CN110711494A - 一种用于净化高固废含量的悬浮液体的管式膜组件及*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于净化高固废含量的悬浮液体的管式膜组件及***，属于污水处理技术领域。它包括外壳体、设置在外壳体内部的多孔结构内管、设置在多孔结构内管内的微孔滤膜、分别设置在多孔结构内管两端的进液口和出液口、设置在所述外壳体侧壁上的产水口；所述多孔结构内管的管壁构成产水区；所述产水区与所述产水口相通。本发明运行时，废水被泵入到管式膜组件中，水跟悬浮性固废被滤膜分隔开，形成产水和浓缩废液，产水透过多孔结构的内管从管壁的口子流出，浓缩废液从管端的口子流出。相比现有技术的沉淀法，本发明的产水中，不容易沉降的絮状沉淀物的去除率可达到99%以上，显著地降低了反渗透装置的负担。

Description

一种用于净化高固废含量的悬浮液体的管式膜组件及***

技术领域

本发明涉及一种用于净化高固废含量的悬浮液体的管式膜组件及***，属于污水处理技术领域，特别是高硬度废水软化领域。

背景技术

高硬度废水在进入回用反渗透或工艺水主***的反渗透之前，只有大幅度降低硬度，才可能提高其回收率。传统的处理工艺大多是添加药剂进行化学反应，形成碳酸钙和氢氧化镁沉淀物，然后使用沉淀池进行重力分离，经过多介质过滤器和中空纤维膜组件处理之后，再送往反渗透装置进行脱盐处理。传统沉淀分离工艺，添加药剂为石灰和碳酸钠，其中石灰除了作为碱来升高 pH 之外，另一个重要作用是作为混凝剂，否则无法获得良好的沉淀分离效果。传统的工艺对二氧化硅的去除率极其有限，因为硅和硅的化合物在水中形成胶体，沉降性能较差。另外镁离子的去除也是传统工艺不得不面对的一个难题，新生成的氢氧化镁颗粒的粒径基本都在微米级，这给传统工艺提出了挑战，如果要想得到好的效果就必须加入大量的 PAM，而大量 PAM 的加入则会给后续的膜浓缩***增加风险。

发明内容

为了解决传统处理工艺在高硬度废水的强化软化***上的不足，本发明提供了一种用于净化高固废含量的悬浮液体的管式膜组件。

本发明解决上述问题的技术方案如下：

一种用于净化高固废含量的悬浮液体的管式膜组件，包括外壳体、设置在外壳体内部的多孔结构内管、设置在多孔结构内管内的微孔滤膜、分别设置在多孔结构内管两端的进液口和出液口、设置在所述外壳体侧壁上的产水口；所述多孔结构内管的管壁构成产水区；所述产水区与所述产水口相通。

作为上述技术方案的优选，所述多孔结构内管为高分子材料烧结制成的多孔结构；微观下为网状结构，拥有朝向各个方向的孔隙。

作为上述技术方案的优选，所述多孔结构为多孔陶瓷。

作为上述技术方案的优选，所述多孔陶瓷制备方法是由30~50份的金刚砂、12~20份的粘土，混合后过筛，混合粉料中加水后球磨，球磨后将料浆干燥；干燥后的料浆研磨后过筛，加入过筛后的料浆质量1～2%的造孔剂，混合均匀，得到含有造孔剂的混合粉料；将混合粉料装入石墨模具内，在1500～2100℃的炉中烧结成型，成型后冷却，得到所述的多孔陶瓷。

作为上述技术方案的优选，所述多孔陶瓷作为微孔滤膜的支撑管，微孔滤膜铸在支撑管的内表面。

本发明的另一个目的是提供一种用于净化高固废含量的悬浮液体的管式膜***。

一种用于净化高固废含量的悬浮液体的管式膜***，包括浓缩槽、循环泵、管式膜组件、浓水阀、产水阀和产水槽；浓缩槽通过管子与循环泵连接，循环泵通过管子与管式膜组件的进液口连接，管式膜组件具有出液口和产水口；所述的产水阀设置在产水口和产水槽之间的管道上；所述的浓水阀设置在出液口和浓缩槽之间的管道上。

