一种利用风光能互补发电的一体化超滤膜法净水装置及工艺制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于风光能互补发电的绿色无耗膜法饮用水净化装置及工艺。本一体化超滤膜法净水装置不仅适用于水源丰富的河网乡村地区，也适用于干旱少雨的偏远乡村地区，单户/联户均适用。本一体化超滤膜法净水工艺充分利用超滤膜组件良好的截留效能，同时充分发挥太阳能、风能绿色无耗的性能；充分发挥紫外高效灭菌的性能，充分发挥红外加热及超滤膜组件自旋转反清洗的功能；占地面积小，运行成本低，可实现智能化管理。

An Integrated Ultrafiltration Membrane Water Purification Device and Technology for Wind-Solar Energy Complementary Power Generation

The invention discloses a green lossless membrane drinking water purification device and process based on wind and solar energy complementary power generation. The integrated ultrafiltration membrane water purification device is not only suitable for rural areas with abundant water sources, but also for remote rural areas with drought and little rain. It is suitable for single household and joint household. The integrated ultrafiltration membrane water purification process makes full use of the good interception efficiency of ultrafiltration membrane module, and gives full play to the green and non-wastage performance of solar and wind energy; gives full play to the performance of ultraviolet sterilization, gives full play to the function of infrared heating and self-rotating backwashing of ultrafiltration membrane module; occupies a small area, operates at a low cost, and can realize intelligent management.

