一种工业废水处理用反渗透过滤装置的制作方法

本发明属于工业废水处理，具体涉及一种工业废水处理用反渗透过滤装置。

背景技术：

1、反渗透技术凭借优异的脱盐除污性能，广泛应用于化工、制药、电镀等行业工业废水处理，但膜污染尤其是无机盐结垢问题，是制约其系统稳定运行的核心瓶颈，常见结垢物质包括碳酸钙、硫酸钙、二氧化硅等，相较有机、生物污染更难处理。

2、目前行业主流防结垢技术存在明显缺陷。化学加药法通过投加阻垢剂抑制盐类结晶，相关自动定量加药装置可依据进水流量自适应加药，缓解人工投加误差，但无法规避核心弊端：药剂消耗量大、运行成本高，且阻垢剂会新增污染物，造成二次污染，同时需定期补药、维护设备，运维工作量大。

3、离子交换法依靠树脂去除成垢离子，但树脂需频繁再生，会产生大量废液，操作流程繁琐。超声波清洗技术可实现膜组件在线监测与清洗，通过超声空化作用破除浓差极化、清洗膜面污垢，适配多类膜设备。但该技术属于事后治理，仅能清理已形成的污染，无法事前防垢；且运行参数为预设固定值，无法依据进水成垢离子浓度、水质结垢风险实时自适应调节，针对性和时效性较差。

4、综上，现有技术缺乏水质结垢倾向实时监测与超声波物理预处理的闭环联动方案，无法根据实时水质动态干预盐类结晶，难以从源头根治反渗透膜无机盐结垢问题。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的上述问题，本方案提供了一种工业废水处理用反渗透过滤装置。

2、本发明所采用的技术方案为：

3、一种工业废水处理用反渗透过滤装置，包括沿过滤方向串联设置的原水箱、预处理单元、水质在线监测模块、超声波预处理单元、反渗透膜单元和产水箱；

4、所述原水箱用于废水储存；预处理单元用于过滤大颗粒悬浮物、有机物和余氯；水质在线监测模块为内部安装有一个或多个传感器的管道结构，传感器与结垢倾向计算模块相连，结垢倾向计算模块用于对传感数据以设定的倾向指数计算方法对水质参数进行预测计算；

5、结垢倾向计算模块、水质在线监测模块和超声波发生器均与控制器相连；所述控制器根据结垢倾向计算模块的预测计算值，控制超声波预处理单元的运行功率和运行频率。

6、可选的：原水箱为顶部开口的矩形或圆筒形储水容器，原水箱的顶部设置有进水管接口、底部或侧下方设置有出水管接口，出水管接口与预处理过滤单元的进水口之间的管道上设置有管道泵。

7、可选的：预处理过滤单元包括圆筒形或矩形壳体，壳体内部沿水流方向依次设置初步过滤网和活性炭过滤板；初步过滤网用于拦截废水中的大颗粒悬浮物，活性炭过滤板用于吸附废水中的部分有机物和余氯。

8、可选的：水质在线监测模块内设置的传感器包括钙离子浓度传感器、硫酸根离子浓度传感器、二氧化硅浓度传感器、tds传感器、ph传感器和温度传感器。

9、可选的：各传感器均通过螺纹接口或法兰接口安装于管道上，传感器的信号输出端通过信号线与结垢倾向计算模块的输入端电连接。

10、可选的：所述超声波预处理单元包括预处理水箱、超声波发生器、超声波换能器、变频调节器和功率调节器；预处理水箱为圆筒形压力容器，超声波换能器安装于预处理水箱的内壁或外壁，超声波换能器通过电缆线与超声波发生器电连接，变频调节器和功率调节器分别与超声波发生器电连接，变频调节器的控制输入端和功率调节器的控制输入端分别与控制器的第一控制输出端和第二控制输出端电连接。

11、可选的：所述控制器为plc控制器或单片机，控制器的第一控制输出端与变频调节器的控制输入端电连接、第二控制输出端与功率调节器的控制输入端电连接；

12、控制器内预设有第一结垢风险阈值和第二结垢风险阈值，第二结垢风险阈值大于第一结垢风险阈值；控制器内还预设有与第一结垢风险阈值对应的第一频率值和第一功率值以及与第二结垢风险阈值对应的第二频率值和第二功率值，第二功率值大于第一功率值；控制器内还预设有间歇运行时间参数。

13、可选的：反渗透膜单元为圆筒形压力容器，内部设置有反渗透膜元件卷式膜组件；反渗透膜单元与超声波预处理单元之间的管道上设置有高压泵。

14、可选的：产水箱为矩形或圆筒形容器，产水箱的顶部或侧上方设置有用于连接反渗透膜单元的产水进水管，产水箱的底部设置有产水出水管。

15、可选的：工业废水处理用反渗透过滤装置的使用方法为：包括以下步骤：

16、s1:工业废水经原水箱进入预处理过滤单元，去除悬浮物和大颗粒杂质后，流经水质在线监测模块；

17、s2:钙离子浓度传感器、硫酸根离子浓度传感器、二氧化硅浓度传感器、tds传感器、ph传感器和温度传感器分别实时采集进水水质数据，并将信号传输至结垢倾向计算模块；

