專利名稱：膜法湖水凈化處理裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種湖水凈化處理裝置，尤其是涉及一種采用膜集成過程的 湖水凈化處理裝置。
背景技術：
我國湖泊眾多，是解決我國用水的重要組成部分。全國共有湖泊24800多個， 其中面積在1平方公里以上的天然湖泊就有2800多個。其中，較大的淡水湖有 鄱陽湖、洞庭湖、太湖、洪澤湖、巢湖等，這些湖泊已經成為當?shù)氐闹匾础?br> 隨著生活水平的提高，人們對水質的要求也越來越高，傳統(tǒng)的處理方法已經 難以達到要求。生活在湖水周邊的居民， 一般對湖水僅作初歩沉淀處理。但隨著 工業(yè)污染和生活污染的日趨嚴重，我國大部分湖泊正面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)，湖水的 質量日趨下降。部分湖泊巳經不能直接作為生活用水。湖水的凈化處理需求加大。
大部分湖水屬于微污染水，總體水質較好，因此處理較為簡單。我國專利"河 湖水處理的裝置及其方法"(ZL 200510002120.6)公布了一種濾筒組的湖水處理 裝置。這種裝置是對傳統(tǒng)的水處理過程的一種改進，但總體過濾精度不高，難以 達到居民用水的要求。閂本專利"WATER TREATMENT APPARATUS " (JP2007160158)報道了一種適用于無電動力水凈化裝置，將箱體式膜容器置入 湖底，利用湖水的壓差進行膜過濾制得較干凈的水，再采用空壓機將其壓入地面 的蓄水池。這種裝置的優(yōu)點在于能耗較低，但是產水的連續(xù)性不足，而且一旦過 濾裝置發(fā)生污染，膜通量的恢復存在很大困難。因此，湖水凈化需要高效的處理 裝置。
發(fā)明內容
本實用新型的目的是為了克服現(xiàn)有湖水凈化裝置中的一些不足而提供一種 快速簡便、占地面積少、自動化程度高的膜法湖水凈化處理裝置。
本實用新型的技術方案為 一種膜法湖水凈化處理裝置，其特征在于由管道 式智能化預處理裝置、多孔膜過濾裝置和低壓反滲透裝置組成；其中所述的管道式智能化預處理裝置由管道、壓力傳感儀表(l、 4)、帶有調節(jié)閥的分管、濁度傳 感儀表(DIC) (2)、總有機碳(TOC)傳感儀表(3)、藥劑添加接口(H、 1)、調節(jié) 閥和PLC控制系統(tǒng)(5)組成，帶有調節(jié)閥的分管的管道入口處安裝壓力傳感儀表 (4)，隨后分成兩路帶有調節(jié)閥的分管，兩路分管匯合后的管道上安裝有壓力傳 感儀表(l)、濁度傳感儀表(2)總有機碳(TOC)傳感儀表(3)和藥劑添加接口(H、 I),藥劑添加接口上裝有調節(jié)闊(F、 G)，以上儀表與調節(jié)閥之間采用PLC控制系 統(tǒng)進行通訊操作。
所述的帶有調節(jié)閥的分管中內置濾網(wǎng)，濾網(wǎng)位于兩調節(jié)閥之間；濾網(wǎng)優(yōu)選圓 盤式不銹鋼濾網(wǎng)，濾網(wǎng)孔徑為4 400目，優(yōu)選4 100目。
所述的PLC控制系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集部分和單元控制部分組成，其中PLC控制 系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集部分是指系統(tǒng)在線采集管道運行參數(shù)，參數(shù)為管道入口處壓 力、管道出口處壓力、管道出口處濁度和TOC值，所述的PLC控制系統(tǒng)中的單 元控制部分是指系統(tǒng)根據(jù)采集到的壓力、濁度和TOC數(shù)據(jù)，運行預先編制設定 的程序進行自動分析，并啟動或調整相應的閥門，以達到開啟或關閉兩路分管、 調節(jié)加入絮凝劑和氧化劑的量，從而實現(xiàn)智能化預處理。
