申请日2010.09.20
公开(公告)日2012.05.23
IPC分类号C02F9/08; C02F1/44; C02F1/32; C02F1/469; C02F1/28
摘要
本发明涉及一种移动式工业废水深度处理试验装置，主要由预处理模块单元，陶瓷膜超滤微滤模块单元，纳滤模块单元，反渗透模块单元，电渗析模块单元和自动控制系统单元等设备构件组成;通过管线将各设备连接并安装在40ft(12.192m)集装箱内，全部设备与集装箱底部固定，使得试验装置与集装箱浑然一体;该装置基本包含了目前所有的膜法深度处理等技术，而且每个模块都可以单独运行又可以任意组合，可以根据不同的进水水质，选择不同的工艺流程，实现多种工艺流程的试验优选，而且操作方便、运行参数可靠。
权利要求书
1.一种移动式工业废水深度处理试验装置，其特征在于：装置主 体由以下模块设备构件结构组成：
A、预处理模块：原水水箱(12)、进水泵(23)、加药系统(34)、 机械过滤器(1)、活性炭过滤器(2)、袋式过滤器(3)、精密过滤器(4)、 紫外线杀菌器(5)、中间水箱(13);
B、陶瓷膜超滤微滤模块：陶瓷膜过滤器(6)、超滤设备(7)、微 滤设备(8)、陶瓷膜超滤微滤产水水箱(14)、反洗泵(28)、陶瓷膜超 滤微滤化学清洗箱(19)、陶瓷膜超滤微滤化学清洗泵(29);
C、纳滤模块：第一高压泵(25)、第一加药系统(35)、纳滤设备 (9)、纳滤反渗透产水水箱(15)、纳滤反渗透产水输送泵(32)、纳滤 反渗透化学清洗箱(20)、纳滤反渗透化学清洗泵(30);
D、反渗透模块：第二高压泵(26)、第二加药系统(36)、反渗透 设备(10);
E、电渗析模块：包括电渗析进水泵(27)、电渗析设备(11)、电 渗析浓水水箱(18)、电渗析浓水输送泵(33)、电渗析化学清洗箱(21)、 电渗析化学清洗泵(31);
F、自动控制模块：工艺模块控制(201)、水质数据采集(202)、 PLC(203)、上位机(204)、组态程序(205)、数据分析(206)、预处 理模块控制(207)、陶瓷膜超滤微滤模块控制(208)、纳滤模块控制 (209)、反渗透模块控制(210)、电渗析模块控制(211);
本装置采用模块化设计，预处理模块(A)，陶瓷膜超滤微滤模块(B)， 纳滤模块(C)，反渗透模块(D)，电渗析模块(E)和自动控制模块(F) 的所有模块设备构件结构组成全部安装在40ft标准集装箱内;为确保 本试验装置在移动、运输、运行中的安全性，采取各个模块中的设备构 件重心与集装箱重心保持均衡、分配均匀的原则，将全部设备与集装箱 底部固定，使得试验装置与集装箱组成一体;每个模块或者单独运行， 或者将多个模块或设备构件串联或并联运行，根据不同的进水水质，选 择不同的处理工艺，从而实现多种处理工艺流程的试验验证和优选评 价。
2.权利要求1所述的试验装置，特征为，在预处理模块(A)中， 将被处理的工业废水通过进水管(22)进入到原水水箱(12)，由进水 泵(23)增压依次通过进水流量调节阀门(48)、进水流量计(37)、机 械过滤器(1)、活性炭过滤器(2)、袋式过滤器(3)、精密过滤器(4) 和紫外线杀菌器(5)处理后进入到中间水箱(13)等待进入陶瓷膜超 滤微滤模块(B)单元的深度处理。
