專利名稱：薄膜過濾系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在此描述的實施例基本上涉及一種薄膜過濾系統(tǒng)，該系統(tǒng)被用于鹽水、海水、 地下水、堆填區(qū)滲透液、工業(yè)廢水、或者包含諸如如離子和鹽的溶解物的類似物的水處理。
背景技術(shù)：
在水處理領(lǐng)域，使用反滲透薄膜模塊的過濾已經(jīng)被實施，通過過濾鹽水、海 水、地下水、堆填區(qū)滲透液、工業(yè)廢水、或者包含諸如如離子和鹽的溶解物的類似物從 而獲得日常生活用水、工業(yè)用水或者農(nóng)業(yè)用水。反滲透薄膜是一種具有以下特性的薄膜，即不允許除了水之外的雜質(zhì)(溶解物) 例如離子和鹽透過。等于或者大于根據(jù)溶解物濃度的滲透壓力的壓力通過高壓泵施加到 反滲透薄膜上，從而使溶解物與水分離。在使用上述反滲透薄膜的薄膜過濾系統(tǒng)中，當 溶解物濃度如海水中一樣高時，過濾所需要的壓力必須提高，從而導致用于驅(qū)動高壓泵 的動力成本的增加。為了解決上述問題，JP-A2002-282855 (KOKAI)、JP-A 2003-200161 (KOKAI)、 以及JP-A 2008-100219 (KOKAI)提出了一種通過以下方式來獲得除去鹽分的水或者清水 的方法在上面所述的、使用反滲透薄膜的反滲透薄膜模塊之前的階段設(shè)置納米過濾薄 膜模塊；首先將鹽水、海水、地下水、堆填區(qū)滲透液、工業(yè)廢水、或者包含諸如如離子 和鹽的溶解物的類似物供給到納米過濾薄膜模塊，用于薄膜分離為滲透水及濃縮水；以 及將滲透水供給到反滲透薄膜模塊。然而，由于當鹽水、海水、地下水、堆填區(qū)滲透液、工業(yè)廢水、或者包含諸如 如離子和鹽的溶解物的類似物供給到常規(guī)薄膜過濾系統(tǒng)中的納米過濾薄膜模塊時納米過 濾薄膜會在短時間內(nèi)變臟，因此必須頻繁地進行薄膜清潔從而去除污垢。因此，由于 必須不時地停止過濾處理的操作，因此不能夠長時間地連續(xù)操作以致于使得處理效率下 降，并且由于驅(qū)動高壓泵的動力成本的增加使得整體運行成本上升。

發(fā)明內(nèi)容
實施例的目的是提供一種薄膜過濾系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠通過對過濾薄膜的污垢進 行抑制以及去除諸如離子和鹽的一部分溶解物而減小用于高壓泵的動力成本，從而減小 整體運行成本，所述高壓泵用于將未凈化水供給到反滲透薄膜模塊。一般地，根據(jù)一個實施例，溶解物通過使用納米過濾薄膜并且以納米過濾薄膜 模塊中的溶解物去除率為或更多以及30%或更少的方式得以去除。在單個納米過濾 薄膜中的溶解物去除率超過30%的情況下，泵上的載荷會增加，并且過濾薄膜容易變臟 從而增加了在短周期內(nèi)頻繁過濾薄膜清潔的必要性，由此大大地降低了處理效率。另 外，為了使水通過納米過濾薄膜模塊以及反滲透薄膜模塊，必須在薄膜模塊入口處施加 運行壓力，該運行壓力等于或者大于根據(jù)溶解物濃度的滲透壓力。溶解物去除率以及回收率以滲透壓力與納米過濾薄膜模塊的運行壓力相匹配的方式而確定下來。由于當已處 理水側(cè)的溶解物濃度減小時濃縮水側(cè)的溶解物濃度會增加，因此當溶解物去除率增加時 納米過濾薄膜模塊的運行壓力會最終增加。為了避免這種運行壓力的增加，通過將納米 過濾薄膜模塊中的溶解物去除率抑制到30%或更少的較低值，從而使得納米過濾薄膜模 塊的運行壓力降低，同時，將供給到后續(xù)的反滲透薄膜模塊的溶解物濃度降低，由此由 溶解物去除分散了所引起的載荷并且減小了溶解物去除所需的整個動力。同時，當納米過濾薄膜模塊中的溶解物去除率小于時，納米過濾薄膜模塊中 有效的處理效率變得過低，從而難于達到減輕后續(xù)的反滲透薄膜模塊上載荷的目的。在 這種情況下，當納米過濾薄膜模塊的數(shù)目增加以用于減輕反滲透薄膜模塊上載荷的目的 時，成本會增加。在當前實施例中，納米過濾薄膜中的溶解物去除率可優(yōu)選地設(shè)定在或更多， 以及10%或更少。當溶解物去除率為10%或更少時，泵上的載荷進一步減輕，從而降低 了動力。相反地，當溶解物去除率超過10%時，難于通過清潔處理而使阻塞的納米過濾 薄膜恢復到其初始狀態(tài)，由此在一些情況下導致薄膜質(zhì)量的快速惡化。在當前實施例中，優(yōu)選地在反滲透薄膜模塊之前的階段設(shè)置多個納米過濾薄膜 模塊(圖2，3A，3B，3C，3D，4，5，6以及8)。當通過使用多階段納米過濾薄膜模塊 而從未凈化水中逐步地去除雜質(zhì)而使溶解物濃度逐步降低時，借助在各個階段使納米過 濾薄膜模塊上的載荷減輕從而獲得了對過濾薄膜產(chǎn)生污垢進行抑制的優(yōu)點。同樣在這種 情況下，各個階段納米過濾薄膜模塊中溶解物去除率優(yōu)選地設(shè)定到或更多以及30% 或更少，更優(yōu)選地為或更多以及10%或更少。在海水淡化廠或類似工廠中面臨著大 量的包含高濃度溶解物(例如離子和鹽)的未凈化水(海水)的情況下，期望將納米過濾 薄膜模塊在可接受范圍內(nèi)最大限度地保持到成免維護狀態(tài)，同時需要最大限度地防止過 濾薄膜變臟。由此，在海水淡化廠或類似工廠中設(shè)置大量數(shù)目的納米過濾薄膜模塊，量 級從幾千到幾萬，從而通過使用平行處理與旋轉(zhuǎn)處理的結(jié)合來進行操作，由此減輕了各 個過濾薄膜上的載荷。在當前實施例中，優(yōu)選地包括清潔單元，該清潔單元在清潔反滲透薄膜和納米 過濾薄膜時以預先確定的頻率使用，并且通過將溫度高于常溫的熱水供給到各個反滲透 薄膜和納米過濾薄膜而進行清潔(圖4)。能夠防止過濾處理效率的降低，從而獲得過濾 薄膜的壽命延長，并且通過使用熱水以適當頻率清潔各個反滲透薄膜以及納米過濾薄膜 從而減輕了泵載荷。此外，能夠通過使用不具有任何化學藥劑的熱水清潔單元從而大大 地減輕環(huán)境負擔。在當前實施例中，可以在納米過濾薄膜模塊之前的階段進一步設(shè)置包括充砂層 (sand charged layer)的砂濾裝置(圖5)。此外，可以在納米過濾薄膜模塊之前的階段進一 步設(shè)置微過濾薄膜模塊或者超過濾薄膜模塊(圖6)。此外，可以在納米過濾薄膜模塊之 前的階段設(shè)置砂濾裝置及微過濾薄膜模塊或者砂濾裝置及超過濾薄膜模塊(圖7和圖8)。在當前實施例中，優(yōu)選地進一步包括清潔單元，該清潔單元在清潔各個反滲透 薄膜和納米過濾薄膜，充砂層及微過濾薄膜、或者充砂層及超過濾薄膜時以預先確定頻 率使用，并且通過將溫度高于常溫的熱水供給到各個反滲透薄膜及納米過濾薄膜，充砂 層及微過濾薄膜、或者充砂層及超過濾薄膜的方式進行清潔(圖1，2，4，5，6，7和8)。