專利名稱：用于鹽水的預處理的過濾結構的消毒方法以及用于其實施的裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于鹽水、特別是海水的預處理的過濾結構(ouvragede filtration) 的消毒方法，該過濾結構在使用反滲透薄膜的水脫鹽單元的上游，該方法的類型是其中通 過向待預處理的水中加入殺菌劑而定期進行過濾結構的消毒操作，該過濾結構定期進行堵
塞清除。殺菌劑通常由氧化劑構成，特別是氯或者二氧化氯。本發明的目的尤其在于建立反滲透上游的預處理結構的消毒問題的解決方案，這 是為了限制反滲透薄膜的生物污著(或生物污垢)，該生物污著與這些薄膜被生物膜的定
殖有關。
背景技術：
反滲透工藝在海水上的應用需要實施預處理以保護滲透薄膜免遭堵塞。堵塞可以 與進料水中無機或有機溶解物質或顆粒的存在有關。反滲透薄膜的堵塞也可以與生物膜在 薄膜本身上或在隔離物上的發育有關，該隔離物是使得可以保持最優水力條件的反滲透模 塊的組成成分。這些預處理通常由使用顆粒或薄膜介質的過濾步驟組成，它與或者不與顆粒和有 機物質的預凝聚有關以便有利于其分離。由于水是富含微生物的介質，它在預處理結構、原水進料管、過濾結構中的通過可 導致生物膜對表面的定殖。該生物膜是水的接種源(source d’ ensemencement)，導致作為 構成生物膜的微生物的代謝副產物的有機物質的釋放(relargage)，并且，通過該生物膜的 某些部分的脫離，可以重新使經過預處理的水富含顆粒，該顆粒可將反滲透薄膜堵塞。為了限制結構的該定殖現象，通常使用殺菌劑進行消毒，該殺菌劑通常為氧化劑 例如氯、二氧化氯或氯胺。在大部分海事結構中，主要為了供應發電廠或通過蒸餾工藝的 脫鹽設施，通過這些氧化劑之一的連續加入保護取水(prise d’ eau)結構免遭微生物的定 殖。該連續消毒通常通過使用更高的消毒劑殘余以定期和隨機方式進行的沖擊氯化而進行 強化，以便殺死更高級的生物體例如軟體動物。該連續氯化技術的主要缺點是由海水或半咸水中已存在的有機碳形成更容易被 微生物吸收的溶解的有機碳。在通過反滲透進行的處理的上游，通常將殺菌劑殘余物中和 以保護這些薄膜免于與強氧化劑接觸微生物因此可以在生物可降解的有機碳的存在下在 薄膜的表面上發育，尤其是因為營養物濃度高。通過使用氧化劑進行的連續消毒因此促進 生物膜在反滲透薄膜上的發育，并因此促進其堵塞。
發明內容
為了克服進行預處理結構(尤其是過濾器)的有效消毒的這種困難，根據本發明， 以上所定義類型的消毒方法的特征在于
-在堵塞清除過程中進行過濾結構的消毒操作，-并且用于堵塞清除的液體由堵塞清除水溶液形成，該溶液的鹽含量不同于待預 處理的水的含量，并且在堵塞清除溶液向過濾結構的注入的上游將殺菌劑加入堵塞清除溶 液中。堵塞清除水溶液的鹽含量可以比待處理的水的鹽含量高；該堵塞清除水溶液有利 地由反滲透的排放物或濃縮物形成。過濾器的堵塞清除也可以用鹽含量小于待預處理的水的含量的水溶液進行。用于預處理的過濾可以在顆粒材料過濾器、特別是雙層過濾器中進行；堵塞清除 因而對應于過濾結構的洗滌操作。用于預處理的過濾可以在薄膜單元中進行，在這種情況下堵塞清除對應于反洗操 作。優選地，殺菌劑選自氯、二氧化氯或氯胺。該方法因而基于洗滌或反洗模式過程中的消毒，它將消毒劑的作用與通過具有不 同鹽含量的堵塞清除水溶液形成的滲透沖擊的作用相結合。本發明還在于用于實施以上定義的方法的裝置，其包含用于鹽水、特別是海水的 預處理的過濾結構，以及具有位于過濾結構下游的反滲透薄膜的水脫鹽單元，該裝置包含 一組管和閥以定期進行過濾結構的堵塞清除操作，該裝置的特征在于-它包含用于引入水溶液的設備，該水溶液作為堵塞清除過程中的洗滌液，其鹽含 量不同于待預處理的水的鹽含量，-以及在該洗滌液注入過濾結構之前將殺菌劑注入洗滌液的設備。優選地，該裝置包含反滲透單元的排放物和過濾結構之間的連接管，用于鹽濃度 比待預處理的水更高的洗滌溶液的注入。