作为上述技术方案的优选，所述反洗组件包括反洗水泵和反洗阀；反洗水泵设置在产水槽和管式膜组件的出液口之间的管道上，所述反洗阀设置在反洗水泵和管式膜组件的出液口之间的管道上。

作为上述技术方案的优选，所述产水口和产水槽之间的管道上还设置有排气阀。反洗组件中的排气管道上设有一个球形止回阀，用于运行时排气，而水不能排出。

作为上述技术方案的优选，所述一种用于净化高固废含量的悬浮液体的管式膜***包括冲洗组件，所述冲洗组件包括冲洗水泵和冲洗阀，冲洗水泵设置在产水槽和管式膜组件的进液口之间的管道上，所述冲洗阀设置在冲洗水泵和管式膜组件的进液口之间的管道上。

作为上述技术方案的优选，所述冲洗组件中的反洗水泵和冲洗水泵为同一部件，通过管路连接和阀门切换实现各自的功能。

作为上述技术方案的优选，浓缩槽底部还连接有污泥处理单元；所述污泥处理单元与所述浓缩槽连接的管道上设置有污泥泵。

本发明的在一个目的是提供一种净化高固废含量的悬浮液体的方法。

该法通过循环泵的作用，浓缩槽内的液体被泵入管式膜组件，进行膜过滤分离，透过膜组件的产水排放进产水槽暂存，管式膜组件内生成浓缩液，浓缩液通过出液口回流到浓缩槽内；进行循环过滤；当循环到一定程度后，浓缩液浓度过高，需要排放；当循环到一定程度后，管式膜组件发生部分堵塞，需要反冲洗；反冲洗包括反洗和冲洗，反洗是利用产水或者自来水反向地高压运行，来疏通堵塞；冲洗是利用产水或者自来水正向地高压运行，来进一步疏通堵塞并将反洗出来的造成堵塞的固体颗粒冲走。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

原水箱中的高固废含量的悬浮液体是通过在硬水性质的需要处理的污水中添加药剂如碳酸钠和石灰，经过反应生成的。水中的钙镁离子已经生成了沉淀，但是这种沉淀并不是大颗粒沉淀物，具有很强的悬浮性，并不容易沉降。本发明运行时，原水箱中的废水被泵入到管式膜组件中，废水原液中的水跟悬浮性固废被内管分隔开，形成了产水和浓缩废液，产水透过多孔结构的内管从管壁的口子流出，浓缩废液从管端的口子流出；产水可以进一步接入到反渗透装置，进一步净化水质，可达饮用水标准。由于本发明的多孔结构的内管通过高分子材料烧结制成的，可以显著地提高运行压力，比如常规的中空纤维超滤膜组件的运行压力仅2.0MPa，而本发明运行压力可达10MPa，显著地提高了通量，提高效率的同时，也提高了产水的质量。相比现有技术的沉淀法，本发明的产水中，不容易沉降的絮状沉淀物的去除率可达到99%以上，显著地降低了反渗透装置的负担。

本发明通量高、寿命长，由于主要过滤介质为多孔结构的管子，还可耐受强酸强碱反洗。具有产水水质好、占地面积小、自动化水平高等独特优势，为废水零排放***提供了坚强的前置保障。管式膜的支撑层为高分子材料烧结制成的多孔结构，多孔高分子材料为交错的网状结构，拥有朝向各个方向的孔隙，这种结构贯穿整个材料整体，因此赋予了多孔高分子材料独特的过滤性能与结构强度的完美结合。

附图说明

图1是本发明的管式膜组件结构示意图；

图中，1-外壳体，2-多孔结构内管，3-微孔滤膜，4-进液口，5-出液口，6-产水口。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行进一步的说明。

本具体实施方式仅仅是对本发明的解释，并不是对本发明的限制。本领域技术人员在阅读了本发明的说明书之后所做的任何改变，只要在权利要求书的范围内，都将受到专利法的保护。