在如上所述結(jié)合使用多個不同過濾單元的情況下，用熱水清潔各個單元對于實現(xiàn)處 理效率的提高、防止過濾薄膜的污垢、以及泵載荷的減輕而言是有效的。接下來，對本說明書中使用的術(shù)語進行限定。術(shù)語“納米過濾薄膜模塊中的去除率”指的是一項指數(shù)，該指數(shù)以百分數(shù)表示 納米過濾薄膜模塊中出口側(cè)溶解物濃度C2(mg/1)相對于進口側(cè)溶解物濃度Cl (mg/1)的 減少比率。溶解物指的是溶解到例如鹽水、海水、地下水、堆填區(qū)滲透液、工業(yè)廢水、 或者類似物中的物質(zhì)。納米過濾薄膜模塊中的溶解物去除率)由以下公式(1)給 出R = {1-(C2/C1)}X100......(1)術(shù)語“納米過濾薄膜模塊中的回收率”指的是一項指數(shù)，該指數(shù)以百分數(shù)表示 納米過濾薄膜模塊中出口側(cè)閥的流量F2與進口側(cè)閥的流量Fl之間的比率。納米過濾薄 膜模塊中的溶解物回收率)由以下公式(2)給出K = (F2/F1) XlOO......(2)術(shù)語“物理清潔”指的是一種將加壓水流供給到過濾薄膜從而通過加壓水流的 滲透壓力(穿透力和碰撞力)而以物理方式將沉積物從薄膜表面上分離的清潔方法。術(shù)語“熱水清潔”指的是一種允許溫度為40°C或更高(高于常溫的溫度)的熱 水滲透穿過過濾薄膜從而將沉積物從過濾薄膜表面上去除的方法。由于在熱水清潔中沒 有使用任何化學藥劑，因此能夠獲得在清潔之后簡單的排放處理以及小的環(huán)境負擔的優(yōu) 點。當通過溫度響應性聚合體處理的功能性中空纖維被用于薄膜表面時，各個小孔的直徑由 于聚合體鏈條與熱水接觸所導致的螺旋性收縮而增加，因此熱水清潔的效果進一步提高。術(shù)語“砂濾”指的是一種通過使未凈化水通到充滿砂子的充砂層從而去除未凈 化水中的固體物質(zhì)的方法。在當前實施例中，砂濾被應用作為納米薄膜之前階段的預處 理，用于去除具有相對較大尺寸的固體物質(zhì)，從而減輕納米過濾薄膜上的載荷。


圖1是顯示根據(jù)第一實施例的薄膜過濾系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖2是顯示根據(jù)第二實施例的薄膜過濾系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖3A是示意性地顯示實施例中薄膜過濾系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖3B是顯示實施例中薄膜過濾系統(tǒng)的功能和效果的圖表；圖3C是顯示實施例中薄膜過濾系統(tǒng)的功能和效果的圖表；圖3D是顯示實施例中薄膜過濾系統(tǒng)的功能和效果的圖表；圖4是顯示根據(jù)第三實施例的薄膜過濾系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖5是顯示根據(jù)第四實施例的薄膜過濾系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖6是顯示根據(jù)第五實施例的薄膜過濾系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖7是顯示根據(jù)第六實施例的薄膜過濾系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；以及圖8是顯示根據(jù)第七實施例的薄膜過濾系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式下面參 考附圖描述某些實施例。
(第一實施例)參考圖1描述根據(jù)第一實施例的薄膜過濾系統(tǒng)。當前實施例的薄膜過濾系統(tǒng)1從上游側(cè)開始依次包括未凈化水罐2、第一供給泵3、納米過濾薄膜模塊4、第一已處理水罐5、第二供給泵(高壓泵)6、反滲透薄膜模塊 7、以及第二已處理水罐8。單元2到8通過充當主要作用管路的水流管道通路Ll到L4 而連續(xù)地連接，從而使得將被處理的水以穩(wěn)定運行狀態(tài)從處于上游側(cè)的未凈化水罐2向 著處于下游側(cè)的第二處理罐8間斷地或者連續(xù)地輸送。在管路Ll到L4的適當位置設(shè)置 有打開/閉合閥VI、V21、V22、V5、V6以及V7，并且控制器(未示出)根據(jù)預先確 定的工藝條件在期望的時間控制閥的打開/閉合。未凈化水罐2是蓄水罐，目的是將鹽水、海水、地下水、堆填區(qū)滲透液、工 業(yè)廢水、或者包含諸如如離子和鹽的溶解物的類似物從未凈化水供給源(未示出)開始供 給；在期望的時間段暫時地保存未凈化水；以及導致固體物質(zhì)沉淀。納米過濾薄膜模塊4設(shè)置在未凈化水罐2與第一已處理水罐5之間，并且包含有 納米過濾薄膜，用于去除未凈化水中包含的溶解物。納米過濾薄膜是一種包括小孔的功 能性過濾薄膜，該小孔的平均小孔直徑大于反滲透薄膜的平均小孔直徑。作為納米過濾 薄膜的使用模式，例如是一束中空纖維薄膜的納米薄膜被插入到過濾薄膜模塊容器中。 納米過濾薄膜模塊4具有將未凈化水中包含的大量雜質(zhì)中的一部分去除的功能并且具有 減輕設(shè)置在靠后階段的反滲透薄膜模塊7上的載荷的作用。第一供給泵3連接到未凈化水供給管路Li，該管路Ll將未凈化水罐2連接到納 米過濾薄膜模塊4。第一供給泵3通過將未凈化水以預先確定的泵送供給壓力供給到納米 過濾薄膜模塊4從而將期望的運行壓力施加到納米過濾薄膜。未凈化水由于泵3的供給 壓力而滲透穿過納米過濾薄膜，從而使得一部分溶解物去除從而生成初步已處理水。第一已處理水罐5通過包括閥V22的管路L2而連接到納米過濾薄膜模塊4的出 口側(cè)，并且容納初步已處理水，所述初步已處理水是通過納米過濾薄膜而去除一部分溶 解物所獲得的。反滲透薄膜模塊7設(shè)置在第一已處理水罐5與第二已處理水罐8之間并且包含反 滲透薄膜，用于去除初步已處理水中包含的溶解物。反滲透薄膜是一種包括小孔的功能 性過濾薄膜，該小孔的平均小孔直徑小于2nm，用于允許水分子穿過并且不允許除了水 分子之外的雜質(zhì)(溶解物)穿過。當向反滲透薄膜施加等于或者大于滲透壓力的壓力時， 反滲透薄膜將溶解物從水中分離出來，所述滲透壓力是根據(jù)溶解物(雜質(zhì))的濃度。反 滲透薄膜模塊7提供了幾乎完全地將初步已處理水中包含的溶解物去除的功能并且具有 生成除去鹽分的水的作用。第二已處理水罐8通過包括閥V7的管路L4連接到反滲透薄膜模塊7的出口側(cè) 并且容納第二級已處理水(除去鹽分的水)，該第二級已處理水是通過反滲透薄膜而去除 幾乎全部溶解物所獲得的。第二供給泵6連接到初步已處理水供給管路L3，該管路L3將第一已處理水罐5 連接到反滲透薄膜模塊7。第二供給泵6通過以預先確定的泵送供給壓力將初步已處理 水供給到反滲透薄膜模塊7從而將期望的運行壓力施加到反滲透薄膜。作為第二供給泵 6，可以使用高壓泵，例如循環(huán)泵以及多級渦旋泵。初步已處理水由于泵6的供給壓力而滲透穿過反滲透薄膜，從而使得溶解物幾乎完全地去除從而生成第二級已處理水。
