一种苦咸水淡化处理中抑制膜结垢的方法及装置与流程

本发明涉及苦咸水淡化技术领域，具体为一种苦咸水淡化处理中抑制膜结垢的方法，尤其还涉及一种苦咸水淡化处理中抑制膜结垢的装置。

背景技术：

苦咸水是指碱度大于硬度的水，并含大量中性盐，ph值大于7的水。我国苦咸水主要分布在北方和东部沿海地区。苦咸水的淡化方法有：

①蒸馏法，蒸馏法就是把苦咸水或海水加热使之沸腾蒸发,再把蒸汽冷凝成淡水的过程。蒸馏法是最早采用的苦咸水淡化法,其主要优点是结构较简单、操作容易、所得淡水水质好。蒸馏法有许多种，如多效蒸发、多级闪蒸、压汽蒸馏、膜蒸馏等。

②电渗析法，电渗析法利用离子交换膜在电场作用下,分离盐水中的阴、阳离子，从而使淡水室中盐分浓度降低而得到淡水的一种膜分离技术。电渗析装置是利用离子在电场的作用下定向迁移，通过选择透过性的离子交换膜达到除盐目的。电渗析苦咸水淡化技术已比较成熟，具有工艺简单、除盐率高、制水成本低、操作方便、不污染环境等主要优点,但存在对水质要求较严格、需对原水进行预处理等缺点。

③反渗透法，反渗透是在浓溶液一边加上比自然渗透更高的压力，扭转自然渗透方向，把溶液中的离子压到半透膜的另一边，这与自然界的正常渗透过程相反，故称之为“反渗透”，这种装置称为反渗透装置。反渗透苦咸水淡化法可以从水中除去90％以上的溶解性盐类和99％以上的胶体微生物及有机物等。与其他水处理方法相比具有无相态变化、常温操作、设备简单、效益高、占地少、操作方便、能量消耗少、适应范围广、自动化程度高和出水质量好等优点。

常规反渗透法工艺流程是:原水→预处理系统→高压水泵→反渗透膜组件→净化水。其中预处理系统视原水的水质情况和出水要求可采取粗滤、活性炭吸附、精滤等,精滤必不可少,是为了保护反渗透膜、延长其使用寿命而设立的,另外,复合膜对水中的游离氯非常敏感,因而预处理系统中通常都配备活性炭吸附。

反渗透系统由于淡化系统采用反渗透复合膜,对氯的耐受程度只有1000mg/(l*h),而过滤器出水通常含余氯0.1-1.0mg/l,故需在过滤器出水中加入亚硫酸氢钠(3mg/l还原水中余氯，使游离氯含量＜0.1mg/l,满足反渗透装置的进水要求。另外，原水中ca²⁺、so4^2-、mg²⁺、ba²⁺、sr²⁺等离子含量较高，在反渗透脱盐过程中极易形成难溶组分沉积于反渗透膜表面,造成装置性能下降。因此采用阻垢剂六偏磷酸钠作为阻垢分散剂flocon260(27mg/l),必要时配合加入盐酸(30％盐酸)可有效防止膜内碳酸钙、硫酸钙、钡等各种难溶盐类的结垢,并防止铁铝氧化物及其他污染物的沉积。

现有的反渗透淡化苦咸水时，直接将阻垢剂与预处理后的原水进行混合，在经过反渗透膜过滤。这种方式虽然抑制了膜结垢，但浪费了大量的阻垢剂，且仅有抑制效果，无法清除膜上已结垢的粘附物，更换反渗透膜的频率较高。因此，我们提出一种苦咸水淡化处理中抑制膜结垢的方法及装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种苦咸水淡化处理中抑制膜结垢的方法及装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种苦咸水淡化处理中抑制膜结垢的方法，包括以下步骤：

s1、对苦咸水进行预处理：通过混凝过滤除去苦咸水中的胶体、悬浮杂志、降低浊度；选用fecl3作为混凝剂，投加量为1.0-2.5mg/l；经混合器混合后，再经过机械过滤器过滤，使得出水水质的污染指数＜5，且浊度＜1；

s2、加药消除余氯：通过计量泵泵入1.5-3.0mg/l的亚硫酸氢钠，使得苦咸水中的余氯与亚硫酸氢钠发生反应，形成中性盐；控制苦咸水的ph值在7.0-7.5范围之间，并控制游离的氯＜0.1mg/l；

s3、保安过滤：在苦咸水淡化装置的高压泵之前设置一组过滤精度为10μm的保安过滤器，用于保护高压泵以及膜元件的安全运行；

s4、加设保安过滤及管路：在膜组件的内侧加设两组精度分别为10μm和5μm的保安过滤滤芯，精度为5μm的保安过滤滤芯套在精度为10μm的保安过滤滤芯的外侧，在这两个保安过滤滤芯之间设置一螺旋分布的管路；该管路的表面开设有直径0.1-0.2mm的微孔；

