一种膜过滤中添加CO2提高产水回收率的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种膜过滤中添加CO2提高产水回收率的装置，沿进水方向依次设有通过管道相连的进水池、增压泵、预处理过滤系统、中间水箱、NF/RO膜元件和沉淀池构成，其中预处理过滤系统为微滤过滤器、超滤过滤器或多介质过滤器，中间水箱上部的进气口与CO2密闭添加系统的出气管密封连接，NF/RO膜元件呈一级或多级式串联排列或呈一段或多段式并联排列，NF膜或RO膜采用卷式或中空纤维复合膜，沉淀池内设有加热装置，沉淀池内的上清液通过管道回流与增压泵出水混合进入预处理过滤系统，沉淀池内的沉淀液通过管道排放。本实用新型专利技术工艺主体和配套设备结构紧凑，功能齐全，易于操作维修，排列方式可以灵活组合。

A device for increasing water recovery rate by adding CO2 in membrane filtration

The utility model discloses a device for increasing water recovery rate by adding CO2 in membrane filtration. A water pool, a supercharging pump, a preprocessing filter system, a middle water tank, a NF/RO membrane element and a sedimentation tank are arranged along the inlet direction, in which the pre treatment filter system is a microfiltration filter, a ultrafiltration filter or more. The medium filter, the air intake on the upper part of the middle water tank is connected with the airtight seal of the CO2 closed system. The NF/RO membrane element is arranged in one or multistage series arrangement or in one or more parallel arrangement. The NF film or the RO film adopts a roll or hollow fiber composite membrane. The heating device is set in the sedimentation tank and the supernatant in the sedimentation tank is connected. The reflux through the pipeline and the outlet of the booster pump are mixed into the pretreatment filtration system, and the precipitating liquid in the sedimentation tank is discharged through the pipeline. The main body and supporting equipment of the utility model have compact structure, complete functions, easy operation and maintenance, and the arrangement mode can be combined flexibly.