此外，薄膜過濾系統(tǒng)1包括設(shè)置在納米過濾薄膜模塊4與第一已處理水罐5之間 的清潔泵9。清潔泵9的進口側(cè)通過包括閥V4的管路L5而連接到第一已處理水罐5，并 且出口側(cè)連接到支線管路L6、L7和L8。第一支線管路L6是用于納米過濾薄膜模塊4的 清潔管路，該管路L6連接到納米過濾薄膜模塊4的入口側(cè)并且包括打開/閉合閥V91。 第二支線管路L8是用于納米過濾薄膜模塊4的反向清潔管路，該管路L8連接到納米過濾 薄膜模塊4的出口側(cè)并且包括打開/閉合閥V92。第三支線管路L7是用于反滲透模塊7 的清潔管路，該管路L7連接到反滲透模塊7的入口側(cè)并且包括打開/閉合閥V10。
接下來，描述當前實施例的功能。
為了進行過濾操作，閥VI，V3，V8，V21，V22，V5，V6和V7都打開，以及 閥V3，V8，V91，V92和VlO都閉合。未凈化水通過泵3的驅(qū)動、經(jīng)由管路Ll從未凈 化水罐2供給到納米過濾薄膜模塊4，通過納米薄膜模塊4的處理所獲得的已處理水被暫 時地存儲到第一已處理水罐5中、并且隨后通過高壓泵6而被供給到反滲透薄膜模塊7。 納米過濾薄膜模塊4的回收率K通過閥V22處的流量相對于閥V21處的流量所限定，如 公式O)中所示。進一步，納米過濾薄膜模塊4的去除率R是通過薄膜模塊出口處的溶 解物濃度C2相對于薄膜模塊入口處的溶解物濃度Cl所給出，如公式(1)中所示。
對于納米過濾薄膜模塊4具有兩種類型的物理清潔，即，當閥V91在閥V21和 V22閉合的狀態(tài)下打開時或者當閥V92在V21和V22閉合的狀態(tài)下并且在打開閥V4之 后打開時，清潔泵9被啟動。清潔水流通過打開排水閥3而從納米過濾薄膜模塊4中排 出。在前面的清潔處理步驟中，清潔水流依次地流過已處理水罐5、L5、V4、泵9、L6、 V91、模塊4以及V3，從而對模塊4中的過濾薄膜進行清潔。在后面的反向清潔處理步 驟中，清潔水流依次地流過已處理水罐5、L5、V4、泵9、L8、V92、模塊4以及V3， 從而對模塊4中的過濾薄膜進行反向清潔。
在反滲透薄膜模塊7的物理清潔中，清潔水流在閥V6和V7閉合以及閥VlO打 開的情況下通過驅(qū)動清潔泵9、經(jīng)由管路L7而被輸送到反滲透薄膜模塊7。用于清潔的 清潔水流通過打開閥V8而從模塊底部的排水管路排出。在反滲透薄膜的清潔處理中，清 潔水流依次地流過已處理水罐5、L5、L4、泵9、L7、V10、模塊7以及V8，從而對反滲透薄膜進行清潔。
根據(jù)當前實施例，由于由用于去除一部分溶解物的納米過濾薄膜所形成的納米 過濾薄膜模塊被設(shè)置在反滲透薄膜模塊之前的階段，因此納米薄膜模塊的變臟得以減 輕，并且一部分溶解物例如離子和鹽被去除，由此能夠減小用于將未凈化水供給到反滲 透薄膜模塊的高壓泵的動力成本，導致了整體運行成本的減小。
(第二實施例)
下面，參考圖2描述第二實施例的薄膜過濾系統(tǒng)。當前實施例中與前述實施例 相同的部分的描述將被省略。
當前實施例的薄膜過濾系統(tǒng)IA包括設(shè)置在未凈化水罐2與第一已處理水罐5之 間的多個納米過濾薄膜模塊41到如。多個納米過濾薄膜模塊41到如沿著管路Ll到L2 連續(xù)地連接。閥V21、V22、…V2n設(shè)置在納米過濾薄膜模塊41到如的入口側(cè)和出口 側(cè)。更具體地在第一階段模塊41的入口側(cè)與第一供給泵3的出口側(cè)之間經(jīng)由閥V21設(shè)置連通；在第二階段模塊42的進口側(cè)與第一階段模塊41的出口側(cè)之間經(jīng)由閥V22設(shè)置 連通；在η階段模塊4η的進口側(cè)與n-1階段模塊4n-l之間經(jīng)由閥V2n-1設(shè)置連通；以 及在η階段模塊如的出口側(cè)與第一已處理水罐5之間經(jīng)由閥V2n設(shè)置連通。
此外，從包括清潔泵9的清潔管路L6分支出來的清潔/反向清潔管路L81到L8n 連接到將納米過濾薄膜模塊41到如的入口側(cè)與出口側(cè)相連接的管路。閥V91以及V92 到V92n連接到清潔/反向清潔管路L81到L8n。此外，納米過濾薄膜模塊41到如的底 部部分連接到包括有V31到V3n的排水管路。
下面，描述當前實施例的功能。
為了進行過濾，閥VI、V31 到 3n、V8、V21、V22、V5、V6 和 V7 都打開， 以及閥V31到V3n，V8、V91到V9n以及VlO都閉合。未凈化水從供給泵3供給到納 米過濾薄膜模塊41到如，來自納米過濾薄膜模塊41到如的已處理水通過高壓泵(第二 供給泵)6供給到反滲透薄膜模塊7。納米過濾薄膜模塊41到如的回收率K通過閥V22 處的流量相對于閥V21處的流量所限定，如公式O)中所示。進一步，納米過濾薄膜模 塊的去除率R是通過薄膜模塊出口處的溶解物濃度相對于薄膜模塊入口處的溶解物濃度 所給出，如公式(1)中所示。這里，納米過濾薄膜模塊中的溶解物去除率優(yōu)選地處于到30%的范圍內(nèi)，從而減小納米過濾薄膜的污垢。當溶解物去除率超過30%時，納米過 濾薄膜會在短時間內(nèi)阻塞從而擾亂連續(xù)運行。
為了使得水流流過納米過濾薄膜模塊41到如以及反滲透薄膜模塊7，必須在薄 膜模塊的入口側(cè)施加等于或者大于根據(jù)溶解物濃度的滲透壓力的運行壓力。去除率R以 及回收率K是通過使?jié)B透壓力與納米過濾薄膜模塊41到如的運行壓力相匹配的方式確定 出來。由于在已處理水側(cè)的溶解物濃度減小時濃縮水側(cè)的溶解物濃度會增加，因此當溶 解物去除率R增加時納米過濾薄膜模塊的運行壓力會最終增加。為了避免這種運行壓力 的增加，通過將納米過濾薄膜模塊中的溶解物去除率抑制到到30%的較低數(shù)值、即 通過粗略地去除溶解物，從而使納米過濾薄膜模塊41到如的運行壓力降低，并且同時， 供給到靠后的反滲透薄膜模塊7的溶解物濃度降低，由此使得由于溶解物去除引起的載 荷得以分散并且減小了溶解物去除所需的整體動力。
