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一、技术原理
针对浸没式超滤技术在工程应用中的瓶颈问题,应对大型水处理工程和超滤池改造工程研发的高效膜法水处理系统。津膜科技基于公司自主研发的浸没式中空纤维膜组件,与中科院生态环境研究中心合作,共同开展了无药无动力浸没式饮用水安全保障技术研究,开发出通过水体重力流实现超滤驱动的浸没式超滤膜集成装备及无药无动力浸没式饮用水处理技术。
该技术主要用于传统混凝-沉淀-砂滤工艺的水厂改造,将浸没式膜滤取代砂滤,砂滤池则改为膜滤池,充分利用现有土建构筑物,且利用膜池(即原来的砂滤池)与清水池之间的高度差,为膜过滤驱动力,从而有效降低制水能耗、减少新增占地。
二、技术创新点及典型应用场景
该项技术采用虹吸重力出水方式,即浸没式超滤系统单格膜池不设计产水泵,仅依靠膜池与产水渠液位差,实现膜系统虹吸产水,不仅节约了产水泵的投资,还大幅降低了产水电耗,除必要的清洗维护等过程,膜系统产水电耗为0。
该技术成果已获授权发明专利4项,实用新型11项,该技术已在饮用水净化领域进行工程建设及应用推广,具有不用泵、少加药、水质好、操作简易、能耗低、建设运行成本低等优点,尤其适用于采用砂滤工艺的水厂改造。
三、工艺流程
该工艺流程如图所示,在膜池水体重力驱动力的作用下,原水经过膜表面过滤后进入产水水池,通过控制产水阀门的开度大小调节随水头变化而波动的水量,让产水流量保持在一个相对平稳的状态。膜组件的设计运行通量不会直接设计到阀门开度最大状态的产水量,而会为膜污染导致的水头降低留出充分量。浸没式超滤膜过滤系统设有曝气清洗系统、反洗清洗系统、加药清洗系统、抽真空引水系统和系统自动控制系统。
四、应用案例
宁波桃源水厂设计规模日供水量50万立方米,以水量丰富、原水水质优良的钦寸水库为主水源、溪下水库为辅水源,实现双水源互补供水,超滤进水为机械混合折板絮凝平流沉淀池出水,日处理量30万吨/日,超滤以重力驱动产水,不设产水泵,超滤膜产水浊度小于0.1NTU,优于国家标准的0.1NTU,与传统负压抽吸式浸没式超滤系统相比,吨水电耗节省近90%。
五、经济和社会效益
津膜科技在国内率先实现无动力浸没式膜过滤系统开发,除必要的清洗维护等过程,膜系统产水电耗为0。经工程实际测算,设计规模50万吨/日的自来水厂采用无动力浸没式超滤,年节约电费可达400-500万元,用潜水泵取代常规浸没式膜系统的负压抽吸泵,项目设备投资费用可减少约400万元,本项技术的开发为问过饮用水安全保障提供了强有力的技术和设备支撑,该项技术产品均达到国内外领先水平,对增强我国膜技术和膜品种在国际市场的竞争力发挥重要作用。
该技术产品及装备在饮用水处理领域的推广应用降低了饮用水处理成本,提升了饮用水品质,有利于创建人水和谐的宜居城市,能够充分发挥对社会经济发展的支撑和引领作用。
六、推广应用理由
经过该项技术处理,饮用水水质的浊度控制到0.1NTU以下,远远优于国家标准的1.0NTU,生物指标、理化指标也全面优于国家饮用水标准,提升了饮用水品质,推动我国饮用水安全保障技术及设备的高水平自立自强,提升民族品牌在饮用水安全保障技术市场的竞争力和市场份额。该技术在饮用水处理领域推广应用,吨水电耗节省90%,有利于降低饮用水处理成本,为建设“美丽中国”及早日实现中国“双碳”目标提供助力。
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