s5、泵入阻垢剂：将s4中的管路一端延伸出反渗透膜组件的外壳，并连通一脉冲泵，在脉冲泵的入水口上通过换向阀连通有两个水管，这两个水管的一端分别连通在阻垢剂的储液箱以及盐酸的储液箱上，在淡化处理时，通过脉冲泵脉冲式泵入阻垢剂，介于两组保安过滤滤芯之间形成震荡式水膜，防止浓缩液中的易结垢离子穿过保安过滤滤芯形成水垢与反渗透膜接触；起到抑制膜结垢的作用；

s6、泵入盐酸：根据苦咸水淡化处理过程中浓缩液的浓度大小，每隔30-45分钟，调整换向阀换向，并向管路中泵入盐酸溶液保持3-5分钟，通过盐酸溶液分别处理已凝结的水垢，并抑制膜结垢。

优选的，所述s5中的阻垢剂设置为浓度27mg/l的六偏磷酸钠阻垢剂，所述s6中的盐酸溶液为含量30％的稀盐酸。

优选的，所述脉冲泵的最小脉冲压力输出为反渗透压压力的1.05倍，且脉冲泵的最大脉冲压力输出为反渗透压压力的1.15倍。

优选的，所述脉冲泵还可以替换为稳压泵，该稳压泵的输出压力为反渗透压的1.10倍。

本发明还提供了一种苦咸水淡化处理中抑制膜结垢的装置，包括：

电磁换向阀，所述电磁换向阀的两个入口分别通过防腐蚀水管连通有阻垢剂存储箱和盐酸存储箱，所述电磁换向阀的出口连通有脉冲泵；

反渗透膜过滤器，所述反渗透膜过滤器包括有壳体，所述壳体的内部安装有反渗透膜组件、外保安过滤滤芯和内保安过滤滤芯，所述反渗透膜组件设置在外保安过滤滤芯的外侧，所述外保安过滤滤芯和内保安过滤滤芯之间还设置有两端固定连接在壳体上的支撑杆，所述支撑杆上固定连接有螺旋管路，且螺旋管路的表面上设置有微孔；

所述脉冲泵的出口连接有连通管，所述连通管的一端贯穿于壳体并与螺旋管路的一端连通。

优选的，还包括有预处理箱，所述预处理箱的一侧连通有保安过滤器，所述保安过滤器的出口连通有高压泵，所述高压泵的一端通过原水进水管与反渗透膜过滤器连通。

优选的，所述反渗透膜过滤器的内部中心还安装有支撑筒，所述支撑筒的表面上开设有透水孔。

优选的，所述反渗透膜过滤器的一端连接有浓缩液排出管，且反渗透膜过滤器的一侧连通有净水排出管。

优选的，所述微孔的直径设置为0.1-0.2mm。

优选的，所述保安过滤器的过滤精度设置为10μm或5μm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明直接在反渗透膜组件的内侧设置两组保安过滤滤芯，并在两组保安过滤滤芯之间安装螺旋管路，在使用时，通过向螺旋管路中注入阻垢剂，直接抵达反渗透膜组件的表面处，形成阻垢剂层结构，提高了膜结垢的抑制效果；且利用换向电磁阀，可以在规定时间内注入盐酸，对已结垢的表面除垢，且可以进一步抑制膜结垢，提高反渗透膜的使用时间。本发明在设计时，还采用脉冲泵作为阻垢剂的输送泵，利用脉冲力可以打乱反渗透压形成的稳定流速，形成紊乱的流速层，不易形成结垢，提高抑制膜结垢的效果。

附图说明

图1为本发明苦咸水淡化处理中抑制膜结垢的方法的流程图；

图2为本发明苦咸水淡化处理中抑制膜结垢的装置的结构示意图；

图3为本发明反渗透膜过滤器的内部结构示意图；

图4为本发明螺旋管路的结构结构示意图。

图中：1、预处理箱；2、保安过滤器；3、高压泵；4、反渗透膜过滤器；5、阻垢剂存储箱；6、盐酸存储箱；7、防腐蚀水管；8、电磁换向阀；9、脉冲泵；10、连通管；11、原水进水管；12、浓缩液排出管；13、净水排出管；401、壳体；402、反渗透膜组件；403、外保安过滤滤芯；404、内保安过滤滤芯；405、支撑筒；406、透水孔；407、支撑杆；408、螺旋管路；409、微孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：

