[发明专利]用自然力作动力的恒压错流过滤水处理工艺方法及处理装置

说明书

本发明公开了用自然力作动力的恒压错流过滤水处理工艺方法，用具有亲水性的中空平板陶瓷膜片制成框膜组件，将框膜组件密封叠加形成膜组合件，将膜组合件与进水管密封相连，膜组合件下端开口沉没在原水中，使膜组合件内形成密封的过滤通道，利用中空平板陶瓷膜片的毛细管力和膜组合件高度形成的虹吸力共同作为过滤压力，通过控制膜组合件的高度，使过滤压力值小于中空平板陶瓷膜片临界压力值，中空集流孔一端封闭、另一端与集水管相通。不需要水泵额外增压，就可实现利用毛细管力和虹吸力作为过滤压力，既有合适的过滤膜通量，又不会造成膜孔堵塞，几乎不需反洗，使用成本十分低廉，解决了陶瓷膜过滤成本高、投入大、易污染、难再生的问题。

技术领域

本发明涉及废水处理方法及处理装置，尤其是涉及一种利用平板亲水膜毛细管力和膜片高度差产生的虹吸力作为动力来过滤处理废水的方法及处理装置。

背景技术：

现在用陶瓷平板膜处理污水的工艺主要有以下两种：①.将平板膜组件浸没在污水原液中，利用泵抽吸的死端过滤，污水中颗粒溶质被膜面拦截，水通过膜面被净化出来，膜面膜孔被堵塞后，反洗再生；这种应用长期稳定过滤通量一般在5-30 L/m²·h（生活污水）；②.污水原液经泵抽吸在膜框内正压通过，同时经流膜框内平板膜阵列间隙，与平板膜面形成十字交叉错流，同样溶质颗粒被膜面拦截，水通过膜被净化出来，同时大部分被拦截的溶质颗粒被高速流经膜面的液流带走，这种过滤分离方式膜抗污染能力较第一种好，长期稳定通量也高一些，约为10-40 L/m²·h（生活污水）。但是上述两种固液分离方式都是膜件浸没在原水中，膜面受到的液体压力较大，污染物在膜面上的堆积就会增厚，如增压通量会急速下降，为保证出水量，过滤压力就会自然加大，这样一些小颗粒极易进入膜孔，引起不可逆堵塞，造成过滤分离动力（压力）不能恒定，且一直在变化中，过滤通量就会随污染物增厚而急剧下降，导致反冲洗动力消耗增大，由于污染物在膜面上的堆积增厚，为保证出水量，压力就会自然加大，这样一些小颗粒极易进入膜孔，引起不可逆堵塞。所以上述两种过滤方式膜极易被污染，直至产生不可逆污染，结果就是：频繁反洗动力耗损大，频繁药洗成本高、效率极低，且实践经验证明：反洗药洗结果也不理想，最后稳定过滤通量极低，且操作复杂，膜保养和再生难度大，结果常常是项目不能正常运行，需要重新调换膜组件，因此现有平板膜处理存在膜孔容易堵塞，稳定过滤通量较小，投资大，反冲洗次数多、反冲洗难度大，膜再生困难，动力耗损增大，运行成本高，所以平板陶瓷膜大规模推广就成问题了。

发明内容

针对上述现有技术中所存在的问题，本发明分析了存在问题的原因是：平板膜过滤是属于微孔过滤，在微孔过滤中，无论是平板膜还是管状膜它们都存三个动力学操作区：超临界区、临界区和次临界区；次临界压力是指中空平板膜处于能维持过滤又不会堵塞的过滤压力，当过滤压力小于次临界压力时，过滤在次临界区运行，膜过滤和跨膜压差保持稳定，膜污染速度很慢，且污染是可逆污染，过滤处于膜通量在相对稳定的状态下长时间运行，在长时间过滤运行中既可保持一定稳定的过滤量，又不堵塞，不需要频繁的进行反清洗；当过滤压力大于次临界压力和小于临界压力时，过滤在临界区运行，系统在低污染率下运行一段时间，操作压力线性缓慢增长，后期最终变得迅速，导致过滤通量减小，产生膜污染；当过滤压力大于临界压力时，过滤进入超临界区，跨膜压差增加迅速且不稳定，形成部分不可逆污染，膜通量就会在短时间内急剧下降，需要频繁停止过滤运行而进行高压反冲洗，每次冲洗后膜通量峰值下降，形成峰值线不断下降的锯齿形，在该段时间内平均膜通量在10 L/m²·h以下，处理生活污水的运行成本在1元/立方米以上。综合上述，在一定的操作条件下，使过滤压力处于临界区，特别是处于次临界区内，使膜通量维持在临界通量区，最好处于次临界通量区，从而能维持高膜通量长期稳定运行。而从操作压力方面来讲：当操作（过滤）压力低于临界压力时，膜通量随压力的增加而增大，而高于此值会引起膜污染加剧，在实际运行操作中动力控制的过滤系统，其过滤压力要保持在临界压力或次临界压力以下恒定是很难做到的。