如图1所示，一种用于净化高固废含量的悬浮液体的管式膜组件，包括外壳体1、设置在外壳体内部的多孔结构内管2、设置在多孔结构内管内的微孔滤膜3、分别设置在多孔结构内管两端的进液口4和出液口5、设置在所述外壳体侧壁上的产水口6；所述多孔结构内管2的管壁构成产水区；所述产水区与所述产水口6相通。

多孔结构内管为高分子材料烧结制成的多孔结构；微观下为网状结构，拥有朝向各个方向的孔隙。所述多孔结构为多孔陶瓷。所述多孔陶瓷是由50份的金刚砂、20份的粘土，混合后过筛，混合粉料中加水后球磨，球磨后将料浆干燥；干燥后的料浆研磨后过筛，加入过筛后的料浆质量2%的造孔剂碳酸钙，混合均匀，得到含有造孔剂的混合粉料；将混合粉料装入石墨模具内，在1500℃的炉中烧结成型，成型后冷却得到。

本发明在使用时，需要先对污染物原液进行投加药剂的处理，使得污水中的钙镁离子形成絮状沉淀。生成的大量的絮状沉淀，在现有技术中为了使它们更好地沉淀下来，需要投加大量的PAM，而投加大量的PAM则会给后续的膜浓缩***增加风险。

本发明使用时，由于不需要快速沉降，故不需要使用大量PAM，可以少添加PAM甚至是不添加PAM，这样，无法沉降下来的大量悬浮在水中的絮状沉淀，通过本发明的膜组件***可以轻松除去。本***在运行时，使上述预先处理过的污水用泵从膜组件的入口泵入，在高运行压力下，悬浮的沉淀物被多孔结构的内管截留，部分或者大部分水透过多孔结构的内管从外壳管壁上的产水口流出，而被截留的沉淀物和剩余的水生成浓水，从管端的浓水口排出。为了进一步提高产水质量，产水口出来的水可以连接反渗透装置或者通过离子交换等现有技术来进一步生产可达饮用标准的水。

本实施例还提供了一种用于净化高固废含量的悬浮液体的管式膜***，包括浓缩槽、循环泵、管式膜组件、浓水阀、产水阀和产水槽；浓缩槽通过管子与循环泵连接，循环泵通过管子与管式膜组件的进液口连接，管式膜组件还具有出液口和产水口；所述的产水阀设置在产水口和产水槽之间的管道上；所述的浓水阀设置在出液口和浓缩槽之间的管道上。所述产水口和产水槽之间的管道上还设置有排气阀。浓缩槽底部还连接有污泥处理单元；所述污泥处理单元与所述浓缩槽连接的管道上设置有污泥泵。

还包括反洗组件和冲洗组件，所述反洗组件包括反洗水泵和反洗阀；反洗水泵设置在产水槽和管式膜组件的出液口之间的管道上，所述反洗阀设置在反洗水泵和管式膜组件的出液口之间的管道上。所述冲洗组件包括冲洗水泵和冲洗阀，冲洗水泵设置在产水槽和管式膜组件的进液口之间的管道上，所述冲洗阀设置在冲洗水泵和管式膜组件的进液口之间的管道上。

本实施例中，所述反洗水泵和冲洗水泵为同一部件，通过管路连接和阀门切换实现各自的功能。

本实施例还提供了的一种利用上述管式膜***来净化高固废含量的悬浮液体的方法。该法通过循环泵的作用，浓缩槽内的液体被泵入管式膜组件，进行膜过滤分离，透过膜组件的产水排放进产水槽暂存，管式膜组件内会生成浓缩液，浓缩液通过出液口回流到浓缩槽内；进行循环过滤；当循环到一定程度后，浓缩液浓度过高，需要排放；当循环到一定程度后，管式膜组件发生部分堵塞，需要反冲洗；反冲洗包括反洗和冲洗，反洗是利用产水或者自来水反向地高压运行，来疏通堵塞；冲洗是利用产水或者自来水正向地高压运行，来进一步疏通堵塞并将反洗出来的造成堵塞的固体颗粒冲走。

Claims (10)

