申请日2015.10.12
公开(公告)日2016.01.06
IPC分类号C02F1/44; B01D61/08; B01D61/12; B01D65/02
摘要
本发明提供一种双向流动的纳滤膜水处理系统及方法，系统包括水箱、膜组件和阀门组件，所述水箱通过所述阀门组件与所述膜组件相连接;其中：所述膜组件包括组件主体和汇聚管路，所述组件主体由若干个膜元件并列而成，所述膜元件两端分别设有进水管路和浓水管路;所述阀门组件与所述汇聚管路相连通。本发明通过采用双向流动的方式交替进行纳滤膜水处理，提高了纳滤膜元件的污染性能。
权利要求书
1.一种双向流动的纳滤膜水处理系统，其特征在于，包括水箱、膜组 件和阀门组件，所述水箱通过所述阀门组件与所述膜组件相连接;其中：
所述膜组件包括组件主体和汇聚管路，所述组件主体由若干个膜 元件并列而成，所述膜元件两端分别设有进水管路和浓水管路;
所述阀门组件与所述汇聚管路相连通。
2.根据权利要求1所述的双向流动的纳滤膜水处理系统，其特征在于， 还包括控制部，所述控制部与所述阀门组件相通讯。
3.根据权利要求1所述的双向流动的纳滤膜水处理系统，其特征在于， 所述进水管路和浓水管路均为一端封闭的管路。
4.根据权利要求1所述的双向流动的纳滤膜水处理系统，其特征在于， 所述膜元件包括壳体以及置于所述壳体内的主体;其中：
所述壳体的两端分别设有第一端板和第二端板;
所述主体内设有中心管，所述中心管的两端分别通过连接管连接 至所述第一端板和所述第二端板;
所述连接管的末端为产水端;
所述第一端板上设有第一水流口，所述第二端板上设有第二水流 口。
5.根据权利要求4所述的双向流动的纳滤膜水处理系统，其特征在于， 所述第一水流口和所述第二水流口分别汇集至所述进水管路和所述浓 水管路。
6.根据权利要求1所述的双向流动的纳滤膜水处理系统，其特征在于， 所述阀门组件包括进水阀组、浓水阀组、调节阀组、浓水回流阀、冲洗 水外排阀和气洗阀;其中：
所述进水阀组包括第一进水阀和第二进水阀;
所述浓水阀组包括第一浓水阀和第二进水阀;
所述调节阀组包括进水调压阀和浓水调节阀;
所述原水箱一方面经所述第一进水阀、所述第二进水阀分别与所 述进水管路、所述浓水管路相连通，另一方面还连接有气洗阀;
所述进水管路、所述浓水管路分别经所述第一浓水阀、所述第二 浓水阀连接至原水箱;
所述进水调压阀和所述浓水调节阀设于由所述第一浓水阀和所述 第二浓水阀引出的管路与原水箱之间。
7.一种双向流动的纳滤膜水处理方法，其特征在于，控制部通过控制 阀门组件中各阀门的开闭状态以及对应状态的时间，实现双向流动;具 体包括以下步骤：
第一方向的进水步骤：
开启第一进水阀、第一浓水阀、浓水回流阀、浓水调节阀和进水 调压阀;
关闭系统的阀第二进水阀、第二浓水阀、冲洗水外排阀和气洗阀;
原水箱经高压泵向膜组件供水，通过调节浓水调节阀和进水调压 阀的开启度，使进水压力控制在0.2～0.4Mpa之间，保持浓水回流阀、 浓水调节阀的开启度不变，在此状态下进行膜过滤4～6min;
第二方向的进水步骤：
继续保持浓水调节阀和进水调压阀的开启度不变;
开启第二进水阀、第二浓水阀和浓水回流阀;
关闭第一进水阀、第一浓水阀、冲洗水外排阀和气洗阀;
原水箱向膜组件供水，通过调节浓水调节阀和进水调压阀的开启 度，使进水压力控制在0.2～0.4Mpa之间，在此状态下进行膜过滤4～ 6min;
上述两个方向的进水步骤交替进行。
8.根据权利要求7所述的双向流动的纳滤膜水处理方法，其特征在于， 还包括定期进行的间歇气水冲洗步骤，所述间歇气水冲洗步骤具体为：