3.权利要求1所述的试验装置，特征为，预处理模块(A)单元的 产水通过增压泵(24)、第一进水流量调节阀门(49)、第一流量计(38) 进入陶瓷膜过滤器(6)运行处理、产水进入陶瓷膜超滤微滤产水水箱 (14)等待纳滤模块(C)单元的进一步深度处理。
4.权利要求1所述的装置;特征为，预处理模块(A)单元的产水 通过增压泵(24)、第一进水流量调节阀门(49)、第一流量计(38)进 入超滤设备(7)运行处理、产水进入陶瓷膜超滤微滤产水水箱(14) 等待纳滤模块(C)单元的进一步深度处理。
5.权利要求1所述的装置，特征为，预处理模块(A)单元的产水 通过增压泵(24)、第一进水流量调节阀门(49)、第一流量计(38)进 入微滤设备(8)运行处理、产水进入陶瓷膜超滤微滤产水水箱(14) 等待纳滤模块(C)单元的进一步深度处理。
6.权利要求3所述的装置，特征为，在陶瓷膜超滤微滤模块(B) 单元中，陶瓷膜超滤微滤产水箱(14)、通过反洗泵(28)、第二进水 流量调节阀门(50)、第二流量计(39)进入到陶瓷膜过滤器(6) 对膜组件进行反冲洗，排放水经过反冲洗排放阀门(65)排放。
7.权利要求4所述的装置，特征为，在陶瓷膜超滤微滤模块(B) 单元中，陶瓷膜超滤微滤产水水箱(14)、通过反洗泵(28)、第二进 水流量调节阀门(50)、第二流量计(39)进入到超滤设备(7)对膜 组件进行反冲洗，排放水经过反冲洗排放阀门(65)排放。
8.权利要求5所述的装置，特征为，在陶瓷膜超滤微滤模块(B) 单元中，陶瓷膜超滤微滤产水水箱(14)、通过反洗泵(28)、第二进 水流量调节阀门(50)、第二流量计(39)进入到微滤设备(8)对膜 组件进行反冲洗，排放水经过反冲洗排放阀门(65)排放。
9.权利要求3所述的装置，特征为，在陶瓷膜超滤微滤模块(B) 单元中，化学清洗溶液由陶瓷膜超滤微滤化学清洗泵(29)、进入到 陶瓷膜过滤器(6)对膜组件进行化学清洗、清洗溶液由化学清洗回 流阀门(67)返回到化学清洗箱(19)循环。
10.权利要求4所述的装置，特征为，在陶瓷膜超滤微滤模块(B) 单元中，化学清洗溶液由陶瓷膜超滤微滤化学清洗泵(29)、进入到 超滤设备(7)对膜组件进行化学清洗、清洗溶液由化学清洗回流阀 门(67)返回到化学清洗箱(19)循环。
11.权利要求5所述的装置，特征为，在陶瓷膜超滤微滤模块(B) 单元中，化学清洗溶液由陶瓷膜超滤微滤化学清洗泵(29)、进入到 微滤设备(8)对膜组件进行化学清洗、清洗溶液由化学清洗回流阀 门(67)返回到化学清洗箱(19)循环。
12.权利要求1所述的装置，特征为，在纳滤模块(C)单元中， 陶瓷膜超滤微滤产水箱(14)通过管线进入第一高压泵(25)、纳滤 进水流量调节阀门(51)、在第一加药系统(35)中添加阻垢剂进入 纳滤设备(9)运行处理，产水进入纳滤反渗透产水箱(15)，浓水进 入纳滤浓水箱(16)中，产水通过纳滤反渗透产水输送泵(32)流量 调节阀门(63)输送到用水点，浓水等待反渗透模块(D)单元的进 一步深度处理或者直接排放。
13.权利要求1所述的装置，特征为，在反渗透模块(D)单元 中，纳滤浓水通过管线进入第二高压泵(26)、反渗透进水流量调节 阀门(54)、在第二加药系统(36)中添加阻垢剂进入反渗透设备(10) 运行处理，产水进入到纳滤反渗透产水水箱(15)、浓水进入反渗透 浓水水箱(17)，浓水等待电渗析模块(E)单元的进一步深度处理或 者直接排放。