用于預處理的過濾結構可以由顆粒材料過濾器、尤其是雙層過濾器構成，或者由 薄膜單元構成。薄膜單元可以具有浸沒的薄膜或者加壓殼中的薄膜。該技術在其耦合原理(principe de couplage)和其實施中具有多個優點。基于反滲透排放物的滲透沖擊的使用使得可以通過使用以高流量連續可得的流 體進行洗滌作用而降低裝置的水損失。殺菌劑例如氯、DBNPA(二溴氮川丙酰胺)或二氧化氯與基于超鹽溶液(solution hyper saline)的滲透沖擊的耦合使得可以出人意料地增強清理效率發明人相信該效率 的增強與殺菌反應物在生物膜中的擴散效率的增強有關。實際上，與低鹽度溶液中的殺菌 劑相關的超鹽溶液的引入加上直接滲透作用導致殺菌劑的加速擴散。另外，殺菌劑對細菌 細胞的作用與直接滲透作用的共同作用導致結構的消毒所需的CT (殺菌劑的濃度CX接觸 時間=T)的降低。該新的結構消毒裝置或系統的實施在過濾器的定期堵塞清除步驟過程中、用水對 顆粒介質過濾器的洗滌過程中或者薄膜過濾系統的反洗過程中進行。這使得可以避免已與 殺菌劑接觸并因此含有更高濃度的生物可降解有機碳的水被送入反滲透系統。與殺菌劑相 關的殺菌超鹽溶液與待消毒的介質之間、與砂過濾器或多層過濾器的顆粒介質之間或者與 過濾薄膜、微濾薄膜、超濾(ultrafiltration)薄膜或超過濾(hyperfiltration)薄膜之間 的接觸時間可以根據系統的污染狀態通過在潤洗過程中簡單地引入等待時間即暫停而進行調整。殺菌劑的注入可以在潤洗結束之前停止。該系統可以最后用經過濾或超濾的水 潤洗以去除超鹽溶液。這種情況主要適用于在重新開始反滲透生產之前不需要熟化階段 的薄膜過濾系統。對于顆粒材料系統，通常通過排出進行熟化階段，以去除可含有過量的 顆粒、濁度、氧化劑或殺生物劑殘余、過量的鹽度以及生物膜氧化產物的初始水(premiSres eaux)ο
除了以上所述內容，本發明還在于一些將在下面參照實施方案更明確地涉及的其 它內容，這些實施方案參照附圖進行說明但絕不是限制性的。在圖中-圖1是實施本發明方法的裝置的示意圖，其具有封閉的顆粒材料過濾結構。-圖2是開放的過濾結構的示意性截面，其構成圖1的過濾結構的可能的變化方案。-圖3是實施本發明方法的裝置的簡化示意圖，其具有由浸沒的薄膜構成的過濾 結構，并且-圖4給出圖3的過濾單元的變化方案，其具有加壓殼中的薄膜。
具體實施例方式參見附圖的圖1，可以看到水(特別是海水)脫鹽裝置I，其包含具有反滲透薄膜 的水脫鹽單元1以及該單元上游的用于鹽水的預處理的過濾結構F。根據圖1的實施例，過濾結構F由加壓殼中的顆粒材料過濾器、尤其是雙層過濾器 2構成。根據圖1，待處理的水通過配備有閥4的管3從上部到達過濾器2。經預處理的水 通過管5從下部離開過濾器2，該管5通過閥6與泵7的入口相連。經預處理的水在壓力下 由泵7送入反滲透單元1中。已脫鹽的經處理的水通過管8離開單元1。由鹽濃度高的水 構成的單元1的排放物(也稱為超鹽溶液)通過管9離開，進入形成儲槽的池B中，該池在 上部配備有溢流口。為進行過濾器2的定期的堵塞清除操作，該裝置包含用于將洗滌液注入過濾器2 中的管10。管10通過閥11與泵P的出口相連。泵P的入口與池B相連以用于排放物的泵 送。通過管12保證洗滌液的排出，該管12在閥4和過濾器2之間的管3上分出。該管12 配備有閥13。該裝置另外包含在洗滌液注入過濾器2之前殺菌劑向洗滌液中的注入設備14。設 備14可以由泵或者由筒-活塞(cylindre et piston)劑量計構成。注入設備14通過閥 15與閥11和泵P之間的管10部分相連。該裝置的運行如下。在通過反滲透的正常脫鹽周期，閥4和6是打開的，而閥11、13和15是關閉的。待 處理的水通過管3到達并進入過濾器2，以經歷預處理。經預處理的水通過管5離開，并在 壓力下由泵7送入反滲透單元1中。已脫鹽的經處理的水通過管8離開，而排放物通過管 9離開。