上述的智能化預處理控制過程具體為初始狀態(tài)調節(jié)閥l、 3 (A、 D)丌啟， 調節(jié)闊2、 4 (B、 E)關閉，當壓力傳感儀表(1禾B4)數(shù)值差大于0.07 0.15MPa 時，PLC控制調節(jié)閥1、 3 (A、 D)關閉，調節(jié)閥2、 4 (B、 E)開啟；當濁度 DIC為5 100NTU時，調節(jié)閥5開啟并調至使得絮凝劑的加入量為l 500ml/min;當濁度TOC為5 100 mg/L時，調節(jié)閥6開啟并調至使得氧化劑的 加入量為1 500ml/min。
所述的絮凝劑為氯化鐵、硫酸亞鐵或聚丙烯酰胺；所述的氧化劑為臭氧、雙 氧水或次氯酸鈉。
所述的多孔膜過濾裝置由增壓泵(K)和多孔膜組件(L)組成，其中多孔膜組件 的多孔膜為陶瓷膜、有機膜或金屬膜，多孔膜的孔徑為5nm 15)am，優(yōu)選的膜 孔徑范圍20 800nm。；低壓反滲透裝置由高壓泵(M)和反滲透膜組件(N)組成。 反滲透膜材料優(yōu)選為芳香聚酰胺類或醋酸纖維素類。
采用本實用新型所提供的裝置處理湖水的具體步驟如下采用壓力驅動裝置 將湖水輸入管道式智能化預處理裝置，管道出水采用多孔膜過濾，所得滲透出水即達到普通自來水標準，將此出水泵入低壓反滲透裝置，可以制備得到直飲水。 其中所述的湖水輸入管道式智能化預處理裝置，管道入口和出口處壓力為 0.01 0.5MPa，絮凝劑加入量為lml/min 500ml/min，氧化劑加入量為lml/min 500ml/min。
其中所述的多孔膜過濾過程工藝參數(shù)為操作壓力0.01 0.5MPa，膜面流速 0.01 5m/s;優(yōu)選的操作壓力為0.05 0.25MPa，.優(yōu)選的膜面流速0.05 lm/s。
其中所述的低壓反滲透過程工藝參數(shù)為操作壓力0.5 2.5MPa，優(yōu)選的操作 壓力為0.5 1.5MPa。
所述的將多孔膜滲透出水泵入低壓反滲透裝置，是指將多孔膜的滲透出水經 過加壓泵輸入低壓反滲透裝置，此裝置中采用低壓反滲透膜對水中的有機分子和 雜質離子進行有效去除。
所述的多孔膜過濾裝置和反滲透膜裝置之間可以加入中間緩沖系統(tǒng)(罐)， 多孔膜過濾裝置的出水一部分可作為自來水引出，另一部分可作為反滲透裝置的 進水。
本實用新型裝置可推廣至其他地表水如泉7K和河水的凈化。 有益效果.-
本實用新型采用管道式智能化預處理系統(tǒng)和膜集成技術對湖水進行凈化的
技術具有很大優(yōu)越性
(1) 與傳統(tǒng)的水凈化方法相比，本實用新型具有占地小、單位時間處理量 大的特點。傳統(tǒng)的水凈化方法主要采用預沉降池進行水的預處理，由于后續(xù)采用 砂等介質進行絮凝物的過濾，因此通常需要較長時間的絮凝沉降才能達到較好效 果，單位時間處理量較小。而本實用新型的管道式智能化預處理系統(tǒng)的占地僅為
傳統(tǒng)預處理池的2% 5%，且絮凝過濾連續(xù)運行，單位處理量大。
(2) 本實用新型采用了膜集成技術對湖水進行后處理，出水水質及其穩(wěn)定 性均優(yōu)于傳統(tǒng)水處理方法。傳統(tǒng)的絮凝沉降與砂濾等粗過濾結合的工藝出水水質 較差且不穩(wěn)定，若系統(tǒng)有干擾存在，出水中可能存在細小的亞微米雜質粒子。本 實用新型技術先采用多孔膜對預處理出水進行過濾，出水水質中不存在這些細小 粒子，水質和運行穩(wěn)定性大幅提高。
(3) 本實用新型在簡短的工藝中實現(xiàn)了湖水的分質化使用功能。通過多孔膜處理的滲透出水可以作為自來水使用，而后續(xù)的低壓反滲透出水則生產出直飲 水，這在一些特定場合具有很好實用性。