下面，關(guān)于將使用多個納米過濾薄膜模塊連同反滲透薄膜模塊的模型作為根據(jù) 上述實施例的實際模型，參考圖3A、圖3B、圖3C以及圖3D描述在三個不同運行條件下 通過計算機模擬得出的輸入結(jié)果1、輸入結(jié)果2、以及輸入結(jié)果3。
圖3A中所示的是模型的示例，其中納米過濾薄膜模塊的溶解物去除率R被設(shè)定 在到10%的范圍內(nèi)；對于第一納米過濾薄膜模塊41的泵送供給壓力的目標數(shù)值被設(shè) 定為大約15個大氣壓力(1.52Mpa)；以及一個反滲透薄膜模塊7被連接到兩個納米過濾 薄膜模塊41和42之后的階段。輸入結(jié)果1到3的測量位置(1)到(7)對應于圖3A中所 示的以下位置。-納米過濾薄膜模塊41的入口端口。 -納米過濾薄膜模塊41的出口端口。 -納米過濾薄膜模塊41的濃縮水出口側(cè)。 納米過濾薄膜模塊42的出口端口。 納米過濾薄膜模塊42的濃縮水出口側(cè)。
測量位置(1)第
測量位置第
測量位置(3)第
測量位置(4)第
測量位置(5)第
測量位置(6)第三反滲透薄膜模塊7的出口端口。
測量位置(7)第三反滲透薄膜模塊7的濃縮水出口側(cè)。
如圖3B中所示，在輸入結(jié)果1中在測量位置(1)的未凈化水的鹽濃度為 3.00% ；在測量位置(2)的、來自于第一模塊的初級已處理水的鹽濃度為2.97% ；在測 量位置⑷的、來自于第二模塊的初級已處理水的鹽濃度為2.94%;以及在測量位置(6) 的、來自于第三模塊的第二級已處理水的鹽濃度為0.01%。對于與各個過濾薄膜的滲透 壓力相對應的泵送供給壓力在測量位置C3)獲得了 12.1大氣壓力的泵送供給壓力；在 測量位置( 獲得了 12.0大氣壓力的泵送供給壓力；以及在測量位置(7)獲得了 47.2大 氣壓力的泵送供給壓力。
如圖3C中所示，在輸入結(jié)果2中在測量位置(1)的未凈化水的鹽濃度為 3.00% ；在測量位置O)的、來自于第一模塊的初級已處理水的鹽濃度為2.85% ；在測 量位置的、來自于第二模塊的初級已處理水的鹽濃度為2.71%;以及在測量位置(6) 的、來自于第三模塊的第二級已處理水的鹽濃度為0.01%。對于與各個過濾薄膜的滲透 壓力相對應的泵送供給壓力在測量位置C3)獲得了 12.1大氣壓力的泵送供給壓力；在 測量位置( 獲得了 11.5大氣壓力的泵送供給壓力；以及在測量位置(7)獲得了 43.5大 氣壓力的泵送供給壓力。
如圖3D中所示，在輸入結(jié)果3中在測量位置(1)的未凈化水的鹽濃度為 3.50% ；在測量位置O)的、來自于第一模塊的初級已處理水的鹽濃度為3.15% ；在測 量位置⑷的、來自于第二模塊的初級已處理水的鹽濃度為2.84%;以及在測量位置(6) 的、來自于第三模塊的第二級已處理水的鹽濃度為0.01%。對于與各個過濾薄膜的滲透 壓力相對應的泵送供給壓力在測量位置C3)獲得了 14.1大氣壓力的泵送供給壓力；在 測量位置( 獲得了 12.7大氣壓力的泵送供給壓力；以及在測量位置(7)獲得了 45.5大 氣壓力的泵送供給壓力。
對于納米過濾薄膜模塊41和42有兩種類型的物理清潔，S卩，在閥V21到V2n 閉合且V91到V92n_l打開的狀態(tài)下或者在閥V21和V2n閉合且V92到V92n_l打開的 狀態(tài)下以及閥V4打開的情況下，清潔泵9被啟動。清潔水流經(jīng)由排水閥V31到V3n而 從模塊中排出。在反滲透薄膜模塊7的物理清潔中，清潔泵9在閥V6和V7閉合以及 閥VlO打開的狀態(tài)下啟動。清潔水流經(jīng)由排水閥V8而從模塊7中排出。更具體地，在 納米過濾薄膜的清潔處理中，清潔水流依次地流過已處理水罐5、L5、V4、泵9、L6、 L81到L8n-1、V91、V92到V92n_l、模塊4到4n、以及V31到V3n，從而清潔過濾薄 膜。在納米過濾薄膜的反向清潔處理中，清潔水流依次地流過已處理水罐5、L5、V4、 泵9、L81到L8n_l、V92到V92n_l、模塊4到如、以及V31到V3n，從而反向清潔模 塊4到如中的過濾薄膜。在反滲透薄膜的清潔處理中，清潔水流依次地流過已處理水罐 5、L5、V4、泵9、L7、V10、模塊7、以及V8，從而清潔模塊7中的反滲透薄膜。
下面描述當前實施例的效果。
如圖2中所示，由于多個納米過濾薄膜模塊41到如被設(shè)置在反滲透薄膜模塊7 的上游，因此各個階段納米過濾薄膜模塊41到如上的載荷都減輕，納米過濾薄膜模塊的 污垢得以減小，以及一部分溶解物例如離子和鹽被去除，由此能夠減小用于高壓泵6的 動力成本，使得整體運行成本降低，所述高壓泵6用于將未凈化水供給到反滲透薄膜模塊7。
用于計算泵的動力成本的方法概述如下。
作為泵動力成本，電功率量是通過由公式(3)計算出來的軸功率以及由下面公 式(4)計算出來的電機輸出而計算出來的。公式(3)中的預期效率η是通過泵的性能曲 線而測定的。
Ps(kW) = (QXH)/(3600X η)......(3)
Ps是軸功率；Q是容量(m3/h) ； H是整體泵壓頭(kPa)；以及η是預期效率 )。
Pc = PsXC......(4)
Pc是泵輸出；Ps是計算所需的軸功率；以及C是容差(=5% )。
泵動力成本是通過使用上面所述的計算方法而計算出來的，用于研究實施例的 效果，由此它揭示出當前實施例能夠大大地降低泵動力成本。
(第三實施例)
下面，參考圖4描述第三實施例的薄膜過濾系統(tǒng)。當前實施例中與前述實施例 相同的部分的描述將被省略。
當前實施例的薄膜過濾系統(tǒng)IB進一步設(shè)置了熱水清潔單元10、11、L12、 L13、L15、VII、V12以及V15，用于通過使用熱水來清潔過濾薄膜。熱水清潔單元包 括熱水罐10、加熱器11、管路L12、L13、L15，以及打開/閉合閥VII、V12和V15。
熱水罐10包括加熱器11和溫度傳感器(未示出)、并且連接到熱水供給管路 L15，該加熱器11用于將罐內(nèi)部容納的水加熱到40°或更高。通過多個閥V15、V91、 V92到V92n以及VlO在熱水供給管路L15與納米過濾薄膜的清潔/反向清潔管路L6和 L81到L8n之間以及與反滲透薄膜的清潔管路L7之間提供了連通。
來自于第一水罐5的初級已處理水供給管路L12、來自于第二已處理水罐8的第 二級已處理水供給管路L13、以及來自于納米過濾薄膜模塊41到如的濃縮水管路Lll被 連接到熱水罐10。
下面，描述當前實施例的功能。