【技术实现步骤摘要】
一种利用风光能互补发电的一体化超滤膜法净水装置及工艺
本专利技术涉及膜法净水
，具体为一种利用风光能互补发电的绿色无耗户用一体化膜法净水装置及工艺。
技术介绍
近年来饮用水膜法净化理论和应用已成为本领域的研究热点。但是膜组件长期运行过程中，膜污染不可避免。为有效减缓膜污染，混凝剂、消毒剂等化学试剂发挥了重要作用。然而，投加混凝剂可能导致出水色度、浊度等问题，并可能由于铝超标而导致的阿尔茨海默病等健康风险。消毒剂与水中天然有机物、卤化物、微量污染物等前驱体反应生成大量具有“三致”效应或遗传毒性的消毒副产物(DBPs)。迄今为止报导的DBPs达600多种，绝大多数尚未列入饮用水标准进行严格监管。某些DBPs可能浓度很低，但毒性极强。例如，饮用水中浓度水平通常仅为纳克/升级的消毒副产物呋喃酮所表现出的致突变性往往占到总致突变性的20～50％，是所有已知DBPs中致突变性和致癌性最强的，并被国际癌症研究机构列为人类可能的致癌物。因此，尽可能不用或少用化学药剂成为饮用水净化技术发展的重要方向。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种经济可行、性能稳定、智能化运行的绿色无耗户用型一体化膜法净水工艺。本专利技术通过利用富余水头驱动超滤膜自然产水，所研发的风光能互补发电膜法水处理工艺，简单高效，绿色低耗，智能环保，尤其适用于广大乡村地区。本专利技术同时提供了一种实现上述工艺的户用型一体化膜法净水装置。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案为：一种利用风光能互补发电的一体化超滤膜法净水装置，包括膜池及安装于其内的超滤膜组件，所述膜池通过前管道连接富余水头，利用富余水头驱动超滤膜组件自然产水，并通过后管道连接清水池，所述膜池内安装有紫外灯和红外灯，其分设于所述超滤膜组件两侧，所述超滤膜组件上方连接有旋转电机，由所述旋转电机控制实现自旋转，所述膜池底部设置有排泥阀，所述清水池内安装有紫外灯，其中所述紫外灯、红外灯及旋转电机均由风光能互补发电驱动。作为上述技术方案的进一步改进，所述前管道、后管道内均设置有止水阀，所述后管道内安装有紫外灯。优选的，所述前管道内安装有紫外灯。作为上述技术方案的进一步改进，所述超滤膜组件的自旋转形式包括往复旋转、垂直移动或螺旋式旋转。作为上述技术方案的进一步改进，所述风光能互补发电包括根据当地太阳能辐射强度和风速特点，利用太阳能和风能协同发电。优选的，所述风光能互补发电中，所述太阳能日平均太阳辐射强度应大于50w/m2。优选的，所述风光能互补发电中，所述风能日平均风速应大于0.2m/s。作为上述技术方案的进一步改进，所述富余水头包括针对离城市近的乡村地区，利用城市管网的余压；针对离城市远的乡村地区，利用地势差，如山坡等。一种利用风光能互补发电的一体化超滤膜法净水工艺，所述工艺应用于上述任一项所述的一体化超滤膜法净水装置，包括以下步骤：步骤1，将膜池通过前管道连接富余水头，通过后管道连接清水池，其中所述富余水头包括针对离城市近的乡村地区，利用城市管网的余压；针对离城市远的乡村地区，利用地势差；步骤2，根据当地太阳能辐射强度和风速特点：利用风光能互补发电，驱动设置于所述膜池前管道或膜池内部的紫外灯，以灭活引起膜污染的细菌/微生物，减缓膜污染，其中紫外灯灭菌时间为5s；利用风光能互补发电，驱动设置于所述清水池内的紫外灯消毒，其中紫外灯灭菌时间为5s；利用风光能互补发电，驱动设置于膜池内的红外灯和超滤膜组件自旋转，以减缓膜污染，其中加热时间、旋转时间依据太阳能/风能储能而定；其中，所述超滤膜组件自旋转的形式包括往复旋转、垂直移动或螺旋式旋转，其上升高度不超过膜池内液面；步骤3，通过富余水头驱动所述超滤膜组件自然产水；步骤4，反清洗：利用红外灯加热，使所述超滤膜组件中的滤饼层加剧开裂；利用红外灯加热，使所述膜池内水温上升，超滤膜组件的膜孔变大，破坏滤饼层，利于反清洗；在稳定供电的前提下，利用超滤膜组件自旋转提供的剪切力，脱落滤饼层，以减缓膜污染，实现自清洗。本专利技术带来的有益效果有：本专利技术针对现有乡村户用超滤膜法饮用水净化工艺中存在的膜污染严重及运行能耗较高的问题，提出了一种基于风光能互补发电的绿色无耗膜法饮用水净化装置及方法。本装置利用城市管网富余水头或地势差，驱动超滤膜组件自然产水；通过太阳能和风能互补发电，驱动置于膜池前管道内或膜池内部的紫外灯，利用紫外灭菌有效减缓膜污染；驱动置于膜池内部的红外灯，利用滤饼层中具有吸热官能团的物质，使得滤饼层开裂；利用红外加热的性能，使得膜池内水温上升(尤其冬季)，此时膜孔增大，利于反清洗；驱动超滤膜组件螺旋式旋转，利用剪切力脱落滤饼层。为保证人体健康，超滤膜组件出水应经设置于清水池内的紫外灯消毒。本一体化超滤膜法净水装置不仅适用于水源丰富的河网乡村地区，也适用于干旱少雨的偏远乡村地区，单户/联户均适用。本一体化超滤膜法净水工艺1、充分利用超滤膜组件良好的截留效能，同时充分发挥太阳能、风能绿色无耗的性能。2、充分发挥紫外高效灭菌的性能，充分发挥红外加热及超滤膜组件自旋转反清洗的功能。3、占地面积小，运行成本低，可实现智能化管理。附图说明下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步说明，附图1是本专利技术的超滤膜法净水装置结构简示图；图中各序号所对应的标注名称如下：1、5、8-紫外灯，2、6-止水阀，3-真空压力表，4-旋转电机，7-膜池，9-红外灯，10-超滤膜组件，11-排泥阀。具体实施方式实施例1一种利用风光能互补发电的绿色无耗户用型一体化超滤膜法净水装置，本装置适用于水源丰富的河网乡村地区，也可适用于干旱少雨的偏远乡村地区。参照图1，本装置包括膜池7及安装于其内的超滤膜组件10，膜池7通过前管道连接富余水头，利用富余水头驱动超滤膜组件10自然产水，并通过后管道连接清水池，其中前管道内安装有紫外灯1(当入水水质较好时，可以不设置)和止水阀2，膜池7内安装有紫外灯8和红外灯9，分设于超滤膜组件10两侧，安装于膜池7壁上，后管道内也安装有紫外灯5和止水阀6，由于超滤膜组件10出水后距离用户还有一定的距离，为避免在后管道内滋生细菌，因此需要后管道紫外灯5对超滤出水进行消毒，与此同理，清水池内安装有紫外灯。膜池7的底部设置有排泥阀11。超滤膜组件10上方连接有旋转电机4，由该旋转电机4控制其实现自旋转，超滤膜组件10的顶部连接真空压力表3。超滤膜组件10的运行方式为外压式或内压式均可，其自旋转形式包括往复旋转、垂直移动或螺旋式旋转。本实施例中，上述的各紫外灯、红外灯9及旋转电机4均由风光能互补发电驱动。风光能互补发电包括根据当地太阳能辐射强度和风速特点，为持续稳定供电，利用太阳能和风能协同发电。具体的：太阳能辐射强度，包括日平均太阳能辐射强度和年平均太阳能辐射强度。日平均太阳辐射强度应大于50w/m2。风速，包括日平均风速和年平均风速。其中日平均风速应大于0.2m/s。本实施例中：所述的户用型，具体是指单户型或联户型。所述的超滤膜组件10产水无能耗，具体是指利用富余水头驱动超滤膜组件10自然产水。富余水头包括针对离城市较近的乡村地区，利用城市管网的余压；针对离城市较远的乡村地区，利用地势差，如山坡等。所述的运行过程灭菌无能耗，具体是指利用风光能互补发电，驱动设置于膜池7前管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用风光能互补发电的一体化超滤膜法净水装置，包括膜池及安装于其内的超滤膜组件，所述膜池通过前管道连接富余水头，利用富余水头驱动超滤膜组件自然产水，并通过后管道连接清水池，其特征在于：所述膜池内安装有紫外灯和红外灯，其分设于所述超滤膜组件两侧，所述超滤膜组件上方连接有旋转电机，由所述旋转电机控制实现自旋转，所述膜池底部设置有排泥阀，所述清水池内安装有紫外灯，其中所述紫外灯、红外灯及旋转电机均由风光能互补发电驱动。