圖1是管道式智能化預處理裝置系統(tǒng)示意圖；其中，A——調節(jié)閥1， B— 一調節(jié)閥2， C——濾網(wǎng)，D——調節(jié)閥3， E——調節(jié)閥4， F——調節(jié)閥5， G ——調節(jié)閥6， H——絮凝劑加入管路，I——氧化劑加入管路；1——壓力傳感 儀表，2——濁度傳感儀表，3——總有機碳(TOC)傳感儀表，4——壓力傳感儀 表，5——PLC控制系統(tǒng)。
圖2是膜法湖水處理裝置示意圖；其中，J——輸水泵，K——增加壓泵，L ——高壓泵，M——多孔膜組件，N——低壓反滲透膜組件；6——湖水，7—— 自來水，8——直飲水。
具體實施方式
下面結合實施例進一步描述本實用新型。 實施例1
按附圖2所示，本實用新型包括管道式智能化預處理裝置(如圖l所示)、 多孔膜、低壓反滲透三個單元組成。設備管路按照圖2所示方式連接，其中，原 湖水(6)由泵輸送至管道式智能化預處理裝置，該預處理裝置與泵及多孔膜組 件連接，多孔膜滲透側通過泵連接到低壓反滲透膜組件，多孔膜另一端連接至原 湖水(6)的入口處，低壓反滲透膜組件的另一端連接至管道式智能化預處理裝 置的出口處，PLC系統(tǒng)按照圖1所示接線連接好相關設備。所采用的湖水來自玄 武湖，所采用的濾網(wǎng)孔徑為10目。
系統(tǒng)通電開始進水，初始時，進水口處壓力PIC (4)讀數(shù)為0.1MPa，出水 口處壓力PIC (1)讀數(shù)為0.09MPa，濁度DIC (2)為26,0NTU， TOC (3)為 4.0mg/L。此時，根據(jù)PLC自動控制系統(tǒng)調節(jié)調節(jié)閥1 6的開度調節(jié)閥1、 3 (A、 D)開啟，調節(jié)閥2、 4 (B、 E)關閉，調節(jié)閥5 (F)開啟并自動調至使 得絮凝劑FeCl3的加入量為5ml/min，調節(jié)閥6 (G)關閉。
所采用的多孔膜為市售19通道氧化鋁陶瓷膜，孔徑200nm，操作壓力0.15MPa，膜面流速lm/s，過濾溫度23°C，滲透通量為410 L.m^h—1，出水濁度 為0.08NTU， T0C為1.4mg/L，達到飲用水標準。
采用巻式低壓反滲透膜對多孔膜處理出水進行深度凈化處理，待處理的水采 用加壓泵加壓至0.7MPa進入低壓反滲透膜系統(tǒng)，滲透通量為15LW2.11—1，被截 留的濃液60%循環(huán)。最終，經過低壓反滲透的處理，體系中的二價離子去除率 達到99.5%，出水二價離子小于10mg/L，水質各項指標達到市售純凈水標準。
實施例2
按附圖2所示，本實用新型包括管道式智能化預處理裝置(如圖l所示)、 多孔膜、低壓反滲透三個單元組成。設備管路按照圖2所示方式連接，其中，原 湖水(6)由泵輸送至管道式智能化預處理裝置，該預處理裝置與泵及多孔膜組 件連接，多孔膜滲透側通過泵連接到低壓反滲透膜組件，多孔膜另一端連接至原 湖水(6)的入口處，低壓反滲透膜組件的另一端連接至管道式智能化預處理裝 置的出口處，PLC系統(tǒng)按照圖1所示接線連接好相關設備。所采用的湖水來自玄 武湖，所采用的濾網(wǎng)孔徑為30目。
系統(tǒng)通電開始進水，初始時，進水口處壓力PIC (4)讀數(shù)為0.2MPa，出水 口處壓力PIC (1)讀數(shù)為0.19MPa，濁度DIC (2)為23.0NTU， TOC (3)為 15.0mg/L。此時，根據(jù)PLC自動控制系統(tǒng)調節(jié)調節(jié)閥1 6的開度調節(jié)閥1、 3 (A、 D)開啟，調節(jié)閥2、 4 (B、 E)關閉，調節(jié)閥5 (F)開啟并自動調至使 得絮凝劑FeCl3的加入量為4ml/min，調節(jié)閥6(G)開啟并調至使得氧化劑NaClO 的加入量為3ml/min。過濾一定周期(15天)后，當出水口處壓力PIC (1)讀 數(shù)降低為0.12MPa以下時，PLC自動開啟調節(jié)閥2、 4 (B、 E)，并關閉調節(jié)閥1、 3 (A、 D)，正常運行，同時拆卸并清潔濾網(wǎng)。
