一种预涂层膜分离技术及成套装置制造方法及图纸

发明专利技术公开了一种预涂层膜分离技术及成套装置，包括一组或多组可拓展的预涂层膜过滤器功能模块，一套共用的涂膜系统，一套共用的进水产水系统，一套共用的爆膜反洗系统；所述的涂膜系统包括膜粉投加装置、涂膜箱、循环涂膜泵；所述的进水产水系统包括变频供水泵；所述的爆膜反洗系统包括反洗水泵、补气调压阀、压缩气体缓冲罐、进气阀；目的是实现，按处理规模拓展预涂层膜过滤器功能模块的数量，每组模块可独立进行过滤、爆膜反洗、涂膜等操作过程，各组模块之间运行状态可以相互独立，也可以相互交叉，通过自控程序做到调配有序、互不干扰，满足高度集成、可模块化拓展的工业化要求。

A precoating membrane separation technology and complete set of equipment

【技术实现步骤摘要】
一种预涂层膜分离技术及成套装置
本专利技术涉及水处理领域，特别涉及一种预涂层膜分离技术及成套装置。
技术介绍
在大孔径网膜材料上，通过预涂和过滤初期截留污染物共同形成动态膜的分离层的过程，被称为微滤成膜技术，是目前动态膜过滤技术最常见的型式。1988年，美国AWWA协会出版了第一版《微滤成膜技术的供水实务手册》(M30)。美国AWWA协会于1999年出版了第二版，现已经出版第三版。硅藻土粉末微滤成膜早期应用于饮料行业，如：可口可乐、百事可乐,娃哈哈以及啤酒、白酒等行业，是有机膜法以外高端水处理技术。粉末微滤成膜技术是美国环保局(USEPA)认可的饮用水处理技术，能有效地去除水中的胶体、悬浮物、细菌、藻类等。硅藻土粉末微滤成膜特别适用于水库水处理，全美已经有了300多家大型自来水厂采用该项技术。例如纽约市的Croton水厂，水源为水库水，日处理水量113万吨。微滤成膜技术是目前动态膜
中被工业化应用最常见的形式。但由于其涂膜厚度大、涂膜过程复杂、爆膜反洗过程复杂、反洗排污量大、初始过滤精度低、需要在过滤运行中通过截留污染物的累积及进行二次涂膜逐步提升过滤精度，因此存在对过滤物料工况适应范围窄、运行条件要求高、滤后料液产品品质不稳定等缺点；导致其应用范围被大大限制，因此自20世纪90年代工业化应用以来，一般只用于洁净水处理、工业物料粗分离方面，至于在污水处理、高精度物料分离
，仍被传统的固化膜技术牢牢占据。目前微滤成膜技术常用成膜材料：一般以大孔支撑网(如低廉的材料的无纺布、金属丝网和中空纤维等)或者烧结滤芯作为涂膜的载体(也称基膜或滤元)；以硅藻土、纤维素、高岭土、树脂粉末等作为涂膜材料；运行前期主要依靠在滤元表面形成的涂膜粉体堆积层所产生筛分作用实现过滤效果，运行中后期主要依靠截留污染物的累积得到过滤精度的提升和吸附作用的增强实现过滤效果。目前微滤成膜技术常用涂膜方式：靠涂膜泵水力涂膜，膜层较厚一般在3-6mm，涂膜时间长一般在30min以上，膜层容易脱落，为防止脱落一般需要在涂膜过程中投加絮凝剂如PAC，来增强膜层与过滤基材之前的粘附性；或者在膜过滤器的产水端与进水端之间设保持泵，形成连续内循环靠水力压实，运行维护复杂。目前微滤成膜技术，基准膜层过滤精度通常不高，起始过滤精度一般在1μm以上，3-5μm过滤精度范围，一般在达到过滤精度要求之前还需进行在线铺膜的过程：先以较低通量引入污水(物料)过滤的同时，继续向污水中持续投加涂膜材料，涂膜材料与水中被截留的污染物颗粒共同逐渐形成截留精度较高的膜层，直至达到过滤精度要求方才转入正常运行；另外系统采用在线铺膜技术，目标也是延缓滤膜压实，渗透性得到提高，使压差上升变慢，过滤周期延长，截污能力提高，有时为了防止预涂膜表面很快被堵塞、减缓水头损失的增长速度、延长过滤周期，需在过滤的同时连续向滤池中补加硅藻土，其作用是起到连续不断更换滤层，保持滤层的通透性；最终导致膜粉材料消耗量大，运行维护困难、适用范围窄等确定。目前微滤成膜技术反洗过程较为复杂、操作繁琐：由于膜层较厚，反洗过程一般分为气爆膜、水反洗、水冲洗等几个过程多次反复，一般此过程需要持续操作30min左右，操作复杂、反洗排污量大。以微滤成膜技术为主的动态膜技术，能够很好的克服固化膜膜污染问题，省去解决膜污染所花费高昂的维护费用、解决固化膜材料抗污染改性的复杂技术问题、解决膜材料使用寿命短需要定期更换问题，是一种非常有前景的技术；但是由于涂膜厚度大、涂膜反洗操作过程复杂、运行操作技术要求高，更重要是起始过滤精度低、无法达到一次成膜即可实现固化膜同样高精度过滤要求，其实质还停留在动态过滤器水平、无法真正作为膜分离的技术分支，适用范围局限性大。针对上述存在的技术问题，研发一种与大孔径网膜材料相比，负载于微滤膜上的动态膜膜层厚度达到微米级厚度，并且可以即涂即用，截留效率接近于超滤膜，稳定水通量比固化超滤膜更大的超薄预涂膜层十分有必要，而且这种超薄预涂膜还具有优良的稳定性和抗膜污染性能。