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，溢流進超濾膜池內的海水和礬花在超濾膜池內過濾并沉淀；步驟三：步驟二過濾后的產水外送；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，并且在生產過程中流程簡單、旋轉傳動裝置少、耐腐蝕和產水回收率高等優(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，淡水資源短缺已經成為制約我國經濟和社會發(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及海水淡化裝置對進水水質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，其出水水質應滿足反滲透裝置的進水水質要求: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(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，并且在生產過程中流程簡單、減少旋轉傳動裝置、耐腐蝕和產水回收率高，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，溢流進超濾膜池內的海水和礬花在超濾膜池內過濾并沉淀;步驟三:步驟二過濾后的產水外送;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壁，在該超濾膜池內部設有超濾膜組件，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、產水栗連接，該產水栗與產水箱連接。
[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)明的工藝產水水質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，管道及膜架結構采用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構示意圖。
[0034]圖3為本發(fā)明膜絲、膜架結構示意圖。
[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】、結構、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的擋板。旋轉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，溢流進超濾膜池內的海水和礬花在超濾膜池內過濾并沉淀。
[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構示意圖。
[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的側壁。在超濾膜池4內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。此結構使從泥斗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、產水栗8連接，該產水栗8與產水箱9連接。超濾膜組件41設有膜架411、膜絲412。膜絲412的內部設有加強筋(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通過超濾產水管81與產水栗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]產水模式中，在膜絲412過濾后的海水為產水。產水栗8啟動將產水通過膜絲412的下端口流入膜架411的第二端口 414從而進入產水箱9。
[0059]反洗模式中，風機7產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。同時產水栗8啟動，產水從產水箱9通過超濾產水管81進入第二端口 414從而進入膜絲412內部。附著在膜絲412上的截留物剝離，使膜絲412恢復過濾功能。
[0060]反洗模式結束后，產水栗8通過超濾產水管81將超濾膜組件41內過濾沉淀后的產水引入產水箱9進入產水模式，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，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，由于重力原因礬花會漸漸壓實成為污泥。泥斗42內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內過濾沉淀后剩下產水上清液。上端面密封的膜絲412的超濾膜孔的孔徑0.03μπι，產水水質濁度小于0.1NTU，SDI〈0.4。產水周期大于30min，每周期反洗時間小于40s，產水回收率高為95%以上，同時產水水質滿足反滲透生產要求。
[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，當可利用上述揭示的技術內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)明技術方案的內容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質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。
【主權項】
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，溢流進超濾膜池內的海水和礬花在超濾膜池內過濾并沉淀； 步驟三:步驟二過濾后的產水外送； 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，其中包含產水、反洗和化學清洗模式。6.根據(jù)權利要求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壁，在該超濾膜池內部設有超濾膜組件，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、產水栗連接，該產水栗與產水箱連接。8.根據(jù)權利要求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的擋板； 槳葉面積與過水斷面面積之比小于5%。10.根據(jù)權利要求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