专利名称：膜法湖水净化处理装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种湖水净化处理装置，尤其是涉及一种采用膜集成过程的 湖水净化处理装置。
背景技术：
我国湖泊众多，是解决我国用水的重要组成部分。全国共有湖泊24800多个， 其中面积在1平方公里以上的天然湖泊就有2800多个。其中，较大的淡水湖有 鄱阳湖、洞庭湖、太湖、洪泽湖、巢湖等，这些湖泊已经成为当地的重要水源。
随着生活水平的提高，人们对水质的要求也越来越高，传统的处理方法已经 难以达到要求。生活在湖水周边的居民， 一般对湖水仅作初歩沉淀处理。但随着 工业污染和生活污染的日趋严重，我国大部分湖泊正面临着严峻的挑战，湖水的 质量日趋下降。部分湖泊巳经不能直接作为生活用水。湖水的净化处理需求加大。
大部分湖水属于微污染水，总体水质较好，因此处理较为简单。我国专利"河 湖水处理的装置及其方法"(ZL 200510002120.6)公布了一种滤筒组的湖水处理 装置。这种装置是对传统的水处理过程的一种改进，但总体过滤精度不高，难以 达到居民用水的要求。闩本专利"WATER TREATMENT APPARATUS " (JP2007160158)报道了一种适用于无电动力水净化装置，将箱体式膜容器置入 湖底，利用湖水的压差进行膜过滤制得较干净的水，再采用空压机将其压入地面 的蓄水池。这种装置的优点在于能耗较低，但是产水的连续性不足，而且一旦过 滤装置发生污染，膜通量的恢复存在很大困难。因此，湖水净化需要高效的处理 装置。
发明内容
本实用新型的目的是为了克服现有湖水净化装置中的一些不足而提供一种 快速简便、占地面积少、自动化程度高的膜法湖水净化处理装置。
本实用新型的技术方案为 一种膜法湖水净化处理装置，其特征在于由管道 式智能化预处理装置、多孔膜过滤装置和低压反渗透装置组成；其中所述的管道式智能化预处理装置由管道、压力传感仪表(l、 4)、带有调节阀的分管、浊度传 感仪表(DIC) (2)、总有机碳(TOC)传感仪表(3)、药剂添加接口(H、 1)、调节 阀和PLC控制系统(5)组成，带有调节阀的分管的管道入口处安装压力传感仪表 (4)，随后分成两路带有调节阀的分管，两路分管汇合后的管道上安装有压力传 感仪表(l)、浊度传感仪表(2)总有机碳(TOC)传感仪表(3)和药剂添加接口(H、 I),药剂添加接口上装有调节阔(F、 G)，以上仪表与调节阀之间采用PLC控制系 统进行通讯操作。
所述的带有调节阀的分管中内置滤网，滤网位于两调节阀之间；滤网优选圆 盘式不锈钢滤网，滤网孔径为4 400目，优选4 100目。
所述的PLC控制系统由数据采集部分和单元控制部分组成，其中PLC控制 系统中的数据采集部分是指系统在线采集管道运行参数，参数为管道入口处压 力、管道出口处压力、管道出口处浊度和TOC值，所述的PLC控制系统中的单 元控制部分是指系统根据采集到的压力、浊度和TOC数据，运行预先编制设定 的程序进行自动分析，并启动或调整相应的阀门，以达到开启或关闭两路分管、 调节加入絮凝剂和氧化剂的量，从而实现智能化预处理。
上述的智能化预处理控制过程具体为初始状态调节阀l、 3 (A、 D)丌启， 调节阔2、 4 (B、 E)关闭，当压力传感仪表(1禾B4)数值差大于0.07 0.15MPa 时，PLC控制调节阀1、 3 (A、 D)关闭，调节阀2、 4 (B、 E)开启；当浊度 DIC为5 100NTU时，调节阀5开启并调至使得絮凝剂的加入量为l 500ml/min;当浊度TOC为5 100 mg/L时，调节阀6开启并调至使得氧化剂的 加入量为1 500ml/min。
所述的絮凝剂为氯化铁、硫酸亚铁或聚丙烯酰胺；所述的氧化剂为臭氧、双 氧水或次氯酸钠。
所述的多孔膜过滤装置由增压泵(K)和多孔膜组件(L)组成，其中多孔膜组件 的多孔膜为陶瓷膜、有机膜或金属膜，多孔膜的孔径为5nm 15)am，优选的膜 孔径范围20 800nm。；低压反渗透装置由高压泵(M)和反渗透膜组件(N)组成。 反渗透膜材料优选为芳香聚酰胺类或醋酸纤维素类。