保持浓水调节阀和进水调压阀的开启度不变，以及在阀第一进水 阀和第一浓水阀开启的前提下：
关闭浓水回流阀，开启冲洗水外排阀，利用原水箱中的原水使各 膜元件表面产生的切向加速度来冲刷膜元件;
同时开启气洗阀，从气洗阀的进水口通入无油压缩空气，通过无 油压缩空气中压缩空气与水的混合震荡，冲走膜表面在过滤过程中形 成的污染物，冲洗时间为10～30s。
9.根据权利要求8所述的双向流动的纳滤膜水处理方法，其特征在于， 所述无油压缩空气中压缩空气与水的体积比为1:1～10:1。
说明书
一种双向流动的纳滤膜水处理系统及方法
技术领域
本发明涉及纳滤膜处理技术，具体涉及一种双向流动的纳滤膜水 处理系统及方法。
背景技术
反渗透(RO)技术的原理是原水在高压力的作用下通过反渗透膜， 水中的溶剂由高浓度向低浓度扩散从而达到分离、提纯、浓缩的目的。 纳滤技术是作为反渗透技术中分离出来的一种膜分离技术，属于低压 反渗透技术的延续和发展分支。
纳滤膜由于其所具有以下三个显著特征：
1)截留分子量为150～2000(介于反渗透膜和超滤膜之间);
2)对无机盐有一定的截留率(因为它的表面分离层是由聚电解质 所构成，对离子有静电相互作用);以及
3)超低压大通量(在超低压下(0.1Mpa)仍能工作，并有较大的 通量);
加之且纳滤膜在分离过程无任何化学反应，无需加热，无相转变， 不会破坏生物活性，不会改变风味、香味，因而被越来越广泛地应用 于饮用水的制备和食品、医药、生物工程、污染治理等行业中的各种 分离和浓缩提纯过程。
但是，纳滤膜处理技术普遍存在运行费用高(主要运行费用为高 压泵的电耗)、纳滤膜容易污染等缺点;而且传统纳滤工艺基本采用多 段串联的方式，显然，回收率越高则需串联的膜元件也越多，而且当 多段纳滤膜元件排列时，前一段的浓水作为下一段的进水，由于每段 纳滤膜元件的进水中都有一部分变成产水，因此从前到后各段的进水 流量会依次减少，含盐量会逐渐升高，所以为了保证正常的进水流量， 下一段的膜元件数量要比上一段的膜元件数量少。
还有，原水通过每只膜元件时都存在一定的压力损失，为了克服 流过每只膜元件所产生的相应的压力损失，传统纳滤工艺需要较大的 进水压力，相应地增加了运行电耗;而且由于进入下一只膜元件的水 的浓度会逐渐加大，在膜处理水平相当的前提下，膜元件的产水量会 依次降低;以及由于每一只膜元件的进水浓度和进水压力不同，使膜 元件整体受污染的程度增大。
此外，传统的纳滤工艺所用的膜元件不仅本身具有玻璃钢外壳， 而且在串联过程中，还需要将各膜元件装在压力容器内。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种双向流动的纳滤膜水处理系统及方法， 旨在使纳滤系统运行的工作压力得以降低的前提下，提高纳滤膜元件 在运行过程中的抗污染性能。
本发明采用的技术方案具体为：
一种双向流动的纳滤膜水处理系统，包括水箱、膜组件和阀门组 件，所述水箱通过所述阀门组件与所述膜组件相连接;其中：
所述膜组件包括组件主体和汇聚管路，所述组件主体由若干个膜 元件并列而成，所述膜元件两端分别设有进水管路和浓水管路;
所述阀门组件与所述汇聚管路相连通。
在上述双向流动的纳滤膜水处理系统中，还包括控制部，所述控 制部与所述阀门组件相通讯。
在上述双向流动的纳滤膜水处理系统中，所述进水管路和浓水管 路均为一端封闭的管路。
在上述双向流动的纳滤膜水处理系统中，所述膜元件包括壳体以 及置于所述壳体内的主体;其中：
所述壳体的两端分别设有第一端板和第二端板;