【技术实现步骤摘要】
一种膜过滤中添加CO2提高产水回收率的装置
本技术属于节水减排
，具体涉及一种膜过滤中添加CO2提高产水回收率的装置。
技术介绍
纳滤（NF）膜和反渗透（RO）膜在水处理过程中，依据其孔径大小和分离特性可以有效地去除给水中的有机物、藻类、细菌、病原微生物、无机胶体颗粒、重金属离子、硝酸和亚硝酸盐等污染物，但该过程中存在如膜污染和产水回收率低等重要的瓶颈问题。NF膜作为一项新型的膜分离技术，其孔径范围介于RO膜和超滤膜之间，并且NF膜自身具有电荷性（通常表现为荷负电），其对二价和多价离子及分子量介于200-1000kDa的有机物有较高的脱除效果。目前，主要的NF膜分离机理有筛分理论、吸附理论、溶解-扩散理论和电荷排斥理论等。RO膜能阻挡所有溶解性盐及分子量大于100Da的有机物，但允许水分子透过，被广泛应用于苦咸水淡化和海水淡化中，主要分离机理包括溶解-扩散、优先吸附-毛细孔流理论和氢键理论等。NF膜和RO膜都是压力驱动膜，在外加操作压力作用下分离成浓水和产水。在NF膜和RO膜分离过程中，产水的回收利用效率往往是较低且有限的，这主要受制于形成的硬度化合物无机垢，如Ca2+、Si2+、Ba2+、Mg2+等二价阳离子与CO32-、SO42-等二价阴离子由于浓差极化等原因在膜表面形成沉淀造成的无机污染；细菌、藻类等微生物在膜表面形成群落，同时它们的分泌物也会促使其它有机物粘附在膜表面进而形成薄膜，最终导致更严重的膜污染；有机污染物通过与膜的相互作用，从而在膜表面吸附并堵塞膜孔，进一步使NF膜通量下降，运行成本上升。在NF膜和RO膜净化水的过程中，产水的回收率一般介于40%-75%之间，回收率主要取决于进水物性和浓水回用量。与此同时，大量的浓水排入环境会导致终端造水成本的急剧增加。因此，选择合理有效的预处理工艺并优化工艺设计，可有效防止或减轻膜污染，延长膜的使用寿命，提高产水回收率。在NF膜和RO膜过滤之前，一系列预处理工艺包括微滤、超滤、离子交换、脱气和调整pH值等；或对于NF膜和RO膜过滤后的浓水进行深度处理等方法，均可以有效提高NF膜和RO膜的产水回收率。所以，目前NF膜和RO膜法水处理过程中存在浓水产量大、产水回收率低，不符合清洁生产等行业困扰，为了保障行业的可持续发展，研发在保证产水品质的基础上，有效提高浓水回用技术同时减轻膜污染的方法是非常重要的。采用NF膜和RO膜过滤前预处理与过滤后浓水沉淀回用（通过添加CO2和NaHCO3调节溶液pH值，进而去除沉淀池中溶液的硬度值）的杂化耦合运行工艺，可以大幅提高产水回收率、降低环境污染及提高经济效益。在NF膜和RO膜水处理或水污染控制领域，相关的资料检索不到有关添加CO2提高产水回收率的专利报道。公开号CN101774731A的专利公开了一种减轻膜污染的强化混凝-气提-膜一体化方法及装置，在原水中添加混凝剂、助凝剂和气提式曝气装置，不仅减轻了膜污染，节省膜组件运行能耗，延长膜组件运行周期，降低投资成本，实施简便灵活。但是此专利技术的气提步骤仅涉及处理装置的曝气步骤，旨在带动水流在膜组件内进行循环和扰动，在膜表面形成剪切流，降低膜孔的堵塞，从而减轻了膜污染；膜分离产生的浓水没有进一步处理，从而造成水资源浪费，不够经济有效。公开号CN106186550A的专利公开了一种污水资源化零排放装置与方法，实现给水中主要阳离子、阴离子的全部回收和污泥的资源化利用，但是该专利技术实施过程中通过添加大量的强酸性药剂调节溶液的pH值，进而导致后续管道的腐蚀，造成运行成本提高，同时存在装置复杂及占地面积大等缺点。
技术实现思路
本技术的目的在于解决现有NF膜和RO膜分离过程中的产水回收率低并同时降低或减缓膜污染的问题，提供了一种膜过滤中添加CO2提高产水回收率的装置，既提高了水资源利用水平又能够降低造水成本，采用预处理+膜过滤+沉淀池相结合的杂化耦合工艺技术，使系统产水回收率高达90%以上，从而有效节省用水量，实现浓水的再生利用，本工艺主体和配套设备结构紧凑，功能齐全，易于操作维修，排列方式可以灵活组合。