎn)過程中流程簡單、減少旋轉(zhuǎn)傳動裝置、耐腐蝕和產(chǎn)水回收率高，從而更加適于實用。
[0011]本發(fā)明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現(xiàn)的。
[0012]本發(fā)明公開一種短流程海水淡化預處理工藝，該工藝包括下列步驟:步驟一，絮凝混合過程，將海水輸送到絮凝反應池后將海水和絮凝劑混合均勻發(fā)生絮凝反應，形成礬花后溢流到超濾膜池;步驟二，過濾沉淀過程，溢流進超濾膜池內(nèi)的海水和礬花在超濾膜池內(nèi)過濾并沉淀;步驟三:步驟二過濾后的產(chǎn)水外送;步驟四，污泥循環(huán)過程，步驟二中沉淀的污泥一部分循環(huán)到步驟一的絮凝反應池并與海水混合后完成絮凝反應，另一部分排放處理。
[0013]本發(fā)明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現(xiàn)。
[0014]上述的短流程海水淡化預處理工藝，在步驟一中，所述絮凝劑和海水反應時間小于6.2min，絮凝反應池的平均混合速度梯度G值為314S—1，GT值范圍是I X 105-2 X 15;所述絮凝反應形成的膠粒表面對異號離子、異號膠粒、鏈狀離子或分子帶異號電荷的部位有強烈的吸附作用。
[0015]上述的短流程海水淡化預處理工藝，在步驟一中，所述絮凝反應池的進水方式為下端進水，所述絮凝劑加藥點位于絮凝反應池的上端的進水口。
[0016]上述的短流程海水淡化預處理工藝，所述絮凝劑采用鐵鹽絮凝劑或鋁鹽絮凝劑；在投加所述絮凝劑的同時還投加助凝劑和凝聚劑。
[0017]上述的短流程海水淡化預處理工藝，在步驟二中，所述過濾的模式為死端過濾采用周期性運行，其中包含產(chǎn)水、反洗和化學清洗模式。
[0018]上述的短流程海水淡化預處理工藝，在步驟二中，所述超濾膜池的上升流速大于
2.1mm/so
[0019]本發(fā)明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現(xiàn)的。
[0020]本發(fā)明公開一種短流程海水淡化預處理工藝裝置，其包括:絮凝反應池，在其內(nèi)部設有攪拌器，該絮凝反應池的底部通過管道與進水提升栗及污泥回流管道連接;超濾膜池，與絮凝反應池共用有一缺口的側(cè)壁，在該超濾膜池內(nèi)部設有超濾膜組件，在該超濾膜池的底部設有泥斗，該泥斗的底部通過管道依序與污泥循環(huán)栗、污泥處理單元連接;污泥循環(huán)栗通過管道與污泥回流管道連接；以及超濾膜組件通過管道分別與風機、產(chǎn)水栗連接，該產(chǎn)水栗與產(chǎn)水箱連接。
[0021]上述的短流程海水淡化預處理裝置，所述超濾膜組件設有膜架、膜絲，該膜絲的內(nèi)部有加強筋，該膜絲下端固設在膜架上，該膜絲上端口密封，該膜絲自由的擺動;膜絲上設有超濾膜孔，該超濾膜孔的孔徑為0.03微米，膜絲直徑為2.6mm。
[0022]上述的短流程海水淡化預處理裝置，所述攪拌器為低速漿葉式攪拌器，該攪拌器的槳葉外周設有防止水流和槳葉同時旋轉(zhuǎn)的擋板;槳葉面積與過水斷面面積之比小于5%。
[0023]上述的短流程海水淡化預處理裝置，所述絮凝反應池和所述超濾膜池間設有溢流配水槽。
[0024]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。借由上述技術方案，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0025](I)本發(fā)明的工藝產(chǎn)水水質(zhì)滿足反滲透進水要求；
[0026](2)與其他工藝相比，本發(fā)明流程短，占地面積小，基礎投資少。
[0027](3)本工藝出水水質(zhì)好，自動化程度高，人工干預少；
[0028](4)采用了帶有加強筋的膜絲，強度高不容易斷絲，保證了出水水質(zhì)的穩(wěn)定。將膜絲單頭封裝，膜絲下端允許空氣擦洗和固體排放改善?？諝獠料幢挥行Х峙涞矫扛そz周圍沒有底部封裝，空氣擦洗后固體容易被排走。
[0029](5)絮凝反應中機械攪拌部件少，管道及膜架結(jié)構(gòu)采用FRP材料，減少了防腐難度。