為了進行過濾，閥VI、V21至Ij2n、V31至Ij 3n、V8、V5、V6以及V7打開，并 且閥V31到3n、V8、V91到V9n、V10、VII、V12以及V13關(guān)閉。未凈化水通過第一供給泵3按次序地供給到多個納米過濾薄膜模塊41到如，并且來自于納米過濾薄膜模 塊41到如的初級已處理水通過高壓泵6而被供給到反滲透薄膜模塊7。納米過濾薄膜模 塊的回收率K是通過閥V22處的流量相對于閥V21處的流量而確定出來，如公式O)中 所示。進一步地，納米過濾薄膜模塊的去除率R是通過薄膜模塊出口處的溶解物濃度相 對于薄膜模塊入口處的溶解物濃度所給出的，如公式(1)中所示。
對于納米過濾薄膜模塊41和如有兩種類型的物理清潔，S卩，在閥V21到V2n閉 合且V921到V92n打開的狀態(tài)下或者在閥V21到V2n閉合且閥V921到V92n打開的狀 態(tài)下以及閥V4打開的情況下，清潔泵9被啟動。清潔水流通過排水閥V31到V3n而從 模塊41到如中排出。在反滲透薄膜模塊7的物理清潔中，在閥V6和V7被閉合以及閥 VlO被打開的狀態(tài)下，清潔泵9被啟動。清潔水流通過排出閥V8而從模塊7中排出。
在當前實施例中，除了上述物理清潔之外，模塊中的過濾薄膜和/或反滲透薄膜會通過以下過程而經(jīng)受熱水清潔通過打開閥VII、V12以及V13中至少一個并且經(jīng) 由管路L12、Lll或L13而將來自于第一已處理水罐5中的初級已處理水、來自于納米過 濾薄膜的濃縮水的一部分、或者來自于第二級已處理水罐8中的第二級已處理水引入到 熱水罐10中；通過加熱器11進行加熱；在閥V15打開的狀態(tài)下啟動清潔泵9;以及在閥 V91、V92到V92n、V31到V3n、VlO以及V8打開的狀態(tài)下，將熱水供給到納米過濾薄 膜模塊41到如和/或反滲透薄膜模塊7。熱水的溫度在40°C到100°C的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。
關(guān)于熱水清潔，與常規(guī)的物理清潔相似，有兩種類型清潔用于納米過濾薄膜模 塊41到4n，S卩，在閥V21到V2n閉合且V91和V92到V92n打開的狀態(tài)下或者在閥V21 和V2n閉合且V91和V92到V92n打開的狀態(tài)下以及閥V15打開的空氣下，清潔泵9被 啟動。清潔水流通過排水閥V31到V3n以及閥V35排出。在反滲透薄膜模塊7的清潔 中，在閥V6和V7被閉合以及閥VlO被打開的狀態(tài)下，清潔泵9被啟動。清潔水流通過 排出閥V8而從模塊7中排出。
下面描述當前實施例的效果。
根據(jù)當前實施例，由于多個納米過濾薄膜模塊(其中的每一個模塊都由用于將 溶解物的一部分去除的納米過濾薄膜形成)被設(shè)置在反滲透薄膜模塊之前的階段，并且 由于使溫度高于普通清潔水流的水穿過的熱水清潔以預先確定的頻率與用于納米過濾薄 膜模塊及反滲透薄膜模塊的常規(guī)物理清潔相結(jié)合，因此納米過濾薄膜模塊的污垢得到減 小，并且一部分溶解物例如離子和鹽被去除，由此能夠減小用于高壓泵的動力成本，使 得整體運行成本降低，所述高壓泵用于將未凈化水供給到反滲透薄膜模塊。
(第四實施例)
下面，參考圖5描述第四實施例的薄膜過濾系統(tǒng)。當前實施例中與前述實施例 相同的部分的描述將被省略。
當前實施例的薄膜過濾系統(tǒng)IC包括在未凈化水罐2與第一納米過濾薄膜模塊41 之間的預處理供給泵12、砂濾裝置13、第一預處理水罐14以及第二清潔泵15。砂濾裝 置13通過預處理供給泵12以及包括閥Vl和Vll的管路L21而連接到未凈化水罐2，并 且包括充砂層，用于在靠后階段的薄膜過濾處理之前將未凈化水中包含的懸浮固體和類 似物去除。在砂濾裝置13的出口與第一預處理水罐14之間通過管路L23提供連通，從 而使得預處理水在砂濾之后被容納在預處理水罐14中。在預處理水罐14的出口與第一 納米過濾薄膜模塊41之間通過管路Ll而提供連通，從而使得預處理水通過第一供給泵3 的驅(qū)動而依次地供給到多個納米過濾薄膜模塊41到如。
此外，在砂濾裝置13與預處理水罐14之間設(shè)置反向清潔管路LM，從而使得來 自于預處理水罐14中的預處理水通過第二清潔泵15的驅(qū)動而在相反方向上輸送到砂濾裝 置13，用于充砂層的反向清潔。反向清潔管路LM設(shè)置有閥V14和\^9。
下面，描述當前實施例的功能和操作。
為了進行過濾，閥VI、V31到3n、V8、V21到V2n、V5、V6以及V7打開， 并且閥V31到3n、V8、V91到V9n以及VlO關(guān)閉。未凈化水首先通過泵12的驅(qū)動而被供給到砂濾裝置13，從而使得懸浮固體和一部分溶解物被砂濾層去除。預處理水通過管 路L23從砂濾裝置13輸送到預處理水罐14并且進一步通過泵3的驅(qū)動以及經(jīng)由管路Ll 而從預處理水罐14輸送到第一階段納米過濾薄膜模塊41。預處理水依次地滲透穿過多階段納米過濾薄膜模塊41到如的過濾薄膜，從而生成初級已處理水，溶解物已經(jīng)從該初級 已處理水中去除。初級已處理水被存儲在第一預處理水罐5中并且通過高壓泵6的驅(qū)動 而被供給到反滲透薄膜模塊7，用于滲透穿過反滲透薄膜，由此生成第二級已處理水，大 部分溶解物(Na離子以及類似物)已經(jīng)從該第二級已處理水中去除。第二級已處理水被 存儲在第二已處理水罐8中并且被輸送到后續(xù)處理步驟的裝置(未示出)。
納米過濾薄膜模塊的回收率K通過閥V22處的流量相對于閥V21處的流量所限 定，如公式O)中所示。納米過濾薄膜模塊的去除率R是通過薄膜模塊出口處的溶解物 濃度相對于薄膜模塊入口處的溶解物濃度所給出，如公式(1)中所示。
對于納米過濾薄膜模塊41到如具有兩種類型物理清潔，S卩，在閥V21到V2n 閉合且閥V91到V92n打開的狀態(tài)下或者在閥V21和V2n閉合且閥V92到V92n打開的 狀態(tài)下以及閥V4打開的情況下，清潔泵9被啟動。清潔水流通過排水閥V31到V3n而 從模塊41到如中排出。在反滲透薄膜模塊7的物理清潔中，清潔泵9在閥V6和V7閉 合以及閥VlO打開的狀態(tài)下被啟動。清潔水流通過排出閥V8而從模塊7中排出。
在當前實施例中，除了上面所述的用于過濾薄膜的物理清潔之外，砂濾裝置13 的砂濾層也經(jīng)受物理清潔。砂濾層的物理清潔是通過泵15的驅(qū)動經(jīng)由反向清潔管路LM 將預處理水在反向方向上從預處理水罐14供給到砂濾裝置13而實現(xiàn)的。在反向清潔操 作時，清潔泵15在閥V12和V13閉合以及閥V14、V15以及打開的狀態(tài)下被啟動。 清潔水流通過閥V15而從砂濾裝置13中排出。
描述當前實施例的效果。
根據(jù)當前實施例，由于砂濾裝置設(shè)置在納米過濾薄膜模塊的上游，因此納米過 濾薄膜模塊的污垢得到減小，并且一部分溶解物例如離子和鹽被去除，由此能夠減小用 于高壓泵的動力成本，使得整體運行成本降低，所述高壓泵用于將未凈化水供給到反滲 透薄膜模塊。
