利用超滤改造村镇水厂的装置及方法

技术领域

本发明涉及的是利用超滤改造村镇水厂的装置及方法，属于水处理的技术领域。

背景技术

我国幅员辽阔，散布着众多小型村镇水厂，为广大村民与小镇居民提供日常饮用水服务。小型村镇水厂多采用传统的“加药混凝、沉淀、过滤、消毒”处理工艺，对河水、水库等地表水进行常规处理，地表水源水质受季节变化的影响大，平常河水浊度较低，而雨季河水变浑浊、泥沙量增大，夏天藻类增多，都会极大的影响小型村镇水厂的处理效果，出厂水的浊度经常超标，水质感官效果差，用户意见较大，长期困扰着小型村镇水厂的运营。已有部分专利针对村镇水厂进行改造，如201810130191.1常规工艺的中小型水厂短流程深度水处理系统及改造方法，将传统的“加药混凝-沉淀-过滤-消毒”工艺改造成“预处理池、臭氧接触池、滤池和紫外消毒室”，新增臭氧和紫外消毒工艺，将石英砂滤池原位升级改造为活性炭-石英砂双层滤料滤池，对低污染水中的有机污染水质有所改善，但对浊度提高不多。又如201921619659.X一种适用于自来水厂处理微污染水源的提升改造系统，利用超滤与反渗透来提高产水水质，整体投资与运行费用大幅度提高。本发明提供一种利用孔径≤50nm的新型PVDF（聚偏氟乙烯）超滤膜对村镇水厂进行改造，高效去除水体中的悬浮物、铁、锰金属、藻类和微生物等物质，出水达到GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》。

发明内容

本发明提出的是一种利用超滤改造村镇水厂的装置及方法，其目的旨在针对村镇水厂“加药混凝-沉淀-过滤-消毒”传统处理工艺的抗冲击能力差、出水浑浊度超标、感官效果不佳等问题，发明一种利用超滤技术改造村镇水厂的装置及方法，选用孔径≤50nm的新型PVDF超滤膜对砂滤池出水进行深度过滤，高效去除水体中的悬浮物、铁、锰金属、藻类和微生物等物质，使得超滤出水的浑浊度≤0.1 NTU，菌落总数≤10 CFU/mL，满足和高于GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》规定生活饮用水水质的菌落总数≤100 CFU/mL，浑浊度≤1NTU的主要限值标准；远高于小型集中式供水水质的菌落总数≤500 CFU/mL，浑浊度≤3NTU的主要限值标准。超滤技术是新一代绿色环保的膜技术，超滤出水的超低浑浊度与低菌落总数，意味着水质的微生物、细菌、有机物等水质指标都会较低，对小型村镇水厂可以作为主要监控水质指标对待；超滤技术能很好地滤除藻类，减少消毒剂的投加，也不用投加大量的混凝剂，从而降低水厂的药耗与能耗；超滤装置的运行与反洗由PLC自动控制，减少人为因素的影响；超滤技术非常适合村镇水厂升级改造，达到有效保证村镇用户用水安全的目的。

本发明的技术解决方案：利用超滤改造村镇水厂的装置，包括传统水处理系统与超滤系统，所述传统水处理系统包括取水泵、混凝池、沉淀池、砂滤池、清水池、供水泵、反洗泵、排放池，所述取水泵出水口连接混凝池进水口，混凝池出水口连接沉淀池进水口，沉淀池出水口连接砂滤池进水口，砂滤池出水口连接清水池进水口，砂滤池和清水池之间设有消毒剂投加点，清水池第一出水口连接供水泵进水口，第二出水口连接反洗泵进水口，反洗泵出水口连接砂滤池进水口，沉淀池排泥口和砂滤池反洗水出口连接排放池；所述超滤系统设于砂滤池和清水池之间、消毒剂投加点之后，包括中间水箱、自清洗过滤器、超滤装置、加药装置、反洗水箱，其中砂滤池出水接至中间水箱的进水口，中间水箱的出水口与自清洗过滤器的进水口相接，自清洗过滤器的出水口接至超滤装置的进水口，超滤装置的出水口接至反洗水箱的进水口，反洗水箱的1#出水口通过超滤反洗泵接至超滤装置的反洗水进口，加药装置的出药口也接至超滤装置的反洗水进口，反洗水箱的2#出水口溢流送出超滤系统出水至清水池进水口。

所述的超滤系统包括中间水箱、增压泵、自清洗过滤器、超滤装置、反洗风机、加药装置、超滤反洗泵、反洗水箱；其中砂滤池出水接至中间水箱的进水口，中间水箱的出水口通过增压泵与自清洗过滤器的进水口相接，自清洗过滤器的出水口接至超滤装置的进水口；超滤装置的出水口接至反洗水箱的进水口，反洗水箱的1#出水口通过超滤反洗泵接至超滤装置的反洗水进口，加药装置的出药口也接至超滤装置的反洗水进口，反洗风机的出风口接至超滤装置的反洗风进口；自清洗过滤器的清洗水出口与超滤装置的反洗水出口送出超滤系统排水；反洗水箱的2#出水口溢流送出超滤系统出水；