所述主体内设有中心管，所述中心管的两端分别通过连接管连接 至所述第一端板和所述第二端板;
所述连接管的末端为产水端;
所述第一端板上设有第一水流口，所述第二端板上设有第二水流 口。
在上述双向流动的纳滤膜水处理系统中，所述第一水流口和所述 第二水流口分别汇集至所述进水管路和所述浓水管路。
在上述双向流动的纳滤膜水处理系统中，所述阀门组件包括进水 阀组、浓水阀组、调节阀组、浓水回流阀、冲洗水外排阀和气洗阀; 其中：
所述进水阀组包括第一进水阀和第二进水阀;
所述浓水阀组包括第一浓水阀和第二进水阀;
所述调节阀组包括进水调压阀和浓水调节阀;
所述原水箱一方面经所述第一进水阀、所述第二进水阀分别与所 述进水管路、所述浓水管路相连通，另一方面还连接有气洗阀;
所述进水管路、所述浓水管路分别经所述第一浓水阀、所述第二 浓水阀连接至原水箱;
所述进水调压阀和所述浓水调节阀设于由所述第一浓水阀和所述 第二浓水阀引出的管路与原水箱之间。
一种双向流动的水处理方法，控制部通过控制阀门组件中各阀门 的开闭状态以及对应状态的时间，实现双向流动;具体包括以下步骤：
第一方向的进水步骤：
开启第一进水阀、第一浓水阀、浓水回流阀、浓水调节阀和进水 调压阀;
关闭系统的阀第二进水阀、第二浓水阀、冲洗水外排阀和气洗阀;
原水箱经高压泵向膜组件供水，通过调节浓水调节阀和进水调压 阀的开启度，使进水压力控制在0.2～0.4Mpa之间，保持浓水回流阀、 浓水调节阀的开启度不变，在此状态下进行膜过滤4～6min;
第二方向的进水步骤：
继续保持浓水调节阀和进水调压阀的开启度不变;
开启第二进水阀、第二浓水阀和浓水回流阀;
关闭第一进水阀、第一浓水阀、冲洗水外排阀和气洗阀;
原水箱向膜组件供水，通过调节浓水调节阀和进水调压阀的开启 度，使进水压力控制在0.2～0.4Mpa之间，在此状态下进行膜过滤4～ 6min;
上述两个方向的进水步骤交替进行。
在上述双向流动的水处理方法中，还包括定期进行的间歇气水冲 洗步骤，所述间歇气水冲洗步骤具体为：
保持浓水调节阀和进水调压阀的开启度不变的前提下，以及在阀 第一进水阀和第一浓水阀开启的前提下：
关闭浓水回流阀，开启冲洗水外排阀，利用原水箱中的原水使各 膜元件表面产生的切向加速度来冲刷膜元件;
同时开启气洗阀，从所述气洗阀的进水口通入无油压缩空气，通 过无油压缩空气中压缩空气与水的混合震荡作用，冲走膜表面在过滤 过程中形成的污染物，冲洗时间为10～30s。
在上述双向流动的水处理方法中，无油压缩空气中压缩空气与水 的体积比为1:1～10:1。
本发明产生的有益效果是：
本发明的纳滤膜元件通过改变传统纳滤膜元件的结构和工艺运行 方式，在不使用压力容器的条件下，保证每只滤膜元件的进水压力以 及进水浓度完全相同，同时不用克服串联模式下的压力损失，因此系 统可以在低压力的环境下运行;
同时，通过控制部控制阀门组件的开、闭以及间歇，实现了进水 和浓水的双向流动以及气水联合对膜元件进行冲刷清洗，降低了水处 理过程中对膜的污染、延长了膜元件的使用寿命，提高了膜元件的抗 污染性能;
在成本方面：在未增加任何附属设备的前提下，由于省去了压力 容器(无需将膜元件无需装入压力容器内)，节省了初期投入成本;由 于系统运行的工作压力得以降低，可相应降低配套管路对压力的要求， 降低了系统运行能耗;由于膜元件可以节省压力损失，因此进水泵的 扬程较低，可以省掉段间的增压泵，节省了运行费用;具体地：进水 压力0.35Mpa，较之于比传统串联膜元件处理工艺的进水压力0.6～1.0 Mpa(基本为最低运行压力)，减小了41.7～65%。