因此，本专利技术提供了一种预涂层膜分离技术及成套装置，以解决涂膜过程复杂、涂膜时间长、反洗过程复杂、反洗时间长、排污量大、精度低等的技术问题。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术公开了一种预涂层膜分离技术及成套装置，以解决涂膜过程复杂、涂膜时间长、反洗过程复杂、反洗时间长、排污量大、精度低、无法像固化膜一样进行模块化拓展等的技术问题。具体技术方案如下：本专利技术中的技术术语1.改性膜粉材料：凹土基—纳米活性体改性膜粉材料；2.凝胶膜层：纳米活性体的水凝性膜层；3.助滤膜层：助滤膜粉、吸附膜粉的粉体堆积膜层。本专利技术的目的在于提供一种纳米活性体改性的预涂层膜分离技术及高度集成、可模块化拓展的成套装置，技术方案如下：本专利技术所述的一种预涂层膜成套装置，包括一组或多组可拓展的预涂层膜过滤器功能模块(300)，一套共用的涂膜系统(400)，一套共用的进水产水系统(500)，一套共用的爆膜反洗系统(600)；所述的涂膜系统(400)包括膜粉投加装置(5)、涂膜箱(6)、循环涂膜泵(9)、涂膜进水管路(101)、涂膜出水管路(102)；所述的进水产水系统(500)包括变频供水泵(8)、进水管路(103)、产水管路(104)；所述的爆膜反洗系统(600)包括反洗水泵(10)、反洗进水管路(105)、排污管路(106)、补气调压阀(13)、压缩气体缓冲罐(7)、进气阀(12)、爆膜进气管路(107)、排气管路(108)；目的是实现，按处理规模拓展预涂层膜过滤器功能模块(300)的数量，每组模块可独立进行过滤、爆膜反洗、涂膜等操作过程，各组模块之间运行状态可以相互独立，也可以相互交叉，通过自控程序做到调配有序、互不干扰，满足高度集成、可模块化拓展的工业化要求。进一步的，本专利技术所述的一种预涂层膜成套装置，所述的预涂层膜过滤器功能模块(300)结构构成方式：①涂膜滤元(1)用自紧防松式紧固件倒置安装在固定花盘组件(2)对应的固定孔上并形成良好密封，保证涂膜滤元(1)内腔为唯一过滤产水、过水通道；②固定花盘组件(2)用罐体法兰密封对夹安装在预涂层膜过滤器(3)内部，固定花盘组件(2)将预涂层膜过滤器(3)内部分割为下部的进水区和上部的产水区，预涂层膜过滤器(3)的直筒段罐壁上设有超声波震荡桥(4)；③预涂层膜过滤器(3)的过滤器下接口(321)接有进水/反洗排水转换三通阀(311)，进水/反洗排水转换三通阀(311)的反洗排水口引出模块的反洗排水口(329)，进水/反洗排水转换三通阀(311)的进水口分叉接有进水选择阀(313)和涂膜选择阀(314)，进水选择阀(313)的另一侧引出模块的进水口(324)，涂膜选择阀(314)的另一侧引出模块的涂膜进水口(326)；④预涂层膜过滤器(3)的过滤器上接口(322)接有产水/反洗进水转换三通阀(312)，产水/反洗进水转换三通阀(312)的反洗进水口分叉引出模块的反洗进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种预涂层膜成套装置，其特征在于，包括一组或多组可拓展的预涂层膜过滤器功能模块（300），一套共用的涂膜系统（400），一套共用的进水产水系统（500），一套共用的爆膜反洗系统（600）；/n所述的涂膜系统（400）包括膜粉投加装置（5）、涂膜箱（6）、循环涂膜泵（9）、涂膜进水管路（101）、涂膜出水管路（102）；/n所述的进水产水系统（500）包括变频供水泵（8）、进水管路（103）、产水管路（104）；/n所述的爆膜反洗系统（600）包括反洗水泵（10）、反洗进水管路（105）、排污管路（106）、补气调压阀（13）、压缩气体缓冲罐（7）、进气阀（12）、爆膜进气管路（107）、排气管路（108）；/n所述的预涂层膜过滤器功能模块（300）包括涂膜滤元（1）、固定花盘组件（2）、预涂层膜过滤器（3）；所述的涂膜滤元（1）用自紧防松式紧固件倒置安装在固定花盘组件（2）对应的固定孔上并形成良好密封，保证涂膜滤元（1）内腔为唯一过滤产水/过水通道；所述的固定花盘组件（2）用罐体法兰密封对夹安装在预涂层膜过滤器（3）内部，固定花盘组件（2）将预涂层膜过滤器（3）内部分割为下部的进水区和上部的产水区，所述的预涂层膜过滤器（3）的直筒段罐壁上设有超声波震荡桥（4）；所述的预涂层膜过滤器（3）设置有用于连接外部设备的过滤器下接口（321）和过滤器上接口（322）；所述的预涂层膜过滤器（3）的过滤器排气口（323）接有排气阀（316），排气阀（316）的另一侧引出模块的排气口（3211）；所述的预涂层膜过滤器功能模块（300）可根据处理规模拓展数量，每组预涂层膜过滤器功能模块（300）以引出的模块接口为界，各功能元件相互配合能够独立完成本单元的过滤、爆膜反洗、涂膜等工艺操作过程，具有模块化可复制、拓展性特点。/n...