采用本实用新型所提供的装置处理湖水的具体步骤如下采用压力驱动装置 将湖水输入管道式智能化预处理装置，管道出水采用多孔膜过滤，所得渗透出水即达到普通自来水标准，将此出水泵入低压反渗透装置，可以制备得到直饮水。 其中所述的湖水输入管道式智能化预处理装置，管道入口和出口处压力为 0.01 0.5MPa，絮凝剂加入量为lml/min 500ml/min，氧化剂加入量为lml/min 500ml/min。
其中所述的多孔膜过滤过程工艺参数为操作压力0.01 0.5MPa，膜面流速 0.01 5m/s;优选的操作压力为0.05 0.25MPa，.优选的膜面流速0.05 lm/s。
其中所述的低压反渗透过程工艺参数为操作压力0.5 2.5MPa，优选的操作 压力为0.5 1.5MPa。
所述的将多孔膜渗透出水泵入低压反渗透装置，是指将多孔膜的渗透出水经 过加压泵输入低压反渗透装置，此装置中采用低压反渗透膜对水中的有机分子和 杂质离子进行有效去除。
所述的多孔膜过滤装置和反渗透膜装置之间可以加入中间缓冲系统(罐)， 多孔膜过滤装置的出水一部分可作为自来水引出，另一部分可作为反渗透装置的 进水。
本实用新型装置可推广至其他地表水如泉7K和河水的净化。 有益效果.-
本实用新型采用管道式智能化预处理系统和膜集成技术对湖水进行净化的
技术具有很大优越性
(1) 与传统的水净化方法相比，本实用新型具有占地小、单位时间处理量 大的特点。传统的水净化方法主要采用预沉降池进行水的预处理，由于后续采用 砂等介质进行絮凝物的过滤，因此通常需要较长时间的絮凝沉降才能达到较好效 果，单位时间处理量较小。而本实用新型的管道式智能化预处理系统的占地仅为
传统预处理池的2% 5%，且絮凝过滤连续运行，单位处理量大。
(2) 本实用新型采用了膜集成技术对湖水进行后处理，出水水质及其稳定 性均优于传统水处理方法。传统的絮凝沉降与砂滤等粗过滤结合的工艺出水水质 较差且不稳定，若系统有干扰存在，出水中可能存在细小的亚微米杂质粒子。本 实用新型技术先采用多孔膜对预处理出水进行过滤，出水水质中不存在这些细小 粒子，水质和运行稳定性大幅提高。
(3) 本实用新型在简短的工艺中实现了湖水的分质化使用功能。通过多孔膜处理的渗透出水可以作为自来水使用，而后续的低压反渗透出水则生产出直饮 水，这在一些特定场合具有很好实用性。
图1是管道式智能化预处理装置系统示意图；其中，A——调节阀1， B— 一调节阀2， C——滤网，D——调节阀3， E——调节阀4， F——调节阀5， G ——调节阀6， H——絮凝剂加入管路，I——氧化剂加入管路；1——压力传感 仪表，2——浊度传感仪表，3——总有机碳(TOC)传感仪表，4——压力传感仪 表，5——PLC控制系统。
图2是膜法湖水处理装置示意图；其中，J——输水泵，K——增加压泵，L ——高压泵，M——多孔膜组件，N——低压反渗透膜组件；6——湖水，7—— 自来水，8——直饮水。
具体实施方式
下面结合实施例进一步描述本实用新型。 实施例1
按附图2所示，本实用新型包括管道式智能化预处理装置(如图l所示)、 多孔膜、低压反渗透三个单元组成。设备管路按照图2所示方式连接，其中，原 湖水(6)由泵输送至管道式智能化预处理装置，该预处理装置与泵及多孔膜组 件连接，多孔膜渗透侧通过泵连接到低压反渗透膜组件，多孔膜另一端连接至原 湖水(6)的入口处，低压反渗透膜组件的另一端连接至管道式智能化预处理装 置的出口处，PLC系统按照图1所示接线连接好相关设备。所采用的湖水来自玄 武湖，所采用的滤网孔径为10目。
系统通电开始进水，初始时，进水口处压力PIC (4)读数为0.1MPa，出水 口处压力PIC (1)读数为0.09MPa，浊度DIC (2)为26,0NTU， TOC (3)为 4.0mg/L。此时，根据PLC自动控制系统调节调节阀1 6的开度调节阀1、 3 (A、 D)开启，调节阀2、 4 (B、 E)关闭，调节阀5 (F)开启并自动调至使 得絮凝剂FeCl3的加入量为5ml/min，调节阀6 (G)关闭。