[0030](6)絮凝反應形成的膠粒表面對異號離子、異號膠粒、鏈狀離子或分子帶異號電荷的部位有強烈的吸附作用。由于這種吸附作用中和了電位離子所帶電荷，減少了靜電斥力，降低了電子云的內(nèi)外電位差，使膠體的脫穩(wěn)和凝聚易于發(fā)生。
[0031]上述說明僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。
【附圖說明】
[0032]圖1為本發(fā)明一種短流程海水淡化預處理工藝的流程圖。
[0033]圖2為本發(fā)明一種短流程海水淡化預處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖3為本發(fā)明膜絲、膜架結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]【主要組件符號說明】
[0036]1:絮凝反應池 2:進水提升栗
[0037]3:污泥回流管道 4:超濾膜池
[0038]5:污泥循環(huán)栗 6:污泥處理單元
【具體實施方式】
[0039]為更進一步闡述本發(fā)明為達成預定發(fā)明目的所采取的技術手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的一種短流程海水淡化預處理工藝其【具體實施方式】、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細說明如后。
[0040]請參閱圖1，本發(fā)明一種短流程海水淡化預處理工藝的流程圖。
[0041]步驟一，絮凝混合過程，將海水輸送到絮凝反應池后將海水和絮凝劑混合均勻發(fā)生絮凝反應，形成礬花后溢流到超濾膜池。
[0042]絮凝劑和海水反應時間小于6.2min，絮凝反應池的平均混合速度梯度G值為314S'GT值范圍是I X 105-2 X 105。在一實施例中具體的GT值為1.16X105。
[0043]絮凝反應池的進水方式為下端進水，海水原水池中的海水通過管道進入絮凝反應池底部。絮凝劑從絮凝反應池的上端口加藥。絮凝反應池采用低速的漿葉式攪拌器，并在槳葉的周圍設有防止水流和槳葉同時旋轉(zhuǎn)的擋板。旋轉(zhuǎn)槳板面積與過水斷面面積之比小于
[0044]進一步的，絮凝劑可以采用鐵鹽、鋁鹽或者其他類型的絮凝劑，在投加絮凝劑的同時還可以投加助凝劑和凝聚劑。
[0045]絮凝反應形成的膠粒表面對異號離子、異號膠粒、鏈狀離子或分子帶異號電荷的部位有強烈的吸附作用，由于這種吸附作用中和了電位離子所帶電荷，減少了靜電斥力，降低了電子云的內(nèi)外電位差，使膠體的脫穩(wěn)和凝聚易于發(fā)生。
[0046]步驟二，過濾沉淀過程，溢流進超濾膜池內(nèi)的海水和礬花在超濾膜池內(nèi)過濾并沉淀。
[0047]過濾模式為死端過濾采用周期性運行，其中包含產(chǎn)水、反洗、強力沖洗和化學清洗模式。超濾膜池的上升流速大于2.lmm/s。
[0048]步驟三，步驟二過濾后的產(chǎn)水外送。
[0049]步驟四，污泥循環(huán)過程，步驟二中沉淀的污泥一部分循環(huán)到絮凝混合過程的絮凝反應池并與海水混合后完成絮凝反應，另一部分排放處理。
[0050]超濾膜池的上升流速大于2.lmm/s。超濾膜池既承擔了超濾過濾功能又具有絮凝沉淀的作用。本發(fā)明不設置專門的沉淀池，其沉淀過程發(fā)生在超濾膜池。
[0051]超濾膜池的過濾模式為死端過濾采用周期性運行，其中包含產(chǎn)水、反洗、強力沖洗和化學清洗模式。
[0052]請參閱圖2，本發(fā)明一種短流程海水淡化預處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0053]本發(fā)明公開一種實現(xiàn)上述短流程海水淡化預處理工藝的裝置。絮凝反應池I在其內(nèi)部設有攪拌器U。絮凝反應池I的底部通過管道與進水提升栗2及污泥回流管道3連接。攪拌器11為低速漿葉式攪拌器，該攪拌器11的槳葉外周設有防止水流和槳葉同時旋轉(zhuǎn)的擋板111。槳葉面積與過水斷面面積之比小于5%。
