申请日2021.07.21
公开日期2021.11.26
IPC分类C02F1/44
摘要
本发明提供了一种零药剂短流程膜直滤系统及污水处理方法，该膜直滤系统包括膜直滤过滤器和输送系统；膜直滤过滤器包括自下而上依次连通的储泥区、过滤区和清液区；过滤区内悬置有膜组件，膜组件为多个过滤膜管单端集合而成，并且过滤区通过膜组件的集合的一端与清液区连通，过滤区与清液区完全贯穿；过滤区或储泥区设置有进液口；储泥区设置有排泥口；清液区设置有出液口；输送系统用于将待处理的废水依次经过进液口、过滤区、清液区、出液口。该系统可直接应用于未经预处理的废液，无需投加药剂，也无需采用多段多级去除设备的联用，达到了混凝沉淀+过滤+超滤三个单元的去除效果，且占地少、动力设备少、流程短、运维简便。
权利要求
1.一种零药剂短流程膜直滤系统，其特征在于，包括膜直滤过滤器和输送系统；其中，
所述膜直滤过滤器包括自下而上依次连通的储泥区、过滤区和清液区；所述过滤区内悬置有膜组件，所述膜组件为多个过滤膜管单端集合而成，并且所述过滤区通过所述膜组件的所述集合的一端与所述清液区连通，所述过滤区与所述清液区完全贯穿；
所述过滤区或所述储泥区设置有进液口；所述储泥区设置有排泥口；所述清液区设置有出液口；
所述输送系统用于将待处理的废水依次经过所述进液口、所述过滤区、所述清液区、所述出液口。
2.根据权利要求1所述的零药剂短流程膜直滤系统，其特征在于，所述过滤膜管的材质为膨体聚四氟乙烯或乙烯-三氟氯乙烯共聚物。
3.根据权利要求1或2所述的零药剂短流程膜直滤系统，其特征在于，所述过滤膜管的管直径为4～20mm；所述过滤膜管的过滤孔径为0.05～0.5μm。
4.根据权利要求1所述的零药剂短流程膜直滤系统，其特征在于，所述过滤区和所述清液区之间设置有分隔板，并且所述分隔板上开设有连通孔；所述膜组件的所述集合的一端设置在所述分隔板上且连通所述连通孔，所述膜组件上远离所述分隔板的一端为自由端。
5.根据权利要求1所述的零药剂短流程膜直滤系统，其特征在于，所述输送系统包括输送泵、第一控制阀、第一管道以及用于盛放所述待处理的废水的第一箱体；所述第一箱体连接所述输送泵，所述输送泵通过所述第一管道连接所述进液口，所述第一控制阀设置在所述第一管道上。
6.根据权利要求1所述的零药剂短流程膜直滤系统，其特征在于，还包括收集系统，所述收集系统包括第二管道、第二控制阀以及用于收集清液的第二箱体；所述第二箱体通过所述第二管道连通所述出液口，并且所述第二控制阀设置在所述第二管道上。
7.根据权利要求1所述的零药剂短流程膜直滤系统，其特征在于，还包括排泥系统以及用于监测系统跨膜压差的压力变送器；所述排泥系统包括第三管道、第三控制阀以及用于监控所述储泥区内污泥浓度的污泥浓度计；所述第三管道连通所述排泥口，并且所述第三控制阀设置在所述第三管道上。
8.根据权利要求5所述的零药剂短流程膜直滤系统，其特征在于，还包括反洗系统，所述反洗系统包括第四管道、第四控制阀、第五管道和第五控制阀，所述第四管道连通所述出液口，并且所述第四控制阀设置在所述第四管道上；所述第五管道分别连通所述第一箱体和所述进液口，并且所述第五控制阀设置在所述第五管道上。
9.基于权利要求1-5任一项所述的零药剂短流程膜直滤系统的污水处理方法，包括以下步骤：
通过输送系统将待处理的废水压力输送至膜直滤过滤器内，并通过所述膜组件；
在重力作用下，所述待处理的废水中重泥及较大颗粒物落入储泥区；
在所述膜组件的过滤作用下，所述待处理的废水中轻泥附着在膜组件表面形成滤饼层；同时，经膜组件过滤后得到的清液进入清液区。
10.根据权利要求9所述的零药剂短流程膜直滤系统的污水处理方法，其特征在于，所述零药剂短流程膜直滤系统还包括输送系统、反洗系统、排泥系统以及用于监测系统跨膜压差的压力变送器；所述输送系统包括输送泵、第一控制阀、第一管道以及用于盛放所述待处理的废水的第一箱体；所述第一箱体连接所述输送泵，所述输送泵通过所述第一管道连接所述进液口，所述第一控制阀设置在所述第一管道上；所述反洗系统包括第四管道、第四控制阀、第五管道和第五控制阀，所述第四管道连通所述出液口，并且所述第四控制阀设置在所述第四管道上；所述第五管道分别连通所述第一箱体和所述进液口，并且所述第五控制阀设置在所述第五管道上；所述排泥系统包括第三管道、第三控制阀以及用于监控所述储泥区内污泥浓度的污泥浓度计；所述第三管道连通所述排泥口，并且所述第三控制阀设置在所述第三管道上；