所述超滤系统中，自清洗过滤器过滤精度为100μm，超滤装置中采用孔径≤50nm的PVDF超滤膜，所述加药装置为次氯酸钠加药装置。

所述超滤系统的工作方法包括以下步骤：

（1）利用中间水箱缓冲砂滤池出水，依据超滤流量变频控制增压泵加压，调节变频器在40～55Hz，保证超滤流量稳定在设定值Q的±5%范围内；

（2）利用过滤精度100μm的自清洗过滤器对砂滤池出水进行过滤，滤除砂滤池跑出的细小砂粒，避免划伤超滤膜，有效保护超滤设备；

（3）利用孔径≤50nm的PVDF超滤膜对水中的悬浮物与细菌进行深度过滤，将砂滤出水的浑浊度从1～5 NTU滤到浑浊度≤0.1 NTU，菌落总数≤10 CFU/mL，远高于GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》的要求，极大地改善村镇水厂的出水水质；

（4）通过加药装置投加次氯酸钠，利用反洗风机与反洗水泵定时对超滤进行自动气水联合反洗，反洗时间间隔为30～90分钟，反洗时间为30～60秒，以维持超滤装置的长期稳定运行。

所述利用超滤改造村镇水厂的装置的方法包括如下步骤：

1）村镇水厂超滤改造，通过截断砂滤池出水口到清水池进水口之间的管道，插入超滤系统；

2）通过自清洗过滤器对砂滤池出水进行过滤，过滤精度100μm，保护超滤膜；

3）通过超滤装置深度过滤，超滤出水浑浊度≤0.1 NTU，菌群总数≤10 CFU/mL，超过GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》的饮用水水质要求；

4）通过对超滤进行定时气水联合反洗，保证超滤装置的长期稳定运行。

所述步骤1）村镇水厂超滤改造，具体是通过截断砂滤池出水口到清水池进水口之间的消毒剂投加点之后管道的“X”点，插入超滤系统进行深度处理；利用超滤系统使得出水的浑浊度从1～5 NTU变到浑浊度≤0.1 NTU，菌落总数≤10 CFU/mL，远高于GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》的要求，极大改善出水水质的感官与细菌指标。

所述步骤2）通过自清洗过滤器对砂滤池出水进行过滤，具体是利用中间水箱缓冲砂滤池出水，依据超滤流量变频控制增压泵加压，利用过滤精度100μm的自清洗过滤器对砂滤池出水进行过滤，滤除砂滤池跑出的细小砂粒，避免划伤超滤膜，有效保护超滤设备。

所述步骤3）通过超滤装置深度过滤，具体是利用孔径≤50nm的PVDF超滤膜对水中的悬浮物与细菌进行深度过滤，将砂滤出水的浑浊度从1～5 NTU滤到浑浊度≤0.1 NTU，菌落总数≤10 CFU/mL，远高于GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》的要求，极大地改善村镇水厂的出水水质。

所述步骤4）通过对超滤定时进行气水联合反洗，具体是通过加药装置投加次氯酸钠，利用反洗风机与反洗水泵定时对超滤进行自动气水联合反洗，反洗时间间隔为30～90分钟，反洗时间为30～60秒，以维持超滤装置的长期稳定运行。

本发明的优点，本发明利用超滤改造村镇水厂的装置及方法，是针对村镇水厂“加药混凝-沉淀-过滤-消毒”传统处理工艺的抗冲击能力差、出水浑浊度超标、感官效果不佳等问题，利用超滤系统对村镇水厂进行改造，选用孔径≤50nm的新型PVDF超滤膜对砂滤池出水进行深度过滤，高效去除水体中的悬浮物、铁、锰金属、藻类和微生物等物质，使得超滤出水的浑浊度≤0.1 NTU，菌落总数≤10 CFU/mL，满足和高于GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》的要求，有效保证村镇用户的用水安全。