所采用的多孔膜為市售37通道氧化鋁陶瓷膜，孔徑50nm，操作壓力0.2MPa， 膜面流速0.2m/s，過濾溫度24°C，滲透通量為210 L.m-2.h—、出水濁度為O.INTU， TOC為3.4mg/L，達到飲用水標準。
采用巻式低壓反滲透膜對多孔膜處理出水進行深度凈化處理，待處理的水采 用加壓泵加壓至l.OMPa進入低壓反滲透膜系統(tǒng)，滲透通量為25L.m—^h—1，被截 留的濃液50%循環(huán)。最終，經過低壓反滲透的處理，體系中的二價離子去除率達到99.5%，出水二價離子小于10mg/L，水質各項指標達到市售純凈水標準。 實施例3
按附圖2所示，本實用新型包括管道式智能化預處理裝置(如圖l所示)、 多孔膜、低壓反滲透三個單元組成。設備管路按照圖2所示方式連接，其中，原 湖水(6)由泵輸送至管道式智能化預處理裝置，該預處理裝置與泵及多孔膜組 件連接，多孔膜滲透側通過泵連接到低壓反滲透膜組件，多孔膜另一端連接至原 湖水(6)的入口處，低壓反滲透膜組件的另一端連接至管道式智能化預處理裝 置的出口處，PLC系統(tǒng)按照圖1所示接線連接好相關設備。所采用的湖水來自太 湖，所采用的濾網(wǎng)孔徑為80目。
系統(tǒng)通電開始進水，初始時，進水口處壓力PIC (4)讀數(shù)為0.2MPa，出水 口處壓力PIC (1)讀數(shù)為0.19MPa，濁度DIC (2)為31.0NTU， TOC (3)為 25.0mg/L。此時，根據(jù)PLC自動控制系統(tǒng)調節(jié)調節(jié)閥1 6的開度調節(jié)閥2、 4 (B、 E)開啟，調節(jié)閥1、 3 (A、 D)關閉，調節(jié)閥5 (F)開啟并自動調至使 得絮凝劑FeCl3的加入量為100ml/min，調節(jié)閥6 (G)開啟并調至使得氧化劑 NaClO的加入量為80ml/min。過濾一定周期(12天)后，當出水口處壓力PIC (1)讀數(shù)降低為0.12MPa以下時，PLC自動開啟調節(jié)閥1、 3 (A、 D)，并關閉 調節(jié)閥2、 4 (B、 E)，正常運行，同時拆卸并清潔濾網(wǎng)。
所采用的多孔膜為市售中空纖維有機膜，孔徑500nm，操作壓力0.05MPa， 膜面流速0.05m/s，過濾溫度23°C，滲透通量為80 Lm—2.h—、出水濁度為O.INTU， TOC為3.6mg/L，達到飲用水標準。
采用巻式低壓反滲透膜對多孔膜處理出水進行深度凈化處理，待處理的水采 用加壓泵加壓至1.5MPa進入低壓反滲透膜系統(tǒng)，滲透通量為30Iwn—2七—、被截 留的濃液40%循環(huán)。最終，經過低壓反滲透的處理，體系中的二價離子去除率 達到99.5%，出水二價離子小于10mg/L，水質各項指標達到市售純凈水標準。
權利要求1、一種膜法湖水凈化處理裝置，其特征在于由管道式智能化預處理裝置、多孔膜過濾裝置和低壓反滲透裝置組成；其中所述的管道式智能化預處理裝置由管道、壓力傳感儀表(1、4)、帶有調節(jié)閥的分管、濁度傳感儀表(2)、總有機碳(TOC)傳感儀表(3)、藥劑添加接口(H、I)、調節(jié)閥和PLC控制系統(tǒng)(5)組成，帶有調節(jié)閥的分管的管道入口處安裝壓力傳感儀表(4)，隨后分成兩路帶有調節(jié)閥的分管，兩路分管匯合后的管道上安裝有壓力傳感儀表(1)、濁度傳感儀表(2)總有機碳(TOC)傳感儀表(3)和藥劑添加接口(H、I)，藥劑添加接口上裝有調節(jié)閥(F、G)，以上儀表與調節(jié)閥之間采用PLC控制系統(tǒng)進行通訊操作。