(第五實施例)
下面，參考圖6描述第五實施例的薄膜過濾系統(tǒng)。當前實施例中與前述實施例 相同的部分的描述將被省略。
當前實施例的薄膜過濾系統(tǒng)ID包括在未凈化水罐2與第一納米過濾薄膜模塊41 之間的預處理供給泵16、作為預處理薄膜模塊的MF薄膜模塊17、第二預處理水罐18、 第三清潔泵19、以及壓縮機20。MF薄膜模塊17通過預處理供給泵16以及包括閥V16 和V17的管路Lll而連接到未凈化水罐2，并且包括微過濾薄膜用于在靠后的薄膜過濾處 理之前去除未凈化水中包含的固體物質(zhì)(懸浮固體等)以及一部分溶解物。盡管在當前 實施例中在預處理薄膜模塊17內(nèi)部設(shè)置的是微過濾薄膜，但是可以設(shè)置超過濾薄膜(UF 薄膜)來代替微過濾薄膜。微過濾薄膜是一種捕捉尺寸大于0.01 μ m的顆粒及聚合物的 功能性過濾薄膜。微過濾薄膜縮寫為MF薄膜(微過濾)，并且通常包括平均孔徑大于 超過濾薄膜平均孔徑的小孔。此外，超過濾薄膜是一種包括小孔的功能性過濾薄膜，該 小孔能捕捉分子量從幾百到幾千的顆粒和聚合物并且平均孔徑從2nm到200nm。超過濾 薄膜縮寫為UF薄膜(超過濾)并且基本上平均孔徑大于反滲透膜的平均孔徑并且小于微 過濾薄膜的平均孔徑。在預處理薄膜模塊17的出口與第二預處理水罐18之間通過管路 L12提供連通，從而使得在薄膜過濾之后預處理水被容納在預處理水罐18中。在預處理12水罐18的出口與第一階段納米過濾薄膜模塊41之間通過管路L21提供連通，從而使得預 處理水通過第一供給泵3的驅(qū)動而依次地供給到多個納米過濾薄膜模塊41到如。
包括閥V20的反向清潔管路L13設(shè)置在預處理薄膜模塊17與預處理水罐18之 間，從而使得來自于預處理水罐18的預處理水通過清潔泵19的驅(qū)動而被輸送到模塊17， 用于MF薄膜的反向清潔。此外，壓縮機20通過包括氣動閥V21的管路而連接到預處理 薄膜模塊17。壓縮機20在清潔期間將加壓空氣注入到預處理薄膜模塊17中以振動MF 薄膜，從而使得沉積物與薄膜表面脫離。
下面描述當前實施例的操作。
為了進行過濾，閥VI、V31到3n、V8、V21到V2n、V5、V6以及V7打開， 并且閥V31到3n、V8、V91到V9n以及VlO關(guān)閉。未凈化水首先通過泵16的驅(qū)動而 被供給到預處理薄膜模塊17，并且當未凈化水滲透穿過MF薄膜時固體物質(zhì)和一部分溶 解物被過濾，由此得到了容納在預處理水罐18中的預處理水。預處理水通過泵3的驅(qū)動 而從預處理水罐18輸送到第一階段納米過濾薄膜模塊41。預處理水依次地滲透穿過多階 段納米過濾薄膜模塊41到如的過濾薄膜，從而生成初級已處理水，溶解物已經(jīng)從該初級 已處理水中去除。初級已處理水被存儲在第一已處理水罐5中并且通過高壓泵6的驅(qū)動 而被供給到反滲透薄膜模塊7，用于滲透穿過反滲透薄膜，由此生成第二級已處理水，大 部分溶解物已經(jīng)從該第二級已處理水中去除。第二級已處理水被存儲在第二已處理水罐 8中并且被輸送到后續(xù)處理步驟的裝置(未示出)。
納米過濾薄膜模塊的回收率K通過閥V22處的流量相對于閥V21處的流量所限 定，如公式O)中所示。納米過濾薄膜模塊的去除率R是通過薄膜模塊出口處的溶解物 濃度相對于薄膜模塊入口處的溶解物濃度所給出，如公式(1)中所示。
對于納米過濾薄膜模塊41到如具有兩種類型物理清潔，S卩，在閥V21到V2n閉 合且閥V91和V92到V92n_l打開的狀態(tài)下或者在閥V21和V2n閉合且閥V92到V92n_l 打開的狀態(tài)下以及閥V4打開的情況下，清潔泵9被啟動。清潔水流通過排水閥V31到 V3n而從模塊41到如中排出。在反滲透薄膜模塊7的物理清潔中，清潔泵9在閥V6和 V7閉合以及閥VlO打開的狀態(tài)下被啟動。清潔水流通過排出閥V8而從模塊7中排出。
預處理薄膜模塊17的物理清潔根據(jù)以下方式進行泵19在閥V17和V18閉合 以及閥V19、V20和V30打開的狀態(tài)下啟動。同時，閥V21打開，以及壓縮機20啟動， 從而使得加壓空氣被供給到預處理薄膜模塊17，由此振動MF薄膜。這樣，沉積在MF 薄膜上的固體物質(zhì)從薄膜表面上有效地脫離，從而使得薄膜反向清潔效果提高。清潔水 流通過閥V19從模塊17中排出。
下面描述當前實施例的效果。
根據(jù)當前實施例，由于MF薄膜模塊或者UF薄膜模塊被設(shè)置在多階段納米過濾 薄膜模塊之前的階段，因此納米過濾薄膜模塊的污垢得到減少，并且反滲透薄膜模塊上 的載荷通過去除一部分溶解物(例如離子和鹽)從而得到減輕，由此能夠減小用于高壓泵 的動力成本，使得整體運行成本降低，所述高壓泵用于將水供給到反滲透薄膜模塊。
(第六實施例)
下面，參考圖7描述第六實施例的薄膜過濾系統(tǒng)。當前實施例中與前述實施例 相同的部分的描述將被省略。
當前實施例的薄膜過濾系統(tǒng)IE是第四實施例的系統(tǒng)IC與第五實施例的系統(tǒng)ID 的組合并且包括在未凈化水罐2與第一階段納米過濾薄膜模塊41之間的第一預處理供給 泵12、砂濾裝置13、第一預處理水罐14、第二清潔泵15、第二預處理供給泵16、MF薄 膜模塊17作為預處理薄膜模塊、第二預處理水罐18、第三清潔泵19、以及壓縮機20。
下面描述當前實施例的操作。
為了進行過濾，閥VI、V31 到 3n、V8、VII、V12、V16、V17、V18、V13、 V21 到 V2n、V5、V6 以及 V7 打開，并且閥 V14、V15、V29、V19、V21、V30、V31 到V3n、V8、V91到V9n以及VlO關(guān)閉。未凈化水首先通過泵12的驅(qū)動供給到砂濾裝 置13，并且通過砂濾裝置13的過濾處理所獲得的初級預處理水被輸送到預處理水罐14， 從而通過泵16的驅(qū)動而被供給到MF薄膜模塊17。通過使得初級預處理水滲透穿過MF 薄膜而獲得的第二級預處理水被輸送到第二預處理水罐18。接下來，第二級預處理水通 過泵3的驅(qū)動從第二預處理水罐18而被輸送到第一階段納米過濾薄膜模塊41。預處理水 按次序滲透穿過多階段納米過濾薄膜模塊41到如的過濾薄膜，從而生成初級已處理水， 溶解物從該初級已處理水中去除。該初級已處理水被存儲在第一已處理水罐5中并且通 過高壓泵6的驅(qū)動而被供給到反滲透薄膜模塊7從而滲透穿過反滲透薄膜，由此生成第二 級已處理水，大部分溶解物從該第二級已處理水中去除。該第二級已處理水被存儲在第 二已處理水罐8中并且被輸送到后續(xù)處理步驟的裝置(未示出)。
