采用分置式反渗透膜堆系统进行海水淡化与水处理的方法与流程

本发明涉及反渗透海水淡化与水处理方法，尤其涉及一种采用分置式反渗透膜堆系统进行海水淡化与水处理的方法。

背景技术：

1、在海水淡化与水处理中，反渗透被认为是一种先进有效的技术。然而，在反渗透系统的运行过程中，不可避免地存在膜污染问题，成为制约其应用的瓶颈。膜污染不仅会降低产水量和产水水质，还会增加操作压力，致使水处理成本增加。当膜污染导致反渗透系统无法满足生产使用需求时，需要根据产水量衰减和压差升高的情况，及时地对反渗透系统进行有效的清洗维护。

2、常规反渗透膜清洗工艺主要分为物理清洗和化学清洗两种。物理清洗技术中最为常见的是正向水冲洗和逆向水冲洗，这两种清洗方式对污染严重的反渗透膜的恢复效果有限，往往达不到较为理想的效果。化学清洗技术在清洗液中加入具有特定功效的化学药剂，对受污染膜进行循环清洗或浸泡，以去除膜表面的污染物，反渗透膜性能恢复效果较好，但化学药剂的使用增加了运行成本且对环境造成了污染。

3、在海水淡化与水处理反渗透系统中，生物污染和胶体污染是膜污染的最大来源，也是最难解决的问题。反渗透系统中约60％以上的产水下降故障是由生物污染和胶体污染引起的。然而，由于反渗透预处理环节无法去除水中所有的杂质，反渗透给水中始终会残留部分颗粒物、有机物和营养盐，这使得生物污染和胶体污染通常只发生在反渗透膜堆系统的第一支膜表面，非常有必要根据膜污染的实际发生点位进行精准预防与清洗。

4、针对反渗透膜堆系统，由于常规反渗透膜堆系统采用的是一体式布置方式，当系统运行一段时间需要进行膜清洗时，每次清洗只能采取整个膜堆全部膜组件同时清洗的粗放方式，存在浪费时间、操作繁琐、能效低下等问题，无形中增加了系统制水成本。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种膜系统性能恢复快速简便、精准高效、绿色环保、经济实用的采用分置式反渗透膜堆系统进行海水淡化与水处理的方法。

2、本发明的采用分置式反渗透膜堆系统进行海水淡化与水处理的方法，包括以下步骤：

3、步骤一、构建分置式反渗透膜堆系统，所述的分置式反渗透膜堆系统包括原水箱，所述的原水箱通过原水进水管依次连接给水泵、第一阀门以及多个单芯反渗透膜组件的单芯进水端口，多个所述的单芯反渗透膜组件的单芯产水端口与安装有第五阀门的前端淡水管的进水口相连，多个所述的单芯反渗透膜组件的单芯浓水端口通过段间浓水管依次连接第二阀门以及多个多芯反渗透膜组件的多芯进水端口，所述的多个多芯反渗透膜组件的多芯产水端口与后端淡水管的进水口相连，所述的多个多芯反渗透膜组件的多芯浓水端口与安装有第三阀门的后端浓水管的进水口相连；清洗水箱通过清洗进水管依次与溶气泵、第四阀门以及多个单芯反渗透膜组件的单芯浓水端口连接，设置有第七阀门的清洗进气管的出口与溶气泵的进气口连通，安装有第六阀门的清洗透液管的进水口与多个所述的单芯反渗透膜组件的单芯产水端口连通，安装有第八阀门的清洗排污管的进水口与多个单芯反渗透膜组件的单芯进水端口连通；所述的单芯反渗透膜组件内部装填有单支反渗透膜；所述的多芯反渗透膜组件内部装填有多支反渗透膜；

4、步骤二、对分置式反渗透膜堆系统交替执行过滤模式操作控制和反洗模式操作控制；其中过滤模式操作控制的过程如下：

5、关闭分置式反渗透膜堆系统中所有阀门，原水箱中的原水输入给水泵，开启第一阀门后依次经原水进水管、多个单芯反渗透膜组件的单芯进水端口分别输入各个单芯反渗透膜组件，每个单芯反渗透膜组件产出的前端浓水流入段间浓水管，开启第二阀门后通过各个多芯反渗透膜组件的多芯进水端口输入多芯反渗透膜组件，各个单芯反渗透膜组件产出的低电导淡水通过多个单芯反渗透膜组件的单芯产水端口流入前端淡水管，开启第五阀门后低电导淡水排出系统供给用户；各个多芯反渗透膜组件产出的浓水通过多芯反渗透膜组件后流入后端浓水管，开启第三阀门后排出系统进行后续处置；各个多芯反渗透膜组件产出的高电导淡水经多芯反渗透膜组件的多芯产水端口流入后端淡水管并排出系统供给用户；