【技术特征摘要】
1.一种预涂层膜成套装置，其特征在于，包括一组或多组可拓展的预涂层膜过滤器功能模块（300），一套共用的涂膜系统（400），一套共用的进水产水系统（500），一套共用的爆膜反洗系统（600）；
所述的涂膜系统（400）包括膜粉投加装置（5）、涂膜箱（6）、循环涂膜泵（9）、涂膜进水管路（101）、涂膜出水管路（102）；
所述的进水产水系统（500）包括变频供水泵（8）、进水管路（103）、产水管路（104）；
所述的爆膜反洗系统（600）包括反洗水泵（10）、反洗进水管路（105）、排污管路（106）、补气调压阀（13）、压缩气体缓冲罐（7）、进气阀（12）、爆膜进气管路（107）、排气管路（108）；
所述的预涂层膜过滤器功能模块（300）包括涂膜滤元（1）、固定花盘组件（2）、预涂层膜过滤器（3）；所述的涂膜滤元（1）用自紧防松式紧固件倒置安装在固定花盘组件（2）对应的固定孔上并形成良好密封，保证涂膜滤元（1）内腔为唯一过滤产水/过水通道；所述的固定花盘组件（2）用罐体法兰密封对夹安装在预涂层膜过滤器（3）内部，固定花盘组件（2）将预涂层膜过滤器（3）内部分割为下部的进水区和上部的产水区，所述的预涂层膜过滤器（3）的直筒段罐壁上设有超声波震荡桥（4）；所述的预涂层膜过滤器（3）设置有用于连接外部设备的过滤器下接口（321）和过滤器上接口（322）；所述的预涂层膜过滤器（3）的过滤器排气口（323）接有排气阀（316），排气阀（316）的另一侧引出模块的排气口（3211）；所述的预涂层膜过滤器功能模块（300）可根据处理规模拓展数量，每组预涂层膜过滤器功能模块（300）以引出的模块接口为界，各功能元件相互配合能够独立完成本单元的过滤、爆膜反洗、涂膜等工艺操作过程，具有模块化可复制、拓展性特点。


2.如权利要求1所述的一种预涂层膜成套装置，其特征在于，涂膜系统（400）的涂膜进水管路（101）与模块的涂膜进水口（326）连接，涂膜出水管路（102）与模块的涂膜产水口（327）连接，从而与每组预涂层膜过滤器功能模块（300）之间形成独立的循环涂膜回路，满足一套涂膜系统（400）供多组预涂层膜过滤器功能模块（300）共用的要求；所述的进水/产水系统的进水管路（103）与模块的进水口（324）连接，产水管路（104）与模块的产水口（325）连接，从而与每组预涂层膜过滤器功能模块（300）之间形成独立的进水/产水回路，满足一套进水产水系统（500）供多组预涂层膜过滤器功能模块（300）共用的要求；所述的爆膜反洗系统（600）的反洗进水管路（105）与模块的反洗进水口（328）连接，排污管路（106）与模块的反洗排水口（329）连接，爆膜进气管路（107）与模块的爆膜进气口（3210）连接，排气管路（108）与模块的排气口（3211）连接并汇入排污管路（106），从而与每组预涂层膜过滤器功能模块（300）之间形成独立的气水爆膜反洗/反洗排水排气回路，满足一套爆膜反洗系统（600）可供多组预涂层膜过滤器功能模块（300）共用的要求。