納米過濾薄膜模塊的回收率K通過閥V22處的流量相對于閥V21處的流量所限 定，如公式O)中所示。納米過濾薄膜模塊的去除率R是通過薄膜模塊出口處的溶解物 濃度相對于薄膜模塊入口處的溶解物濃度所給出，如公式(1)中所示。
對于納米過濾薄膜模塊有兩種類型物理清潔，S卩，在閥V21到V2n閉合且閥 V92到V92n打開的狀態(tài)下或者在閥V21和V2n閉合且閥V92到V92n打開的狀態(tài)下以及 閥V4打開的情況下，清潔泵9被啟動。清潔水流通過排水閥V31到V3n而從模塊41到 如中排出。在反滲透薄膜模塊7的物理清潔中，清潔泵9在閥V6和V7閉合以及閥VlO 打開的狀態(tài)下被啟動。清潔水流通過排出閥V8而從模塊7中排出。
在當前實施例中，除了上面所述的用于過濾薄膜的物理清潔之外，砂濾裝置13 的砂濾層也經(jīng)受物理清潔。砂濾層的物理清潔是通過泵15的驅(qū)動經(jīng)由反向清潔管路LM 將預處理水在反向方向上從預處理水罐14供給到砂濾裝置13而實現(xiàn)的。對于反向清潔 操作，清潔泵15在閥V12和V13閉合以及閥V14、V15以及打開的狀態(tài)下被啟動。 清潔水流通過閥V15而從砂濾裝置13中排出。
此外，在當前實施例中，預處理薄膜模塊17的過濾薄膜經(jīng)受物理清潔。物理清 潔根據(jù)以下方式進行泵19在閥V17和V18閉合以及閥V19、V20和V30打開的狀態(tài) 下啟動。同時，閥V21打開，以及壓縮機20啟動，從而使得加壓空氣被供給到預處理薄 膜模塊17，由此振動MF薄膜。這樣，沉積在MF薄膜上的固體物質(zhì)從薄膜表面上有效 地脫離，從而使得薄膜反向清潔效果提高。清潔水流通過閥V19從模塊17中排出。
下面描述當前實施例的效果。
根據(jù)當前實施例，由于砂濾裝置和MF薄膜模塊或者UF薄膜模塊被設(shè)置在多階 段納米過濾薄膜模塊之前的階段，因此納米過濾薄膜模塊的污垢得到減小，并且一部分 溶解物例如離子和鹽被去除，由此能夠減小用于高壓泵的動力成本，使得整體運行成本降低，所述高壓泵用于將未凈化水供給到反滲透薄膜模塊。
(第七實施例)
下面，參考圖8描述第七實施例的薄膜過濾系統(tǒng)。當前實施例中與前述實施例 相同的部分的描述將被省略。
當前實施例的薄膜過濾系統(tǒng)IF是第三實施例的系統(tǒng)1B、第四實施例的系統(tǒng)IC 與第五實施例的系統(tǒng)ID的組合，并且包括在未凈化水罐2與第一階段納米過濾薄膜模塊 41之間的第一預處理供給泵12、砂濾裝置13、第一預處理水罐14、第二清潔泵15、第二 預處理供給泵16、MF薄膜模塊17作為預處理薄膜模塊、第二預處理水罐18、第三清潔 泵19、和壓縮機20，以及同熱水清潔單元10、11、21、LlU L12、L13、L30、L31、 L32、L42、L43、V22、V23、V24、V26、V27、V28 和 V36。
熱水清潔單元包括熱水罐10、加熱器11、泵21、管道管路L12、L13、L30、 L31、L32、L42、L43、閥乂27和\^8等。熱水罐10包括加熱器11和溫度傳感器(未 示出)并且連接到第一熱水供給管路L30和第二熱水供給管路L34，該加熱器11用于將 罐內(nèi)部容納的水加熱到40°或更高。通過多個閥在熱水供給管路L30與砂濾層的反向清 潔管路L31和LM之間，以及通過多個閥在熱水供給管路L30與預處理薄膜(MF薄膜或 UF薄膜)的清潔管路L32之間提供連通。通過多個閥在第二熱水供給管路L34與納米過 濾薄膜的清潔/反向清潔管路L6和L81到L8n之間以及通過多個閥在第二熱水供給管路 L34與反滲透薄膜的清潔管路L7之間提供了連通。
來自于初級預處理水罐14的管路L42、來自于第二預處理水罐18的管路L43、 來自于第一預處理水罐5的初級已處理水供給管路L12、來自于第二已處理水罐8的第二 級已處理水供給管路L13，以及來自于納米過濾薄膜模塊41到如的清潔水流排出管路 Lll被連接到熱水罐10。
下面，描述當前實施例的功能。
為了進行過濾，閥VI、V31 到 3n、V8、VII、V12、V16、V17、V18、V13、 V21 到 V2n、V5、V6 以及 V7 打開，并且閥 V14、V15、V29、V19、V21、V30、V31 到 V3n、V8、V91 到 V9n、V10、V22、V23、V24、V26、V36、V27 以及 V28 關(guān)閉。未凈化水通過泵12的驅(qū)動而被供給到砂濾裝置13，從而使得通過砂濾裝置13的過濾處理 而被獲得的初級預處理水被輸送到第一預處理水罐14、并且初級預處理水通過泵16的驅(qū) 動而被供給到MF薄膜模塊17。通過使得初級預處理水滲透穿過MF薄膜而獲得的第二 級預處理水被輸送到第二預處理水罐18。接下來，第二級預處理水通過泵3的驅(qū)動而從 第二預處理水罐18而被輸送到第一階段納米過濾薄膜模塊41。預處理水按次序地滲透穿 過多階段納米過濾薄膜模塊41到如的過濾薄膜，從而生成初級已處理水，溶解物從該初 級已處理水中去除。該初級已處理水被存儲在第一已處理水罐5中并且通過高壓泵6的 驅(qū)動而被供給到反滲透薄膜模塊7，由此生成第二級已處理水，大部分溶解物從該第二級 已處理水中去除。該第二級已處理水被存儲在第二已處理水罐8中并且被輸送到后續(xù)處 理步驟的裝置(未示出)。
納米過濾薄膜模塊的回收率K通過閥V22處的流量相對于閥V21處的流量所限 定，如公式O)中所示。納米過濾薄膜模塊的去除率R是通過薄膜模塊出口處的溶解物 濃度相對于薄膜模塊入口處的溶解物濃度所給出，如公式(1)中所示。15
對于納米過濾薄膜模塊具有兩種類型物理清潔，即，當閥V21到V2n閉合且閥 V921到V92n打開的狀態(tài)下、或者當閥V21到V2n閉合且閥V921到V92n打開的狀態(tài)下 在打開閥V4的情況下，清潔泵9被啟動。清潔水流通過打開排水閥V31到V3n而從納 米過濾薄膜模塊41到如中排出。在反滲透薄膜模塊7的物理清潔中，在閥V6和V7被 閉合以及閥VlO被打開的狀態(tài)下，清潔泵9被啟動。清潔水流通過排出閥V8而從模塊7 中排出。進一步，在當前實施例中，泵9在閥打開的狀態(tài)下啟動，并且熱水通過管 路；34而從熱水罐10注入到清潔/反向清潔管路L6中。熱水溫度從40°C到100°C。
在當前實施例中，除了上面描述的用于過濾薄膜的物理清潔之外，砂濾裝置13 的砂濾層也經(jīng)受物理清潔。砂濾層的物理清潔是通過泵15的驅(qū)動經(jīng)由反向清潔管路LM 將預處理水在反向方向上從預處理水罐14供給到砂濾裝置13而實現(xiàn)的。作為反向清潔 操作，清潔泵15在閥V12和V13閉合以及閥V14、V15以及打開的狀態(tài)下被啟動。 清潔水流通過閥V15而從砂濾裝置13中排出。此外，在當前實施例中，泵21在閥V27 和V31打開的狀態(tài)下啟動，并且熱水通過管路L30和L31而從熱水罐10注入到砂濾層反 向清潔管路LM中。熱水溫度從40°C到100°C。