14.权利要求1所述的装置，特征为，在电渗析模块(E)单元 中，反渗透浓水通过管线进入电渗析增压泵(27)增压、通过第三进 水流量调节阀门(57)、进入电渗析设备(11)运行处理，产水回到 陶瓷膜超滤微滤产水水箱(14)，浓水进入电渗透浓水水箱(18)，浓 水经过电渗透浓水输送泵(33)、第四流量调节阀门(62)输送到指 定地点处理或者直接排放。
15.权利要求12所述的装置，特征为，在纳滤模块(C)单元中， 化学清洗溶液通过管线由纳滤反渗透化学清洗泵(30)进入纳滤设备 (9)对膜组件进行化学清洗，清洗溶液由管路返回到纳滤反渗透化 学清洗箱(20)中进行循环。
16.权利要求13所述的装置，特征为，在反渗透模块(D)单 元中，化学清洗溶液通过管线由纳滤反渗透化学清洗泵(30)进入到 反渗透设备(10)对膜组件进行化学清洗，清洗溶液由管路返回到纳 滤反渗透化学清洗箱(20)中进行循环。
17.权利要求14所述的装置，特征为，在电渗析模块(E)单 元中，化学清洗溶液通过管线由电渗析化学清洗泵(31)、流量调节 阀门(60)、电渗析化学清洗流量计(47)进入到电渗析设备(11) 对膜组件进行化学清洗，清洗溶液由管路返回到电渗析化学清洗箱 (21)中进行循环。
说明书
一种移动式工业废水深度处理试验装置
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，涉及一种移动式工业废水深度处理试 验装置，具体地说是利用移动式试验装置，在工厂企业废水处理现场进行 模拟实现工程的一些运行方式、运行条件、运行参数等进行连续性的膜性 能试验，通过对采集到的试验数据分析，可以做到对处理工艺的筛选，优 化出膜在不同运行条件下的工艺参数，给出膜污染形成的原因与膜性能恢 复方法的工业废水深度处理试验装置。
背景技术
近年来，国家对节能减排，特别是对工业废水处理的重视程度提到了 前所未有的高度。我国工业随着国民经济的发展，生产能力不断提高，企 业规模不断扩大，废水产生量和废水排放量也随之增加，企业仅仅做到废 水处理的达标排放是远远不够的。必须大力推进废水的深度处理和再生水 的有效利用。
随着科学技术的进步与突破，膜分离技术在工业废水深度处理及回用 中发挥着极其重要的作用。但是，工业废水往往排放量大、污染物种类多、 污染物的浓度高、PH值变化大、所含污染物成分复杂、具有较强的酸碱 性、危害严重。因此，在工业废水深度处理中，对于处理工艺、膜组件、 膜材质和运行状况的选择上就显得尤为重要。现在，市场上大量的反渗透 膜组件，大多数都对溶盐有较高的脱除率，已成功应用于海水、苦咸水脱 盐中，并且成为21世纪淡化领域中的主导技术。然而，对于工业废水中 所含有机物，特别是对各种低分子量有机物的脱除情况所知甚少，在一些 复杂的工业废水中还常有组分间的相互干扰和膜污染加剧等问题的出现。 另外，我国膜分离技术在工业废水深度处理及回用中的应用刚刚起步，相 关技术资料的积累尚不充分，回用水的目的各异，回用水水质标准和选择 处理工艺也各不相同，任何一种单一的水处理技术都难以达到回用水的水 质要求。目前，在工业废水深度处理及回用水工程设计中，工程公司大多 根据实验室小试获得的一些运行数据进行实际工程的设计。