[0054]超濾膜池4與絮凝反應池I共用有一缺口12的側(cè)壁。在超濾膜池4內(nèi)部空間的上部設有超濾膜組件41。在超濾膜池I的底部設有泥斗42。泥斗42的底部通過管道依序與污泥循環(huán)栗5、污泥處理單元6連接。污泥循環(huán)栗5通過管道與污泥回流管道3連接。此結(jié)構(gòu)使從泥斗42流出的污泥一部分通過污泥回流管道3循環(huán)到絮凝混合過程的絮凝反應池I并與海水混合后完成絮凝反應，另一部分通過污泥處理單元6進行排放處理。
[0055]超濾膜組件41通過管道分別與風機7、產(chǎn)水栗8連接，該產(chǎn)水栗8與產(chǎn)水箱9連接。超濾膜組件41設有膜架411、膜絲412。膜絲412的內(nèi)部設有加強筋(圖中未顯示)。膜絲412下端固設在膜架411上，膜絲412的上端口密封。所以膜絲412是下端固定并可以在膜架411上自由的擺動。膜絲412上設有過濾用的超濾膜孔，該超濾膜孔的孔徑為0.03微米。膜絲直徑為2.6mmο
[0056]請參閱圖3，膜架411的第一端口413通過曝氣管道71與風機7連接，膜架411的第二端口 414通過超濾產(chǎn)水管81與產(chǎn)水栗8連接。第一端口 413與膜架411上端面的孔415連通，第二端口414與膜絲412的下端口(圖中未顯示)連通。
[0057]超濾膜池4的過濾模式為死端過濾采用產(chǎn)水模式、反洗模式周期性運行，還可以進行化學清洗模式。
[0058]產(chǎn)水模式中，在膜絲412過濾后的海水為產(chǎn)水。產(chǎn)水栗8啟動將產(chǎn)水通過膜絲412的下端口流入膜架411的第二端口 414從而進入產(chǎn)水箱9。
[0059]反洗模式中，風機7產(chǎn)生的氣流通過曝氣管道71進入膜架411上端面的孔415，并使膜絲412抖動。同時產(chǎn)水栗8啟動，產(chǎn)水從產(chǎn)水箱9通過超濾產(chǎn)水管81進入第二端口 414從而進入膜絲412內(nèi)部。附著在膜絲412上的截留物剝離，使膜絲412恢復過濾功能。
[0060]反洗模式結(jié)束后，產(chǎn)水栗8通過超濾產(chǎn)水管81將超濾膜組件41內(nèi)過濾沉淀后的產(chǎn)水引入產(chǎn)水箱9進入產(chǎn)水模式，如此反復進行。
[0061]絮凝反應池I和超濾膜池4間設有溢流配水槽43。從絮凝反應池I溢出的海水及礬花通過溢流配水槽43進入超濾膜池4底部。溢流配水槽43的作用是使溢出的海水及礬花從底部進入超濾膜池4，以便于海水進入超濾膜組件41進行過濾及礬花的沉淀。
[0062]請參閱圖1、圖2，下面以一具體實施例說明本發(fā)明的工作過程。樂清灣海域，為高含沙區(qū)，砂屬極細粉砂和粗粘土。含沙量大潮為0.214kg/m3，中潮為0.260kg/m3，小潮為0.041kg/m3。粒徑為0.003-0.0052mm。還有粒徑更小的以膠體、絡合物、離子對、離子等形式存在的鹽類。
[0063]水源可以是海水或原水池，本實施例中使用海水。海水的進水提升栗2每小時供水25m3/h，海水濁度1000?2000NTU之間。海水由絮凝反應池I下方進水口進入，同時在絮凝反應池I上端投加絮凝劑三氯化鐵(濃度10%)。絮凝反應池I中攪拌器11采用低速漿葉式攪拌器，海水的停留時間為6.2min?；旌狭诵跄齽┑暮Ｋ挟a(chǎn)水了大量的礬花，小的礬花會吸附懸浮顆粒變成大顆粒礬花。形成礬花后，礬花與海水通過缺口 12溢流到超濾膜池4內(nèi)，大顆粒礬花由于體積增大，破壞了原有的平衡狀態(tài)后緩慢的沉淀，超濾膜池4的上部逐漸形成產(chǎn)水上清液。與此同時超濾膜組件41的過濾過程就發(fā)生在超濾膜池4的上部，即超濾膜組件41對產(chǎn)水上清液進行過濾。礬花沉淀在超濾膜池4下部的泥斗42內(nèi)，由于重力原因礬花會漸漸壓實成為污泥。泥斗42內(nèi)部的污泥通過污泥循環(huán)栗5—部分會回流到絮凝反應池I，加速礬花的形成，剩下的一部分污泥通過污泥排放單元6排出處理。
[0064]在本發(fā)明實施例中超濾膜組件41在超濾膜池4內(nèi)過濾沉淀后剩下產(chǎn)水上清液。上端面密封的膜絲412的超濾膜孔的孔徑0.03μπι，產(chǎn)水水質(zhì)濁度小于0.1NTU，SDI〈0.4。產(chǎn)水周期大于30min，每周期反洗時間小于40s，產(chǎn)水回收率高為95%以上，同時產(chǎn)水水質(zhì)滿足反滲透生產(chǎn)要求。