【技术特征摘要】
1.一种利用风光能互补发电的一体化超滤膜法净水装置，包括膜池及安装于其内的超滤膜组件，所述膜池通过前管道连接富余水头，利用富余水头驱动超滤膜组件自然产水，并通过后管道连接清水池，其特征在于：所述膜池内安装有紫外灯和红外灯，其分设于所述超滤膜组件两侧，所述超滤膜组件上方连接有旋转电机，由所述旋转电机控制实现自旋转，所述膜池底部设置有排泥阀，所述清水池内安装有紫外灯，其中所述紫外灯、红外灯及旋转电机均由风光能互补发电驱动。2.根据权利要求1所述的一体化超滤膜法净水装置，其特征在于：所述前管道、后管道内均设置有止水阀，所述后管道内安装有紫外灯。3.根据权利要求2所述的一体化超滤膜法净水装置，其特征在于：所述前管道内安装有紫外灯。4.根据权利要求1所述的一体化超滤膜法净水装置，其特征在于：所述超滤膜组件的自旋转形式包括往复旋转、垂直移动或螺旋式旋转。5.根据权利要求1所述的一体化超滤膜法净水装置，其特征在于：所述风光能互补发电包括根据当地太阳能辐射强度和风速特点，利用太阳能和风能协同发电。6.根据权利要求5所述的一体化超滤膜法净水装置，其特征在于：所述风光能互补发电中，所述太阳能日平均太阳辐射强度大于50w/m2。7.根据权利要求5所述的一体化超滤膜法净水装置，其特征在于：所述风光能互补发电中，所述风能日平均风速大于0.2m/s。8.根据权利要求1所述的一体化超滤膜法净水装...

【专利技术属性】
技术研发人员：马百文，刘锐平，柏耀辉，胡承志，刘会娟，曲久辉，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：北京,11