由于实验室实 验条件的限制，无法用原水模拟实际工程中的一些运行条件进行连续性的 运行试验与验证，常常造成工程设计参数与实际运行数据的差异，结果出 现在预处理工艺、膜通量、膜材质和运行方式的选择不合理，造成膜组件 性能快速下降，膜污染加重，使得一些工程项目无法正常运行，给企业造 成重大经济损失。一种移动式工业废水深度处理试验装置，不仅可以将膜 分离技术与其它分离技术集成起来，各尽所长，还可以在现场通过原水模 拟实际工程中的一些运行方式、运行条件、运行参数等进行连续性的膜性 能试验，通过对实验数据的分析，可以做到对处理工艺的筛选，优化出膜 在不同运行条件下的工艺参数，给出膜污染形成的原因与膜性能恢复的方 法，为企业和工程公司在决策、工程设计中提供可靠的技术依据，可以降 低或避免企业的投资风险，为企业创造最好的经济效益和社会效益贡献一 份力量。
发明内容
本发明采用模块化设计，它主要由预处理模块单元A;滤模块单元B; 纳滤模块单元C;反渗透模块单元D;电渗析模块单元E;自动控制模块 单元F等组成并安装在40ft集装箱内。为确保试验装置在运输中的安全 性，采取各个模块单元中的设备重心与集装箱重心保持一致的原则，将全 部设备与集装箱底部固定，使得试验装置与集装箱浑然一体。每个模块单 元可以单独运行，又可以将多个模块单元设备构件串联或并联运行，这样 就可以根据不同的进水水质，选择不同的工艺流程，并且可以实现多种工 艺流程的试验和验证。其中自动控制模块单元F中的PLC程序控制器是 整个试验装置工艺流程时序关系和逻辑关系的信息处理中心，在试验装置 工艺管线和电气控制线路不变的情况下，通过修改PLC的运行程序就可 以调整每个模块单元的相关运行顺序、逻辑关系和运行参数，根据采集到 的各种运行参数，给出工业废水深度处理最佳工艺流程和最佳设计方案。
本发明涉及到的预处理模块A单元，处理废水量为每小时2吨，主 要由水箱、增压泵、加药系统、机械过滤器、活性炭过滤器、袋式过滤器、 精密过滤器、紫外线杀菌器、自动控制和管件阀门等组成。在预处理模块 A单元中泵、阀的启动顺序是由可编程序控制器自动实现的，可以使泵、 阀启停同步或切换。当机械过滤器和活性炭过滤器截留的悬浮物杂质到一 定程度或进、出口压差在0.05～0.07MPa时，过滤器的进出口阀门就会 自动切换到反冲洗状态，反冲洗过程结束后，又会自动切换到过滤状态。 袋式过滤器的过滤精度是20～10μm，精密过滤器的过滤精密是10～5μm， 它们都是根据运行时进出口压差大小确定更换滤芯。通过预处理模块A 单元的运行参数和出水水质可以对预处理工艺设计进行筛选和优化。
本发明涉及到的微滤超滤陶瓷膜模块B，处理废水量为每小时2吨， 主要由微滤、超滤和陶瓷膜组件、反洗系统、化学清洗系统、自动控制系 统、泵、管阀件等组成。运行方式都是采用循环错流，循环错流过滤可以 增大膜表面的液体流速，使膜表面凝胶层厚度降低，阻止微粒在膜表面的 堆积，从而可以有效降低膜的污染，增强膜的通量。控制方式采用PLC 程序控制，自动运行，在微滤、超滤和陶瓷膜之间可以互相切换。在微滤 超滤陶瓷膜模块B单元中可以对膜组件材质、通量、平均跨膜压差、运 行参数、膜组件污染及膜性能恢复的试验和评价。
本发明涉及到的纳滤模块C，处理废水量为每小时1.5吨，主要由高 压泵、纳滤设备、仪表、管线、阀门、加药系统、控制系统和化学清洗等 组成。运行方式采用PLC程序控制，自动运行。在纳滤模块C单元中可 以对膜材质、膜的透水率、运行压力、给水含盐量、回收率、给水温度、 PH值以及有机物对膜表面污染机理和膜性能恢复的试验研究。