2、 根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于所述的帶有調節(jié)閥的分管中內 置濾網(wǎng)，濾網(wǎng)位于兩調節(jié)閥之間；濾網(wǎng)優(yōu)選圓盤式不銹鋼濾網(wǎng)，濾網(wǎng)孔徑為4 400目，優(yōu)選4 100目。
3、 根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于所述的PLC控制系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采 集部分和單元控制部分組成；所述的PLC控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集部分是指系統(tǒng) 在線采集管道運行參數(shù)，參數(shù)為管道入口處壓力、管道出口處壓力、管道出口處 濁度和TOC值；所述的PLC控制系統(tǒng)中的單元控制部分是指系統(tǒng)根據(jù)采集到的 壓力、濁度和TOC數(shù)據(jù)，運行預先編制設定的程序進行自動分析，并啟動或調 整相應的閥門，以達到開啟或關閉兩路分管、調節(jié)加入絮凝劑和氧化劑的量，從 而實現(xiàn)智能化預處理。
4、 根據(jù)權利要求3所述的裝置，其特征在于所述的絮凝劑為氯化鐵、硫酸 亞鐵或聚丙烯酰胺；所述的氧化劑為臭氧、雙氧水或次氯酸鈉。
5、 根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于所述的多孔膜過濾裝置由增壓 泵(K)和多孔膜組件(L)組成，其中多孔膜組件的多孔膜為陶瓷膜、有機膜或金屬 膜，多孔膜的孔徑為5nm 15)im;低壓反滲透裝置由高壓泵(M)和反滲透膜組件 (N)組成。
6、 根據(jù)權利要求5所述的裝置，其特征在于所述多孔膜的膜孔徑范圍20 800跳
7、 根據(jù)權利要求3所述的裝置，其特征在于湖水輸入管道式智能化預處理 系統(tǒng)，管道入口和出口處壓力為0.01 0.5MPa，絮凝劑加入量為lml/min 500ml/min，氧化劑加入量為lml/min 500ml/min。
8、 根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于所述的多孔膜過濾過程工藝參 數(shù)為操作壓力0.01 0.5MPa，膜面流速0.01 5m/s;所述的低壓反滲透過程工藝 參數(shù)為操作壓力0.5 2.5MPa，反滲透過程中被截留的濃液循環(huán)量控制為20 90 % 。
9、 根據(jù)權利要求8所述的工藝，其特征在所述的多孔膜過濾過程工藝參數(shù) 為操作壓力為0.05 0.25MPa，膜面流速0.05 lm/s;所述的低壓反滲透過程工 藝參數(shù)為操作壓力為0.5 1.5MPa。
專利摘要本實用新型涉及一種湖水凈化處理裝置，尤其是涉及一種膜法湖水凈化處理裝置。其特征在于由管道式智能化預處理裝置、多孔膜過濾裝置和低壓反滲透裝置組成。本實用新型采用了膜集成技術對湖水進行后處理，出水水質及其穩(wěn)定性均優(yōu)于傳統(tǒng)水處理方法，具有占地小、單位時間處理量大和自動化程度高的特點。
文檔編號C02F9/04GK201245521SQ200820041079
公開日2009年5月27日 申請日期2008年7月29日 優(yōu)先權日2008年7月29日
發(fā)明者徐南平, 李衛(wèi)星, 邢衛(wèi)紅 申請人:南京工業(yè)大學