[0065]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍內(nèi)，當可利用上述揭示的技術內(nèi)容做出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種短流程海水淡化預處理工藝，其特征在于，該工藝包括下列步驟: 步驟一，絮凝混合過程，將海水輸送到絮凝反應池后將海水和絮凝劑混合均勻發(fā)生絮凝反應，形成礬花后溢流到超濾膜池； 步驟二，過濾沉淀過程，溢流進超濾膜池內(nèi)的海水和礬花在超濾膜池內(nèi)過濾并沉淀； 步驟三:步驟二過濾后的產(chǎn)水外送； 步驟四，污泥循環(huán)過程，步驟二中沉淀的污泥一部分循環(huán)到步驟一的絮凝反應池并與海水混合后完成絮凝反應，另一部分排放處理。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短流程海水淡化預處理工藝，其特征在于，在步驟一中，所述絮凝劑和海水反應時間小于6.2min，絮凝反應池的平均混合速度梯度G值為314S—1，GT值范圍是 1 X 105-2X 105; 所述絮凝反應形成的膠粒表面對異號離子、異號膠粒、鏈狀離子或分子帶異號電荷的部位有強烈的吸附作用。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短流程海水淡化預處理工藝，其特征在于，在步驟一中，所述絮凝反應池的進水方式為下端進水，所述絮凝劑加藥點位于絮凝反應池的上端的進水口。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短流程海水淡化預處理工藝，其特征在于，所述絮凝劑采用鐵鹽絮凝劑或鋁鹽絮凝劑； 在投加所述絮凝劑的同時還投加助凝劑和凝聚劑。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短流程海水淡化預處理工藝，其特征在于，在步驟二中，所述過濾的模式為死端過濾采用周期性運行，其中包含產(chǎn)水、反洗和化學清洗模式。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短流程海水淡化預處理工藝，其特征在于，在步驟二中，所述超濾膜池的上升流速大于2.lmm/s。7.—種實現(xiàn)權(quán)利要求1-6所述的短流程海水淡化預處理工藝的裝置，其特征在于，其包括: 絮凝反應池，在其內(nèi)部設有攪拌器，該絮凝反應池的底部通過管道與進水提升栗及污泥回流管道連接； 超濾膜池，與絮凝反應池共用有一缺口的側(cè)壁，在該超濾膜池內(nèi)部設有超濾膜組件，在該超濾膜池的底部設有泥斗，該泥斗的底部通過管道依序與污泥循環(huán)栗、污泥處理單元連接； 污泥循環(huán)栗通過管道與污泥回流管道連接； 以及超濾膜組件通過管道分別與風機、產(chǎn)水栗連接，該產(chǎn)水栗與產(chǎn)水箱連接。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的短流程海水淡化預處理裝置，其特征在于， 所述超濾膜組件設有膜架、膜絲，該膜絲的內(nèi)部有加強筋，該膜絲下端固設在膜架上，該膜絲上端口密封，該膜絲自由的擺動； 膜絲上設有超濾膜孔，該超濾膜孔的孔徑為0.03微米，膜絲直徑為2.6mm。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的短流程海水淡化預處理裝置，其特征在于，所述攪拌器為低速漿葉式攪拌器，該攪拌器的槳葉外周設有防止水流和槳葉同時旋轉(zhuǎn)的擋板； 槳葉面積與過水斷面面積之比小于5%。10.根據(jù)權(quán)利要求7-9任意一項所述的短流程海水淡化預處理裝置，其特征在于，所述絮凝反應池和所述超濾膜池間設有溢流配水槽。
【文檔編號】C02F9/04GK105906109SQ201610530354
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年7月6日
【發(fā)明人】李尚志
【申請人】北京大井易通科技發(fā)展有限公司