本发明涉及到的反渗透模块D，处理废水量为每小时1.5吨，主要由 高压泵、反渗透设备、仪表、管件、阀门、加药系统和控制系统等组成。 在反渗透模块D单元中可以试验、验证在不同给水水质下的运行参数、 回收率、脱盐效果、膜污染机理和膜性能的恢复。
本发明涉及到的电渗析模块E，处理浓水量为每小时0.5吨，主要由 增压泵、电渗析设备、管线、阀门、仪表和控制系统等组成。运行方式为 自动频繁倒极，倒极时间和冲洗时间可以任意设置。在电渗析模块E单 元中，利用电渗析可以在难溶盐过饱和状态下运行以及难溶盐在浓差极化 时所产生的垢层可以在倒换电极后溶解的特性，对反渗透浓水进一步浓缩 处理，可以进一步提高系统回收率，并得出最佳工作电压、工作电流、脱 盐率和能耗等试验数据，为实际工程提供设计依据。
本发明涉及到的自动控制模块F，主要由PLC程序控制器、上位机、 组态程序、水质数据采集、数据分析、运行状态模拟屏等组成。控制方式 设有手动控制模式和自动控制模式，整套系统具有连锁保护、相序示别和 报警功能。通过PLC内部的逻辑控制程序完成对各单元模块的驱动、切 换、运行和停机的控制以及对各种传感器信号的采集。组态监控程序安装 在上位机内，它可以完成对整套工艺运行的在线监控和对各模块的实时控 制以及对工艺运行参数的修改。整个系统的最终目的是将试验装置在连续 运行状况下采集到的数据作为依据，给出最佳的工艺流程、最佳的运行状 态和最准确的运行数据。
本发明为一种移动式工业废水深度处理试验装置，其特征在于：装 置主体由以下模块单元设备构件结构组成：
A、预处理模块单元：原水水箱12、进水泵23、加药系统34、机械 过滤器1、活性炭过滤器2、袋式过滤器3、精密过滤器4、紫外线杀菌器 5、中间水箱13;
B、陶瓷膜超滤微滤模块单元：陶瓷膜过滤器6、超滤设备7、微滤 设备8、陶瓷膜超滤微滤产水水箱14、反洗泵28、陶瓷膜超滤微滤化学 清洗箱19、陶瓷膜超滤微滤化学清洗泵29;
C、纳滤模块单元：高压泵25、加药系统35、纳滤设备9、纳滤 反渗透产水水箱15、纳滤反渗透产水输送泵32、纳滤反渗透化学清洗 箱20、纳滤反渗透化学清洗泵30;
D、反渗透模块单元：高压泵26、加药系统36、反渗透设备10;
E、电渗析模块单元：电渗析进水泵27、电渗析设备11、电渗 析浓水水箱18、电渗析浓水输送泵33、电渗析化学清洗箱21、 电渗析化学清洗泵31;
F、自动控制模块单元：工艺模块控制201、水质数据采集202、 PLC程序控制器203、上位机204、组态程序205、数据分析206、 预处理模块控制207、陶瓷膜超滤微滤模块控制208、纳滤模块控制 209、反渗透模块控制210、电渗析模块控制211;
本装置采用模块化设计，预处理模块单元A，陶瓷膜超滤微滤模块单 元B，纳滤模块单元C，反渗透模块单元D，电渗析模块单元E和自动控 制模块单元F的所有模块单元设备构件结构组成全部安装在40ft(12.192m) 标准集装箱内;为确保本试验装置在移动、运输、运行中的安全性，采取 各个模块单元中的设备构件重心与集装箱重心保持均衡、分配均匀的原 则，将全部设备与集装箱底部固定，使得试验装置与集装箱组成一体;每 个模块单元单独运行，或者多个模块单元或设备构件串联或并联运行，根 据不同的进水水质，选择不同的处理工艺，从而实现多种处理工艺流程的 试验验证和优选评价。