所述污水处理方法还包括以下清洗操作：
对所述膜直滤过滤器定期进行反洗处理：采用气压反洗方式，压力≤0.1Mpa，时间≤10s；反洗处理时开启所述第四控制阀和所述第五控制阀；
对所述储泥区进行排泥处理：采用气压助排方式，压力≤0.1Mpa，当污泥浓度达到预设值时，开启所述第四控制阀和所述第三控制阀；
对所述膜组件进行化学清洗：当系统跨膜压差为0.1～0.2MPa时，系统停机并进入化学清洗程序。
说明书
零药剂短流程膜直滤系统及污水处理方法
技术领域
本发明涉及膜过滤技术领域，具体涉及一种零药剂短流程膜直滤系统及污水处理方法。
背景技术
当前去除悬浮物和浊度的技术已有较多，目前用的较多的技术主要有气浮、混凝沉淀、澄清、介质过滤和超滤膜过滤等，且一般为多种技术组合使用。例如气浮+混沉；混凝沉淀+石英砂过滤；混凝沉淀+多介质过滤；混凝沉淀+多介质过滤+超滤；气浮+混沉+过滤+超滤等。
其中，气浮主要去除细小不易重力沉降悬浮物，但去除效率需要受到溶气、气泡大小、时间、悬浮物性质等影响。
沉淀基本通过重力沉降的方式将悬浮物去除，为提高沉降效率，需投加絮凝和助凝药剂，从而使悬浮物形成较大絮体并增大相对密度。同时，去除效率与悬浮物性质及浓度、药剂投加量、沉淀池形式等也有较大关系。而且产水水质受进水水质波动影响较大。
介质过滤主要包括石英砂过滤、多介质过滤，滤池形式也有无阀滤池、V型滤池、石英砂过滤器、多介质过滤器等。过滤通常针对相对较好水质，例如悬浮物不高于100mg/L。
超滤膜过滤通常用作反渗透预处理技术，保证反渗透进水浊度和SDI值。超滤对进水也有较高要求，通常浊度不高于20NTU。因此，超滤很难直接针对悬浮物直接处理，通常都会以过滤作为预处理并配有自清洗过滤器等。
可见，常规的污水处理需要多种技术组合使用，而且还需要投加药剂以及增加沉淀+过滤等预处理技术以满足膜过滤要求，非常繁琐。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种零药剂短流程膜直滤系统及污水处理方法，该零药剂短流程膜直滤系统通过膜直滤过滤器的设置可直接应用于未经预处理的废液，无需投加药剂，也无需进行多段多级设备的联用去除，达到了混凝沉淀+过滤+超滤三个单元的去除效果，且该直滤系统占地少、动力设备少、流程短、运维简便，以解决现有技术中悬浮物及浊度的去除需投加药剂、采用多级多段设备联用的技术问题。
为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种零药剂短流程膜直滤系统。
该零药剂短流程膜直滤系统包括膜直滤过滤器和输送系统；其中，
所述膜直滤过滤器包括自下而上依次连通的储泥区、过滤区和清液区；所述过滤区内悬置有膜组件，所述膜组件为多个过滤膜管单端集合而成，并且所述过滤区通过所述膜组件的所述集合的一端与所述清液区连通，所述过滤区与所述清液区完全贯穿；
所述过滤区或所述储泥区设置有进液口；所述储泥区设置有排泥口；所述清液区设置有出液口；
所述输送系统用于将待处理的废水依次经过所述进液口、所述过滤区、所述清液区、所述出液口。
进一步的，所述过滤膜管的材质为膨体聚四氟乙烯或乙烯-三氟氯乙烯共聚物。
进一步的，所述过滤膜管的管直径为4～20mm；所述过滤膜管的过滤孔径为0.05～0.5μm。
进一步的，所述过滤区和所述清液区之间设置有分隔板，并且所述分隔板上开设有连通孔；所述膜组件的所述集合的一端设置在所述分隔板上且连通所述连通孔，所述膜组件上远离所述分隔板的一端为自由端。
进一步的，所述输送系统包括输送泵、第一控制阀、第一管道以及用于盛放所述待处理的废水的第一箱体；所述第一箱体连接所述输送泵，所述输送泵通过所述第一管道连接所述进液口，所述第一控制阀设置在所述第一管道上。