3.如权利要求1所述的一种预涂层膜成套装置，其特征在于，用1000目凹土基-纳米活性体改性膜粉与200~300目助滤膜粉、50~80μm吸附膜粉混合，按照（1~0.5）：10:（8~5）的质量配比形成复配膜粉作为涂膜材料；涂膜材料的涂膜量按照10~30g/m2的剂量范围投加，将复配膜粉预涂在涂膜滤元（1）的表层形成厚度为50~100μm的复合预涂膜层（11），复合预涂膜层（11）的构成为凝胶膜层与助滤膜层的复合体，综合了膜分离技术的吸附效应、筛分效应及静电效应３大基本原理过滤精度可达50~100nm；
所述的涂膜滤元（1）采用316L不锈钢或钛材质的金属粉末烧结微孔滤材、316L不锈钢或钛材质的金属纤维烧结微孔滤材、316L或钛材质的金属激光打孔微孔滤材、亲水改性PTFE或PVDF材质的微孔滤材；所述的涂膜滤元（1）厚度约为0.2~0.5mm、化学稳定性强、亲水性好、孔隙率40%~70%、微孔的孔径尺度1~5μm。


4.如权利要求1所述的一种预涂层膜成套装置，其特征在于，涂膜材料采用凹土基—纳米活性体改性膜粉材料，并配以助滤材料和吸附材料形成复合预涂膜层（11）；涂膜材料利用1000目凹土基粘土矿物作为载体，根据不同工况筛选水合MnO2、水合ZrO2、水合Al2O3、氧化石墨烯的纳米活性体颗粒中的一种或几种作为改性材料，采用溶胶-凝胶法制备；助滤膜粉材料采用200~300目、堆密度≤400g/l的硅藻土、高岭土、沸石粉、活性炭粉末、活性焦粉末的粉体；吸附膜粉材料选用50~80μm粉末树脂或磁性粉末树脂；将涂膜材料预涂在涂膜滤元（1）的表层形成厚度为10μm~50μm的复合预涂膜层（11）；复合预涂膜层（11）利用膜分离技术的吸附效应、筛分效应及静电效应３大基本原理，厚度为10μm~50μm的超薄的复合预涂膜层（11）实现小于0.1μm的高精度过滤。


5.如权利要求1所述的一种预涂层膜成套装置，其特征在于，所述的涂膜滤元（1）厚度约为0.2~0.5mm、孔隙率40%~70%，材质为316L不锈钢或钛材质的金属粉末烧结微孔滤材、316L不锈钢或钛材质的金属纤维烧结微孔滤材、316L不锈钢或钛材质的金属激光打孔微孔滤材、亲水改性PTFE或PVDF材质的孔径尺度1~5μm的微孔滤材；涂膜滤元（1）外层设有的复合预涂膜层（11）厚度为50~100μm；复合预涂膜层（11）与涂膜滤元（1）表面相结合，复合预涂膜层（11）的过滤精度范围为50~100nm。


6.如权利要求1所述的一种预涂层膜成套装置，其特征在于，所述的预涂层膜过滤器（3）采用逆向过滤器的型式，连同外部配套的功能元件做成具有独立操作功能的预涂层膜过滤器功能模块（300），以便于模块化复制和拓展；
所述的过滤器下接口（321）接有进水/反洗排水转换三通阀（311），进水/反洗排水转换三通阀（311）的反洗排水口引出模块的反洗排水口（329），进水/反洗排水转换三通阀（311）的进水口分叉接有进水选择阀（313）和涂膜选择阀（314），用于切换进水和涂膜，可以切换不同的过流通道，实现过滤过程进水、爆膜反洗过程反洗排水、涂膜过程涂膜液进水等工艺过程；进水选择阀（313）的另一侧引出模块的进水口（324），涂膜选择阀（314）的另一侧连接模块的涂膜进水口（326）；
所述的过滤器的上接口（322）接有产水/反洗进水转换三通阀（312），产水/反洗进水转换三通阀（312）的反洗进水口分叉引出模块的反洗进水口（328）和模块的爆膜进气口（3210），产水/反洗进水转换三通阀（312）的产水口接有产水/涂膜循环转换三通阀（315），可以根据工艺要求切换不同的过流通道，实现过滤过程产水、爆膜反...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘兴超，王龙庆，刘发高，
申请(专利权)人：青岛海晏环境技术工程有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37