18、s3:结垢倾向计算模块根据接收到的数据，分别计算硫酸钙结垢倾向指数、碳酸钙结垢倾向指数和二氧化硅结垢倾向指数，综合评估后输出结垢风险等级至控制器；

19、s4:控制器根据结垢风险等级，通过变频调节器和功率调节器调节超声波发生器的输出频率和功率，驱动超声波换能器向水体中发射相应参数的超声波；具体控制逻辑如下：

20、当结垢风险等级低于第一预设阈值时，超声波预处理单元处于待机状态，不消耗电能；

21、当结垢风险等级达到第一预设阈值且低于第二预设阈值时，控制器控制超声波预处理单元以第一频率和第一功率连续运行；

22、当结垢风险等级达到或超过第二预设阈值时，控制器控制超声波预处理单元以第二频率和第二功率采用间歇式模式运行，运行10s～60s、停止5s～30s；

23、s5:经超声波处理后的水由高压泵送入反渗透膜单元进行反渗透处理，产水进入产水箱，浓水经浓水出口排放或部分回流。

24、本发明的有益效果为：

25、1.实现从“事后清洗”到“事前预防”的根本性转变。本发明通过超声波空化效应主动干预水体中成垢离子的结晶行为，使晶体在液相中均相成核而非在膜表面异相成核，从源头防止结垢。

26、2.实现从“被动防御”到“主动干预”的升级。现有脉冲流扰动技术仅通过扰动膜面边界层来延缓浓差极化，属于被动防御；本发明通过超声波物理场主动改变结垢离子的结晶路径，实现根本性的防垢效果。

27、3.实现基于水质实时反馈的自适应控制。本发明通过在线监测成垢离子浓度和关键水质参数，实时计算结垢倾向指数，并根据结垢风险等级自动调节超声波频率和功率，实现精准防垢与节能运行的统一。

28、4.完全无需化学药剂，实现绿色防垢。本发明利用超声波物理场干预结垢过程，不添加任何化学阻垢剂，从根本上避免了化学药剂消耗和二次污染问题。

29、5.兼具防垢与在线维护双重功能。超声波的空化效应不仅能预防结垢，还能对反渗透膜表面已形成的早期污染物产生微射流冲刷作用，具有在线清洗效果，进一步延长膜的使用寿命。

1.一种工业废水处理用反渗透过滤装置，其特征在于：包括沿过滤方向串联设置的原水箱（1）、预处理单元（2）、水质在线监测模块（4）、超声波预处理单元（5）、反渗透膜单元（8）和产水箱（9）；

2.根据权利要求1所述的工业废水处理用反渗透过滤装置，其特征在于：原水箱（1）为顶部开口的矩形或圆筒形储水容器，原水箱（1）的顶部设置有进水管接口、底部或侧下方设置有出水管接口，出水管接口与预处理过滤单元的进水口之间的管道上设置有管道泵。

3.根据权利要求1所述的工业废水处理用反渗透过滤装置，其特征在于：预处理过滤单元包括圆筒形或矩形壳体，壳体内部沿水流方向依次设置初步过滤网（21）和活性炭过滤板（22）；初步过滤网（21）用于拦截废水中的大颗粒悬浮物，活性炭过滤板（22）用于吸附废水中的部分有机物和余氯。

4.根据权利要求1所述的工业废水处理用反渗透过滤装置，其特征在于：水质在线监测模块（4）内设置的传感器包括钙离子浓度传感器（41）、硫酸根离子浓度传感器（42）、二氧化硅浓度传感器（43）、tds传感器（44）、ph传感器和温度传感器（46）。

5.根据权利要求4所述的工业废水处理用反渗透过滤装置，其特征在于：各传感器均通过螺纹接口或法兰接口安装于管道上，传感器的信号输出端通过信号线与结垢倾向计算模块（3）的输入端电连接。

6.根据权利要求1所述的工业废水处理用反渗透过滤装置，其特征在于：所述超声波预处理单元（5）包括预处理水箱、超声波发生器（6）、超声波换能器（63）、变频调节器（61）和功率调节器（62）；预处理水箱为圆筒形压力容器，超声波换能器（63）安装于预处理水箱的内壁或外壁，超声波换能器（63）通过电缆线与超声波发生器（6）电连接，变频调节器（61）和功率调节器（62）分别与超声波发生器（6）电连接，变频调节器（61）的控制输入端和功率调节器（62）的控制输入端分别与控制器的第一控制输出端和第二控制输出端电连接。

7.根据权利要求6所述的工业废水处理用反渗透过滤装置，其特征在于：所述控制器为plc控制器或单片机，控制器的第一控制输出端与变频调节器（61）的控制输入端电连接、第二控制输出端与功率调节器（62）的控制输入端电连接；

8.根据权利要求1所述的工业废水处理用反渗透过滤装置，其特征在于：反渗透膜单元（8）为圆筒形压力容器，内部设置有反渗透膜元件卷式膜组件；反渗透膜单元（8）与超声波预处理单元（5）之间的管道上设置有高压泵（7）。

9.根据权利要求1所述的工业废水处理用反渗透过滤装置，其特征在于：产水箱（9）为矩形或圆筒形容器，产水箱（9）的顶部或侧上方设置有用于连接反渗透膜单元（8）的产水进水管，产水箱（9）的底部设置有产水出水管。

10.根据权利要求7所述的工业废水处理用反渗透过滤装置，其特征在于：工业废水处理用反渗透过滤装置的使用方法为：包括以下步骤：