所采用的多孔膜为市售19通道氧化铝陶瓷膜，孔径200nm，操作压力0.15MPa，膜面流速lm/s，过滤温度23°C，渗透通量为410 L.m^h—1，出水浊度 为0.08NTU， T0C为1.4mg/L，达到饮用水标准。
采用巻式低压反渗透膜对多孔膜处理出水进行深度净化处理，待处理的水采 用加压泵加压至0.7MPa进入低压反渗透膜系统，渗透通量为15LW2.11—1，被截 留的浓液60%循环。最终，经过低压反渗透的处理，体系中的二价离子去除率 达到99.5%，出水二价离子小于10mg/L，水质各项指标达到市售纯净水标准。
实施例2
按附图2所示，本实用新型包括管道式智能化预处理装置(如图l所示)、 多孔膜、低压反渗透三个单元组成。设备管路按照图2所示方式连接，其中，原 湖水(6)由泵输送至管道式智能化预处理装置，该预处理装置与泵及多孔膜组 件连接，多孔膜渗透侧通过泵连接到低压反渗透膜组件，多孔膜另一端连接至原 湖水(6)的入口处，低压反渗透膜组件的另一端连接至管道式智能化预处理装 置的出口处，PLC系统按照图1所示接线连接好相关设备。所采用的湖水来自玄 武湖，所采用的滤网孔径为30目。
系统通电开始进水，初始时，进水口处压力PIC (4)读数为0.2MPa，出水 口处压力PIC (1)读数为0.19MPa，浊度DIC (2)为23.0NTU， TOC (3)为 15.0mg/L。此时，根据PLC自动控制系统调节调节阀1 6的开度调节阀1、 3 (A、 D)开启，调节阀2、 4 (B、 E)关闭，调节阀5 (F)开启并自动调至使 得絮凝剂FeCl3的加入量为4ml/min，调节阀6(G)开启并调至使得氧化剂NaClO 的加入量为3ml/min。过滤一定周期(15天)后，当出水口处压力PIC (1)读 数降低为0.12MPa以下时，PLC自动开启调节阀2、 4 (B、 E)，并关闭调节阀1、 3 (A、 D)，正常运行，同时拆卸并清洁滤网。
所采用的多孔膜为市售37通道氧化铝陶瓷膜，孔径50nm，操作压力0.2MPa， 膜面流速0.2m/s，过滤温度24°C，渗透通量为210 L.m-2.h—、出水浊度为O.INTU， TOC为3.4mg/L，达到饮用水标准。
采用巻式低压反渗透膜对多孔膜处理出水进行深度净化处理，待处理的水采 用加压泵加压至l.OMPa进入低压反渗透膜系统，渗透通量为25L.m—^h—1，被截 留的浓液50%循环。最终，经过低压反渗透的处理，体系中的二价离子去除率达到99.5%，出水二价离子小于10mg/L，水质各项指标达到市售纯净水标准。 实施例3
按附图2所示，本实用新型包括管道式智能化预处理装置(如图l所示)、 多孔膜、低压反渗透三个单元组成。设备管路按照图2所示方式连接，其中，原 湖水(6)由泵输送至管道式智能化预处理装置，该预处理装置与泵及多孔膜组 件连接，多孔膜渗透侧通过泵连接到低压反渗透膜组件，多孔膜另一端连接至原 湖水(6)的入口处，低压反渗透膜组件的另一端连接至管道式智能化预处理装 置的出口处，PLC系统按照图1所示接线连接好相关设备。所采用的湖水来自太 湖，所采用的滤网孔径为80目。
系统通电开始进水，初始时，进水口处压力PIC (4)读数为0.2MPa，出水 口处压力PIC (1)读数为0.19MPa，浊度DIC (2)为31.0NTU， TOC (3)为 25.0mg/L。此时，根据PLC自动控制系统调节调节阀1 6的开度调节阀2、 4 (B、 E)开启，调节阀1、 3 (A、 D)关闭，调节阀5 (F)开启并自动调至使 得絮凝剂FeCl3的加入量为100ml/min，调节阀6 (G)开启并调至使得氧化剂 NaClO的加入量为80ml/min。过滤一定周期(12天)后，当出水口处压力PIC (1)读数降低为0.12MPa以下时，PLC自动开启调节阀1、 3 (A、 D)，并关闭 调节阀2、 4 (B、 E)，正常运行，同时拆卸并清洁滤网。
所采用的多孔膜为市售中空纤维有机膜，孔径500nm，操作压力0.05MPa， 膜面流速0.05m/s，过滤温度23°C，渗透通量为80 Lm—2.h—、出水浊度为O.INTU， TOC为3.6mg/L，达到饮用水标准。