6、所述的反洗模式操作控制过程如下：关闭过滤模式中所有开启的阀门，开启第七阀门、溶气泵、第四阀门、第八阀门以及第六阀门，气源通过清洗进气管送入溶气泵；清洗水箱中的清洗水经清洗进水管输入溶气泵，气源和清洗水混合后的溶气水经过第四阀门以及多个所述的单芯反渗透膜组件的单芯浓水端口后输入单芯反渗透膜组件，各个单芯反渗透膜组件产出的清洗废液流入清洗排污管，经过第八阀门后排出系统进行后续处置，多个单芯反渗透膜组件产出的清洗渗透液通过各个单芯反渗透膜组件的单芯产水端口流入清洗透液管，并经过第六阀门后排出系统进行后续处置。

7、本发明的有益效果是：

8、1.本发明方法将常规一体式反渗透膜堆系统中的首支反渗透膜组件与其它反渗透膜组件进行了分别组堆，将遭受膜污染最严重的首支膜组件单独组合成前堆，将遭受膜污染较轻的其它膜组件组合成后堆，这种布置方式利于反渗透膜清洗过程的精准高效实施；

9、2.本发明方法为清洗需求最频繁的首支反渗透膜组件组成的前堆专门配置了溶气水清洗系统，摒弃了常规一体式反渗透膜堆系统每次整个膜堆全部膜组件同时清洗的粗放方式，系统停机维护时间明显缩短，操作方式快速简便；

10、3.本发明方法为清洗需求量最大的首支反渗透膜组件组成的前堆专门设置了溶气水清洗系统，可利用溶气水中携带的微纳米气泡对首支反渗透膜进行有效清洗，清洗过程无需投加化学药剂，具有绿色环保的优势；

11、4.本发明方法将常规一体式反渗透膜堆系统中的首支反渗透膜组件与其它反渗透膜组件进行了分别组堆，清洗过程能耗物耗显著降低、方便操作管理，具有经济实用的特点。

12、5.本发明方法将常规一体式反渗透膜堆系统中的首支反渗透膜组件与其它反渗透膜组件进行了分别组堆，反渗透系统生产的淡水也进行了分堆分质收集，有利于淡化水的分质利用。

技术特征：

1.采用分置式反渗透膜堆系统进行海水淡化与水处理的方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的采用分置式反渗透膜堆系统进行海水淡化与水处理的方法，其特征在于：所述的单芯反渗透膜组件以轴向垂直方式布置，多芯反渗透膜组件以轴向水平方式布置。

3.根据权利要求1或者2所述的采用分置式反渗透膜堆系统进行海水淡化与水处理的方法，其特征在于：所述清洗进气管吸入的气源为空气、二氧化碳气或者氮气中的一种。

技术总结
本发明公开了采用分置式反渗透膜堆系统进行海水淡化与水处理的方法，包括步骤为：所述的分置式反渗透膜堆系统包括原水箱、给水泵、多个单芯反渗透膜组件、多个多芯反渗透膜组件、清洗水箱、溶气泵、相关管路及阀门；所述的单芯反渗透膜组件以轴向垂直方式布置组成前堆，多芯反渗透膜组件以轴向水平方式布置组成后堆；分置式反渗透膜堆系统交替执行过滤操作模式和反洗操作模式；系统过滤操作模式下前堆产出低电导淡水、后堆产出高电导淡水；系统反洗模式下采用溶气水生成的微纳米气泡对易受污染的前堆反渗透膜组件进行高效均匀的无药剂绿色清洗。采用本发明方法膜系统性能恢复快速简便、精准高效、绿色环保、经济实用。

技术研发人员：吴水波,韩克鑫,王敏,王可宁
受保护的技术使用者：自然资源部天津海水淡化与综合利用研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13