此外，在當前實施例中，預處理薄膜模塊17的過濾薄膜經(jīng)受物理清潔。物理清 潔根據(jù)以下方式進行泵19在閥V17和V18閉合以及閥V19、V20和V30打開的狀態(tài) 下啟動。同時，閥V21打開，以及壓縮機20啟動，從而使得加壓空氣被供給到預處理 薄膜模塊17，由此振動MF薄膜。這樣，沉積在MF薄膜上的固體物質(zhì)從薄膜表面上有 效地脫離，從而使得薄膜反向清潔效果提高。清潔水流通過閥V19從模塊17中排出。 此外，在當前實施例中，泵21在閥V27和V31打開的狀態(tài)下啟動，并且熱水通過管路 L30和L32而從熱水罐10注入到預處理薄膜模塊17的反向清潔管路L13中。熱水溫度 從 40°C到 IOO0C0
描述當前實施例的效果。
根據(jù)當前實施例，由于在反滲透薄膜模塊之前的階段設(shè)置多個由用于去除一部 分溶解物的納米過濾薄膜所形成的納米過濾薄膜模塊；在多階段納米過濾薄膜模塊之前 的階段設(shè)置砂濾裝置和MF薄膜模塊或者UF薄膜模塊；以及通過使溫度高于普通清潔水 流的水穿過的熱水清潔以預先確定的頻率與用于納米過濾薄膜模塊以及反滲透薄膜模塊 的常規(guī)物理清潔相結(jié)合，因此納米過濾薄膜模塊的污垢得到減小，并且一部分溶解物例 如離子和鹽被去除，由此能夠減小用于高壓泵的動力成本，使得整體運行成本降低，所 述高壓泵用于將未凈化水供給到反滲透薄膜模塊。
根據(jù)當前實施例，由于由用于將一部分溶解物去除的納米過濾薄膜所形成納米 過濾薄膜模塊被設(shè)置在用于過濾鹽水、海水、地下水、堆填區(qū)滲透液、工業(yè)廢水、或者 包含諸如如離子和鹽的溶解物的類似物的反滲透薄膜模塊之前的階段，因此納米過濾薄 膜模塊的污垢得到減小，并且一部分溶解物例如離子和鹽被去除，由此能夠減小用于高 壓泵的動力成本，使得整體運行成本降低，所述高壓泵用于將未凈化水供給到反滲透薄 膜模塊。
盡管已經(jīng)描述了某些實施例，但是這些實施例僅僅通過示例方式提出，并且并 非為了限制發(fā)明的范圍。事實上，在此描述的新穎的實施例可以以多種其它形式實施； 此外，可以以在此描述的實施例的形式進行各種省略、替代和改變，而不會脫離發(fā)明的精神。附加的權(quán)利要求以及它們的等同物被認為是覆蓋了落入到發(fā)明范圍和精神內(nèi)的這 種形式或者變型。
權(quán)利要求
1.一種薄膜過濾系統(tǒng)，其特征在于，包括未凈化水罐0)，其被設(shè)置成容納包含溶解物的未凈化水；第一已處理水罐(5)，其被設(shè)置成容納初級已處理水；第二已處理水罐(8)，其被設(shè)置成容納第二級已處理水；納米過濾薄膜模塊G，41-4n),其包括納米過濾薄膜，并且以或更多以及30% 或更少的溶解物去除率將溶解物從未凈化水中去除；第一供給泵( ，其被設(shè)置成將未凈化水從未凈化水罐供給到納米過濾薄膜模塊，以 使未凈化水滲透穿過納米過濾薄膜并且將已經(jīng)滲透穿過納米過濾薄膜的水作為初級已處 理水輸送到第一已處理水罐；反滲透薄膜模塊(7)，其包括反滲透薄膜，所述反滲透薄膜進一步將溶解物從初級已 處理水中去除；以及第二供給泵(6)，其被設(shè)置成將初級已處理水從第一已處理水罐供給到反滲透薄膜模 塊，以使初級已處理水滲透穿過反滲透薄膜并且將已經(jīng)滲透穿過反滲透薄膜的水作為第 二級已處理水輸送到第二已處理水罐。
2.如權(quán)利要求1所述的薄膜過濾系統(tǒng)，其特征在于，納米過濾薄膜模塊中的溶解物去 除率為或更多以及10%或更少。
3.如權(quán)利要求1所述的薄膜過濾系統(tǒng)，其特征在于，多個納米過濾薄膜模塊Gl-如) 被設(shè)置在反滲透薄膜模塊(7)的上游。
4.如權(quán)利要求1所述的薄膜過濾系統(tǒng)，其特征在于，還包括清潔單元(10、11、 L12、L13、L15、VII、V12、V15)，其被設(shè)置成通過將溫度高于常溫的熱水供給到反滲 透薄膜和納米過濾薄膜以清潔反滲透薄膜和納米過濾薄膜。
5.如權(quán)利要求1所述的薄膜過濾系統(tǒng)，其特征在于，還包括設(shè)置在納米過濾薄膜模塊 上游以及未凈化水罐下游的砂濾裝置(1 ，所述砂濾裝置包括充砂層。
6.如權(quán)利要求1所述的薄膜過濾系統(tǒng)，其特征在于，還包括設(shè)置在納米過濾薄膜模塊 上游以及未凈化水罐下游的微過濾薄膜模塊或者超過濾薄膜模塊。
7.如權(quán)利要求1所述的薄膜過濾系統(tǒng)，其特征在于，還包括設(shè)置在納米過濾薄膜模塊 (4，41- )上游以及未凈化水罐下游的砂濾裝置(13)和微過濾薄膜模塊(17)或砂濾裝置 (13)和超過濾薄膜模塊(17)。
8.如權(quán)利要求5所述的薄膜過濾系統(tǒng)，其特征在于，還包括清潔單元(10、11、 L12、L13、L15、VII、V12、V15)，其被設(shè)置成通過將溫度高于常溫的熱水供給到反滲 透薄膜和納米過濾薄膜，充砂層和微過濾薄膜、或充砂層和超過濾薄膜，以清潔反滲透 薄膜和納米過濾薄膜，充砂層和微過濾薄膜、或充砂層和超過濾薄膜。
全文摘要
根據(jù)一個實施例，薄膜過濾系統(tǒng)包括未凈化水罐(2)；設(shè)置成容納初級已處理水的第一罐(5)；設(shè)置成容納第二級已處理水的第二罐(8)；包括納米過濾薄膜、并且以1％或更多以及30％或更少的溶解物去除率將溶解物從未凈化水中去除的納米過濾薄膜模塊(4，41-4n)；被設(shè)置成將未凈化水從未凈化水罐供給到模塊以使未凈化水滲透穿過薄膜并且將已經(jīng)滲透穿過薄膜的水作為初級已處理水輸送到第一罐的第一泵(3)；包括進一步將溶解物從初級已處理水中去除的反滲透薄膜的反滲透薄膜模塊(7)；以及被設(shè)置成將初級已處理水從第一罐供給到反滲透薄膜模塊以使初級已處理水滲透穿過薄膜并且將已經(jīng)滲透穿過薄膜的水作為第二級已處理水輸送到第二罐的第二泵(6)。
文檔編號C02F1/44GK102020367SQ20101027167
公開日2011年4月20日 申請日期2010年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月10日
發(fā)明者山形英顯, 松井公一, 松代武士, 毛受卓, 深川臣則, 相馬孝浩, 赤井芳惠, 足利伸行, 辻秀之, 黑川太 申請人:株式會社東芝