本技术为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种膜过滤中添加CO2提高产水回收率的方法，其特征在于具体步骤为：（1）将待处理的含盐废水吸入并贮存于进水池中作为进水溶液待用；（2）在增压泵的作用下进水溶液进入预处理过滤系统，经预处理过滤系统去除进水溶液中的胶体、悬浮颗粒物、细菌微生物和大分子量有机物后生成的预处理溶液进入中间水箱；（3）通过CO2密闭添加系统向中间水箱注入CO2以调节中间水箱内溶液的pH值，使pH值降低至8.32以下，并添加阻垢剂生成碳酸氢盐分布系数显著增加、碳酸盐分布系数显著下降的条件溶液；（4）将条件溶液汲入NF/RO膜元件，通过NF/RO膜元件处理后的产水进行收集处理，通过NF/RO膜元件处理后的浓水在内置加热装置的沉淀池中反应，静置澄清后产生上清液和沉淀液，循环回用上清液与增压泵出水混合进入预处理过滤系统，沉淀液排出系统，膜过滤产水回收率达到80%-95%。进一步优选，所述预处理过滤系统为微滤过滤器、超滤过滤器或多介质过滤器，该预处理过滤系统用于有效去除进水溶液中的胶体、悬浮颗粒物、细菌微生物和大分子量有机物。进一步优选，所述中间水箱内溶液通过添加CO2调节膜进水的pH值降低至4.55-8.32，碳酸盐分布系数显著下降至1.15%以下，通过添加阻垢剂防止在NF膜或RO膜表面生成沉淀以减缓膜污染，其中阻垢剂为聚丙烯酸、EDTA、丙烯酸或顺丁烯二酸共聚物。进一步优选，所述NF/RO膜元件进水pH值控制为4.55-8.32，其中RO膜的进水pH值在7.50-8.50时脱盐率达到最高，根据产水水质需要，NF/RO膜元件呈一级或多级式串联排列或者呈一段或多段式并联排列，所述NF膜或RO膜采用卷式或中空纤维复合膜。进一步优选，所述NF/RO膜元件处理后的浓水进入沉淀池后通过依次向沉淀池中添加沉淀剂、助凝剂和絮凝剂进行反应，其中沉淀剂为CaCO3和CaSO4粉末，助凝剂为硫酸铝或氯化铁，絮凝剂为聚丙烯酸及聚丙烯酰胺的加碱水解物或丙烯酸与丙烯酰胺的共聚物。添加少量的沉淀剂如CaCO3和CaSO4粉末可以以晶核的角色诱导沉淀的快速生成；助凝剂和絮凝剂的添加可以通过化学键合作用显著增加沉淀微粒的粒径尺寸，从而加速沉淀池液固两相的分离；无机或有机聚合物的助凝剂可以通过双电层压缩效应和静电吸附效应来形成大粒径的沉淀絮体等；而在此基础上，絮凝剂进一步起到物理性的架桥机理作用。由于无机阳离子与阴离子絮凝剂之间有一定的亲和性，阴离子型絮凝剂通常更为可取，如聚丙烯酸以及聚丙烯酰胺的加碱水解物或丙烯酸与丙烯酰胺等共聚物。进一步优选，所述沉淀池内的溶液通过添加碱溶液调节pH值至10.0-11.5，从而在沉淀池内发生共沉淀，其中Ba2+、Fe3+、Mn2+和Al3+在相应的低水平去除，Ca2+以CaCO3和CaSO4的形式去除，SiO2或硅酸盐以Si-Ca-Mg化合物沉淀的形式去除。本技术所述的膜过滤中添加CO2提高产水回收率的装置，其特征在于沿进水方向依次设有通过管道相连的进水池、增压泵、预处理过滤系统、中间水箱、NF/RO膜元件和沉淀池构成，其中预处理过滤系统为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种膜过滤中添加CO2提高产水回收率的装置，其特征在于：沿进水方向依次设有通过管道相连的进水池、增压泵、预处理过滤系统、中间水箱、NF/RO膜元件和沉淀池构成，其中预处理过滤系统为微滤过滤器、超滤过滤器或多介质过滤器，中间水箱上部的进气口与CO2密闭添加系统的出气管密封连接，NF/RO膜元件呈一级或多级式串联排列或呈一段或多段式并联排列，NF膜或RO膜采用卷式或中空纤维复合膜，沉淀池内设有加热装置，沉淀池内的上清液通过管道回流与增压泵出水混合进入预处理过滤系统，沉淀池内的沉淀液通过管道排放。

【技术特征摘要】
1.一种膜过滤中添加CO2提高产水回收率的装置，其特征在于：沿进水方向依次设有通过管道相连的进水池、增压泵、预处理过滤系统、中间水箱、NF/RO膜元件和沉淀池构成，其中预处理过滤系统为微滤过滤器、超滤过滤器或多介质过滤器，中间水箱上部的进气口与CO2密闭添加系统的出气管密封连接，NF/RO膜元件呈一级或多级式串联排列或呈一段或...

【专利技术属性】
技术研发人员：李铁梅，宋跃飞，赵果，秦文博，户启华，张小转，樊静，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：新型
国别省市：河南,41