1.一种用于净化高固废含量的悬浮液体的管式膜组件，其特征在于：包括外壳体（1）、设置在外壳体内部的多孔结构内管（2）、设置在多孔结构内管内的微孔滤膜（3）、分别设置在多孔结构内管两端的进液口（4）和出液口（5）和设置在所述外壳体侧壁上的产水口（6）；所述多孔结构内管（2）的管壁构成产水区；所述产水区与所述产水口（6）相通。

2.根据权利要求1所述的一种用于净化高固废含量的悬浮液体的管式膜组件，其特征在于：所述多孔结构内管为高分子材料烧结制成的多孔结构；微观下为网状结构，拥有朝向各个方向的孔隙。

3.根据权利要求2所述的一种用于净化高固废含量的悬浮液体的管式膜组件，其特征在于：所述多孔结构为多孔陶瓷。

4.根据权利要求3所述的一种用于净化高固废含量的悬浮液体的管式膜组件，其特征在于，所述多孔陶瓷的制备方法包括以下步骤：

a、由30~50份的金刚砂、12~20份的粘土，混合后过筛，混合粉料中加水后球磨，球磨后将料浆干燥；

b、干燥后的料浆研磨后过筛，加入过筛后的料浆质量1～2%的造孔剂，混合均匀，得到含有造孔剂的混合粉料；

c、将混合粉料装入石墨模具内，在1500～2100℃的炉中烧结成型，成型后冷却，得到所述的多孔陶瓷。

5.根据权利要求3所述的一种用于净化高固废含量的悬浮液体的管式膜组件，其特征在于：所述多孔陶瓷作为微孔滤膜的支撑管，微孔滤膜铸在支撑管的内表面。

6.一种用于净化高固废含量的悬浮液体的管式膜***，其特征在于：包括浓缩槽（10）、循环泵（20）、管式膜组件（30）、浓水阀（40）、产水阀（50）和产水槽（60）；浓缩槽（10）通过管子与循环泵（20）连接，循环泵（20）通过管子与管式膜组件（30）的进液口（4）连接，管式膜组件（30）还具有出液口（5）和产水口（6）；所述的产水阀（50）设置在产水口（6）和产水槽（60）之间的管道上；所述的浓水阀（40）设置在出液口（5）和浓缩槽（10）之间的管道上。

7.根据权利要求6所述的一种用于净化高固废含量的悬浮液体的管式膜***，其特征在于：还包括反洗组件，所述反洗组件包括反洗水泵（70）和反洗阀（80）；反洗水泵（70）设置在产水槽（60）和管式膜组件（30）的出液口（5）之间的管道上，所述反洗阀（80）设置在反洗水泵（70）和管式膜组件（30）的出液口（5）之间的管道上。

8.根据权利要求7所述的一种用于净化高固废含量的悬浮液体的管式膜***，其特征在于：还包括冲洗组件，所述冲洗组件包括冲洗水泵（100）和冲洗阀（90），冲洗水泵（100）设置在产水槽（60）和管式膜组件（30）的进液口（4）之间的管道上，所述冲洗阀（90）设置在冲洗水泵（100）和管式膜组件（30）的进液口（30）之间的管道上。

9.根据权利要求8所述的一种用于净化高固废含量的悬浮液体的管式膜***，其特征在于：所述反洗水泵（70）和冲洗水泵（100）为同一部件，通过管路连接和阀门切换实现各自的功能。

10.一种利用权利要求6所述的管式膜***净化高固废含量的悬浮液体的方法，通过循环泵（20）的作用，浓缩槽（10）内的液体被泵入管式膜组件（60），进行膜过滤分离，透过膜组件的产水排放进产水槽（60）暂存，管式膜组件（60）内生成浓缩液，浓缩液通过出液口（5）回流到浓缩槽（10）内；进行循环过滤；当循环到一定程度后，浓缩液浓度过高，需要排放；当循环到一定程度后，管式膜组件（60）发生部分堵塞，需要反冲洗；反冲洗包括反洗和冲洗，反洗是利用产水或者自来水反向地高压运行，来疏通堵塞；冲洗是利用产水或者自来水正向地高压运行，来进一步疏通堵塞并将反洗出来的造成堵塞的固体颗粒冲走。

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