采用巻式低压反渗透膜对多孔膜处理出水进行深度净化处理，待处理的水采 用加压泵加压至1.5MPa进入低压反渗透膜系统，渗透通量为30Iwn—2七—、被截 留的浓液40%循环。最终，经过低压反渗透的处理，体系中的二价离子去除率 达到99.5%，出水二价离子小于10mg/L，水质各项指标达到市售纯净水标准。
权利要求1、一种膜法湖水净化处理装置，其特征在于由管道式智能化预处理装置、多孔膜过滤装置和低压反渗透装置组成；其中所述的管道式智能化预处理装置由管道、压力传感仪表(1、4)、带有调节阀的分管、浊度传感仪表(2)、总有机碳(TOC)传感仪表(3)、药剂添加接口(H、I)、调节阀和PLC控制系统(5)组成，带有调节阀的分管的管道入口处安装压力传感仪表(4)，随后分成两路带有调节阀的分管，两路分管汇合后的管道上安装有压力传感仪表(1)、浊度传感仪表(2)总有机碳(TOC)传感仪表(3)和药剂添加接口(H、I)，药剂添加接口上装有调节阀(F、G)，以上仪表与调节阀之间采用PLC控制系统进行通讯操作。
2、 根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的带有调节阀的分管中内 置滤网，滤网位于两调节阀之间；滤网优选圆盘式不锈钢滤网，滤网孔径为4 400目，优选4 100目。
3、 根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的PLC控制系统由数据采 集部分和单元控制部分组成；所述的PLC控制系统中的数据采集部分是指系统 在线采集管道运行参数，参数为管道入口处压力、管道出口处压力、管道出口处 浊度和TOC值；所述的PLC控制系统中的单元控制部分是指系统根据采集到的 压力、浊度和TOC数据，运行预先编制设定的程序进行自动分析，并启动或调 整相应的阀门，以达到开启或关闭两路分管、调节加入絮凝剂和氧化剂的量，从 而实现智能化预处理。
4、 根据权利要求3所述的装置，其特征在于所述的絮凝剂为氯化铁、硫酸 亚铁或聚丙烯酰胺；所述的氧化剂为臭氧、双氧水或次氯酸钠。
5、 根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的多孔膜过滤装置由增压 泵(K)和多孔膜组件(L)组成，其中多孔膜组件的多孔膜为陶瓷膜、有机膜或金属 膜，多孔膜的孔径为5nm 15)im;低压反渗透装置由高压泵(M)和反渗透膜组件 (N)组成。
6、 根据权利要求5所述的装置，其特征在于所述多孔膜的膜孔径范围20 800跳
7、 根据权利要求3所述的装置，其特征在于湖水输入管道式智能化预处理 系统，管道入口和出口处压力为0.01 0.5MPa，絮凝剂加入量为lml/min 500ml/min，氧化剂加入量为lml/min 500ml/min。
8、 根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的多孔膜过滤过程工艺参 数为操作压力0.01 0.5MPa，膜面流速0.01 5m/s;所述的低压反渗透过程工艺 参数为操作压力0.5 2.5MPa，反渗透过程中被截留的浓液循环量控制为20 90 % 。
9、 根据权利要求8所述的工艺，其特征在所述的多孔膜过滤过程工艺参数 为操作压力为0.05 0.25MPa，膜面流速0.05 lm/s;所述的低压反渗透过程工 艺参数为操作压力为0.5 1.5MPa。
专利摘要本实用新型涉及一种湖水净化处理装置，尤其是涉及一种膜法湖水净化处理装置。其特征在于由管道式智能化预处理装置、多孔膜过滤装置和低压反渗透装置组成。本实用新型采用了膜集成技术对湖水进行后处理，出水水质及其稳定性均优于传统水处理方法，具有占地小、单位时间处理量大和自动化程度高的特点。
文档编号C02F9/04GK201245521SQ200820041079
公开日2009年5月27日 申请日期2008年7月29日 优先权日2008年7月29日
发明者徐南平, 李卫星, 邢卫红 申请人:南京工业大学