附图说明

附图1 利用超滤改造村镇水厂装置的总体改造结构示意图。

附图中UFS表示超滤系统，SF

附图2 利用超滤改造村镇水厂的装置的超滤系统结构示意图。

附图中UFS表示超滤系统，SF

附图3 利用超滤改造村镇水厂实施例的总体改造工艺流程图。

附图4 利用超滤改造村镇水厂实施例的超滤系统工艺流程图。

具体实施方式

对照附图1，利用超滤改造村镇水厂装置，其结构包括村镇水厂原有传统水处理系统与改造增加的超滤系统UFS；其中村镇水厂原有传统水处理系统的处理流程为：河水经取水泵提升至混凝池，并投加混凝剂进行混凝沉淀、砂滤池过滤，通过投加消毒剂进行消毒后进入清水池，通过供水泵对外供水，同时利用反洗泵对砂滤池进行定时反洗，砂滤池反洗水和沉淀池排泥通过排放池排放；传统水处理流程的抗冲击能力低，出水水质浑浊度较难达标，水的感官较差；而对传统水处理系统的超滤改造是在砂滤池出水消毒后再进行超滤系统UFS的深度处理，具体是先将砂滤池到清水池管道的X点截断，将砂滤池出水SF

对照附图2，超滤系统UFS，其结构包括中间水箱MT、增压泵P

利用超滤改造村镇水厂的方法，包括如下步骤：

1）村镇水厂超滤改造，通过截断砂滤池出水口到清水池进水口之间的管道，插入超滤系统；

2）通过自清洗过滤器对砂滤池出水进行过滤，过滤精度100μm，保护超滤膜；

3）通过超滤装置深度过滤，超滤出水浑浊度≤0.1 NTU，菌群总数≤10 CFU/mL，超过GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》的饮用水水质要求；

4）通过对超滤定时进行气水联合反洗，保证超滤装置的长期稳定运行。

所述步骤1）村镇水厂超滤改造，具体是通过截断砂滤池出水口到清水池进水口之间的消毒剂投加点之后管道的“X”点，插入超滤系统进行深度处理；利用超滤系统使得出水的浑浊度从1～5 NTU变到浑浊度≤0.1 NTU，菌落总数≤10 CFU/mL，远高于GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》的要求，极大改善出水水质的感官与细菌指标。

所述步骤2）通过自清洗过滤器对砂滤池出水进行过滤，具体是利用中间水箱缓冲砂滤池出水，依据超滤的流量变频控制增压泵加压，利用过滤精度100μm的自清洗过滤器对砂滤池出水进行过滤，滤除砂滤池跑出的细小砂粒，避免划伤超滤膜，有效保护超滤设备。

所述步骤3）通过超滤装置深度过滤，具体是利用孔径≤50nm的PVDF超滤膜对水中的悬浮物与细菌进行深度过滤，将砂滤出水的浑浊度从1～5 NTU滤到浑浊度≤0.1 NTU，菌落总数≤10 CFU/mL，远高于GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》的要求，极大地改善村镇水厂的出水水质。

所述步骤4）通过对超滤进行气水联合反洗，具体是通过加药装置投加次氯酸钠，利用反洗风机与反洗水泵定时对超滤进行自动气水联合反洗，反洗时间间隔为30～90分钟，反洗时间为30～60秒，以维持超滤装置的长期稳定运行。

实施例

某村镇水厂位于山区，取河水作为水源，受季节变化引起的河水水质变化的影响较大，水厂采用传统的“加药混凝-沉淀-过滤-消毒”的水处理工艺，出水浑浊度较难达标、感官效果欠佳。实施采用超滤系统进行提标改造工程后，超滤出水满足GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》的要求，效果良好。

设计主要进、出水水质与水量

水厂超滤改造工程的供水量为：1500T/D。

水厂超滤改造工程的超滤系统的出水满足GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》的要求，其主要水质指标如下表：

表中标准限值的第二格数值是针对小型集中式供水的。

工艺流程

2.1 工艺流程

水厂超滤改造工程的工艺流程见附图3 利用超滤改造村镇水厂实施例的总体改造工艺流程图。

超滤系统的工艺流程见附图4 利用超滤改造村镇水厂实施例的超滤系统工艺流程图。

流程说明

参见附图3，利用超滤改造村镇水厂实施例的总体改造工艺流程，河水经取水泵房中的取水泵提升至混凝池，并投加混凝剂进行混凝沉淀、砂滤池过滤，通过投加消毒剂进行消毒后进入清水池，通过供水泵房中的供水泵对外供水，同时利用供水泵房中的反洗泵对砂滤池进行定时反洗，砂滤池反洗水和沉淀池排泥通过排放池排放。

参见附图4，超滤系统工艺流程，砂滤池出水流入中间水箱，依次经增压泵加压，经100μm过滤精度的自清洗过滤器滤除细砂后进入超滤装置，利用孔径≤50nm的PVDF超滤膜进行深度过滤，截留大量的悬浮物与细菌，超滤出水进入反洗水箱，通过每45分钟进行一次60秒的加药、反洗风机与反洗水泵进行气水联合反洗，保证超滤的稳定运行；为保证反洗水箱的反洗水量充足，采用反洗水箱溢流方式出水至原清水池；超滤的反洗水与自清洗过滤器的反洗水进入原排放池。

超滤系统主要设计参数

3.1土建工程：

3.2主要设备：