进一步的，还包括收集系统，所述收集系统包括第二管道、第二控制阀以及用于收集清液的第二箱体；所述第二箱体通过所述第二管道连通所述出液口，并且所述第二控制阀设置在所述第二管道上。
进一步的，还包括排泥系统以及用于监测系统跨膜压差的压力变送器；所述排泥系统包括第三管道、第三控制阀以及用于监控所述储泥区内污泥浓度的污泥浓度计；所述第三管道连通所述排泥口，并且所述第三控制阀设置在所述第三管道上。
进一步的，还包括反洗系统，所述反洗系统包括第四管道、第四控制阀、第五管道和第五控制阀，所述第四管道连通所述出液口，并且所述第四控制阀设置在所述第四管道上；所述第五管道分别连通所述第一箱体和所述进液口，并且所述第五控制阀设置在所述第五管道上。
为了实现上述目的，根据本发明的第二方面，提供了一种污水处理方法。
基于上述的零药剂短流程膜直滤系统的污水处理方法，包括以下步骤：
通过输送系统将待处理的废水压力输送至膜直滤过滤器内，并通过所述膜组件；
在重力作用下，所述待处理的废水中重泥及较大颗粒物落入储泥区；
在所述膜组件的过滤作用下，所述待处理的废水中轻泥附着在膜组件表面形成滤饼层；同时，经膜组件过滤后得到的清液进入清液区。
进一步的，所述零药剂短流程膜直滤系统还包括输送系统、反洗系统、排泥系统以及用于监测系统跨膜压差的压力变送器；所述输送系统包括输送泵、第一控制阀、第一管道以及用于盛放所述待处理的废水的第一箱体；所述第一箱体连接所述输送泵，所述输送泵通过所述第一管道连接所述进液口，所述第一控制阀设置在所述第一管道上；所述反洗系统包括第四管道、第四控制阀、第五管道和第五控制阀，所述第四管道连通所述出液口，并且所述第四控制阀设置在所述第四管道上；所述第五管道分别连通所述第一箱体和所述进液口，并且所述第五控制阀设置在所述第五管道上；所述排泥系统包括第三管道、第三控制阀以及用于监控所述储泥区内污泥浓度的污泥浓度计；所述第三管道连通所述排泥口，并且所述第三控制阀设置在所述第三管道上；
所述污水处理方法还包括以下清洗操作：
对所述膜直滤过滤器定期进行反洗处理：采用气压反洗方式，压力≤0.1Mpa，时间≤10s；反洗处理时开启所述第四控制阀和所述第五控制阀；
对所述储泥区进行排泥处理：采用气压助排方式，压力≤0.1Mpa，当污泥浓度达到预设值时，开启所述第四控制阀和所述第三控制阀；
对所述膜组件进行化学清洗：当系统跨膜压差为0.1～0.2MPa时，系统停机并进入化学清洗程序。
本发明提出的膜直滤技术也是膜过滤的一种，但相比较超滤膜过滤，本发明由于膜直滤过滤器的设置不需要增加沉淀+过滤等预处理技术做保障，可直接面向沉淀前的待处理的废水，且产水可达到反渗透(RO膜)进水要求。并且，膜直滤技术无需增加絮凝及助凝药剂。
本发明的优势：
1、本发明中的膜直滤过滤器实现了混凝沉淀+过滤+超滤三个单元的去除效果，流程短，占地少，动力设备少，运维简便。本发明占地减少50％以上。
2、本发明可直接用于待处理的废水、海水及高浊给水的处理而无需投加药剂以及沉淀等操作，不仅节省投药设施建设费用，且节省药剂费用。其中，待处理废水包括矿井水处理、循环排污水处理、脱盐水预处理等需要进行悬浮物去除的废水。
3、相对于传统工艺产水水质受进水水质波动影响较大的不足，当进水悬浮物在0～10000mg/L范围内波动时，传统工艺产水水质也呈正相关波动，滤池出水浊度通常在2～100NTU波动，而本发明中产水浊度稳定小于0.5NTU。
4、本发明扩大了膜过滤应用范围，对进水水质要求降低，相比中空纤维超滤进水悬浮物控制在100mg/L以下，本发明中进水悬浮物可高达10000mg/L。
5、本发明中膜组件的抗污染能力强，相比中空纤维超滤膜过滤环境中悬浮物含量控制在1000mg/L以下，本发明中过滤膜组件所在的过滤环境中悬浮物可高达10万mg/L。
6、本发明还提高了膜过滤通量，相比传统中空纤维柱式或浸没式超滤，通量提高4～20倍，通量范围为200～1000L/m2·h。
7、本发明采用反气洗，操作简单，且降低了系统能耗。相比传统工艺而言，本发明吨水能耗降低30％以上，动力设备数量减少50％以上。