一种苦咸水淡化处理中抑制膜结垢的方法，包括以下步骤：

s1、对苦咸水进行预处理：通过混凝过滤除去苦咸水中的胶体、悬浮杂志、降低浊度；选用fecl3作为混凝剂，投加量为1.0-2.5mg/l；经混合器混合后，再经过机械过滤器过滤，使得出水水质的污染指数＜5，且浊度＜1；

s2、加药消除余氯：通过计量泵泵入1.5-3.0mg/l的亚硫酸氢钠，使得苦咸水中的余氯与亚硫酸氢钠发生反应，形成中性盐；控制苦咸水的ph值在7.0-7.5范围之间，并控制游离的氯＜0.1mg/l；

s3、保安过滤：在苦咸水淡化装置的高压泵之前设置一组过滤精度为10μm的保安过滤器，用于保护高压泵以及膜元件的安全运行；

s4、加设保安过滤及管路：在膜组件的内侧加设两组精度分别为10μm和5μm的保安过滤滤芯，精度为5μm的保安过滤滤芯套在精度为10μm的保安过滤滤芯的外侧，在这两个保安过滤滤芯之间设置一螺旋分布的管路；该管路的表面开设有直径0.1-0.2mm的微孔；

s5、泵入阻垢剂：将s4中的管路一端延伸出反渗透膜组件的外壳，并连通一脉冲泵，在脉冲泵的入水口上通过换向阀连通有两个水管，这两个水管的一端分别连通在阻垢剂的储液箱以及盐酸的储液箱上，在淡化处理时，通过脉冲泵脉冲式泵入阻垢剂，介于两组保安过滤滤芯之间形成震荡式水膜，防止浓缩液中的易结垢离子穿过保安过滤滤芯形成水垢与反渗透膜接触；起到抑制膜结垢的作用；

s6、泵入盐酸：根据苦咸水淡化处理过程中浓缩液的浓度大小，每隔30-45分钟，调整换向阀换向，并向管路中泵入盐酸溶液保持3-5分钟，通过盐酸溶液分别处理已凝结的水垢，并抑制膜结垢。

所述s5中的阻垢剂设置为浓度27mg/l的六偏磷酸钠阻垢剂，所述s6中的盐酸溶液为含量30％的稀盐酸。所述脉冲泵的最小脉冲压力输出为反渗透压压力的1.05倍，且脉冲泵的最大脉冲压力输出为反渗透压压力的1.15倍。

请参阅图2-4，本发明一种苦咸水淡化处理中抑制膜结垢的装置，包括：

电磁换向阀8，所述电磁换向阀8的两个入口分别通过防腐蚀水管7连通有阻垢剂存储箱5和盐酸存储箱6，所述电磁换向阀8的出口连通有脉冲泵9；

反渗透膜过滤器4，所述反渗透膜过滤器4包括有壳体401，所述壳体401的内部安装有反渗透膜组件402、外保安过滤滤芯403和内保安过滤滤芯404，所述反渗透膜组件402设置在外保安过滤滤芯403的外侧，所述外保安过滤滤芯403和内保安过滤滤芯404之间还设置有两端固定连接在壳体401上的支撑杆407，所述支撑杆407上固定连接有螺旋管路408，且螺旋管路408的表面上设置有微孔409；

所述脉冲泵9的出口连接有连通管10，所述连通管10的一端贯穿于壳体401并与螺旋管路408的一端连通。

还包括有预处理箱1，所述预处理箱1的一侧连通有保安过滤器2，所述保安过滤器2的出口连通有高压泵3，所述高压泵3的一端通过原水进水管11与反渗透膜过滤器4连通。所述反渗透膜过滤器4的内部中心还安装有支撑筒405，所述支撑筒405的表面上开设有透水孔406。所述反渗透膜过滤器4的一端连接有浓缩液排出管12，且反渗透膜过滤器4的一侧连通有净水排出管13。所述微孔409的直径设置为0.1-0.2mm。所述保安过滤器2的过滤精度设置为10μm。

实施例2

与实施例1不同的是，将实施例1中的脉冲泵9，替换为稳压泵，该稳压泵的输出压力为反渗透压的1.10倍。同时将所述保安过滤器2的过滤精度设置为5μm。改变脉冲泵9的设计，利用稳压泵持续输出，形成稳定的水膜，与渗透压的压力方向垂直，在浓缩液浓度较大时，可以采用这种方式。

实施例3

与实施例1不同的是，无需将阻垢剂和盐酸分开注入，向阻垢剂中直接加入盐酸，混合后，同时利用脉冲泵泵入到螺旋管路408中。

综上所述：本发明改变了传统的直接将阻垢剂与原水混合的方式，在使用时，通过向螺旋管路中注入阻垢剂，直接抵达反渗透膜组件的表面处，形成阻垢剂层结构，提高了膜结垢的抑制效果；且利用换向电磁阀，可以在规定时间内注入盐酸，对已结垢的表面除垢，且可以进一步抑制膜结垢，提高反渗透膜的使用时间。本发明在设计时，还采用脉冲泵作为阻垢剂的输送泵，利用脉冲力可以打乱反渗透压形成的稳定流速，形成紊乱的流速层，不易形成结垢，提高抑制膜结垢的效果。

本发明中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。