當認為需要為過濾器2消毒時，在過濾器2的堵塞清除過程中進行消毒操作。將泵7停止，而將泵P開啟。用于堵塞清除的洗滌液因而由反滲透單元的排放物形成，其鹽含 量不同于(即大于)待預處理的水的含量。通過閥15的打開和注入設備14的開啟而將殺 菌劑加入堵塞清除溶液中。殺菌劑有利地由氯或二氧化氯或氯胺構成。洗滌溶液通過其中 閥13打開的管12排出。作為變化方案，過濾器2的堵塞清除可以用鹽含量小于待預處理的水的含量的水 溶液進行。殺菌劑例如氯或二氧化氯與通過鹽濃度不同于待預處理的水的濃度的洗滌液形 成的滲透沖擊的耦合使得可以出人意料地增強消毒和清理的效率該效率的增強看來與殺 菌反應物在生物膜中的擴散效率的增強有關。另外，殺菌劑對細菌細胞的作用與直接滲透 作用的共同作用導致結構的消毒所需的CT的降低。圖2示出了具有顆粒材料的開放過濾器加的變化方案，其可以用于替代圖1的過 濾器2。待預處理的水通過管3a到達過濾器加的下部。經預處理的水的離開通過管如在 上部進行，該上部與經預處理的水的收集槽G相連。圖3給出的裝置中預處理過濾系統采取浸沒在池17中的薄膜單元16的形式。該 裝置的與針對圖1所述類似的其它元件用相同的附圖標記表示，并且不再重復說明。單元16的滲透物構成由管5收集的經預過濾的水。將排放口 18設置在池17的 下部以排放單元16的濃縮物。在用反滲透單元1的排放液對薄膜的反洗過程中進行薄膜單元16的消毒操作，將 殺菌劑14注入該反洗液中。在該消毒操作過程中，將泵7停止，將閥6關閉，而將閥11和15打開。將泵P開 啟以通過排放液進行薄膜16的反洗，將殺菌劑通過設備14注入該排放液中。圖4給出了薄膜過濾系統的變化方案，根據該方案，薄膜單元形成加壓殼19中的 系統，而不是浸沒在池中。下面將給出本發明的實施例。實施例1 應用于顆粒介質過濾器(圖1的示意圖)根據屬于同一申請公司的提交于2006年12月沈日的法國專利申請No. 06 11376，在具有雙層顆粒材料過濾器的樣機上進行同時消毒。使用的介質是在砂層上的無煙煤層。將該過濾器用海水進料，該海水已預先通過加入氯化鐵(3mg/L的!^eCl3)進行凝 聚并通過加入硫酸進行酸化以將PH值降低到對于該水的凝聚最優的值，該值在這種情況 下為6. 8。在介質表面上施加的過濾速度為12m3/m7h。可達到3. 4m水柱的過濾床堵塞的過 濾周期時長為22. 5小時。過濾器的定期洗滌根據法國專利申請No. 06 11376中所述的方 法進行。在僅用水的潤洗階段(使用反滲透系統的濃縮物構成的超鹽溶液進行)，將消毒劑 氯以10mg/L的濃度注入，每天10分鐘。CT因而為10X10X7 = 700分鐘.mg/L每周。在不同的運行條件下監視過濾器的進料水中、經過濾的水中以及在過濾器中收集 的生物膜中的細菌濃度-A 用經過濾的水對過濾器進行定期洗滌-B 用添加了殺菌劑的經過濾的水對過濾器進行定期洗滌，該殺菌劑在這種情況下為活性氯濃度為10mg/L的氯-C 用濃度為75g/L總鹽度的反滲透濃縮物對過濾器進行定期洗滌-D 用濃度為75g/L總鹽度且添加了殺菌劑的反滲透濃縮物對過濾器進行定期洗 滌，該殺菌劑在這種情況下為活性氯濃度為10mg/L的氯。-E 用濃度為75g/L總鹽度且添加了殺菌劑的反滲透濃縮物對過濾器進行定期洗 滌，該殺菌劑在這種情況下為活性氯濃度為5mg/L的氯。在該情況下，殺菌劑的添加限于10 分鐘的總潤洗時間中的5分鐘。表1給出了獲得的結果(在一周的測試期間每個周期的平均結果)，其中UFC =形 成菌落的單元。表1 總菌群計數
權利要求
1.用于鹽水、特別是海水的預處理的過濾結構(F)的消毒方法，該過濾結構在使用反 滲透薄膜的水脫鹽單元(1)的上游，根據該方法，通過向待預處理的水中加入殺菌劑而定 期進行過濾結構的消毒操作，該過濾結構定期進行堵塞清除，其特征在于-在堵塞清除過程中進行過濾結構的消毒操作，-并且用于堵塞清除的液體由堵塞清除水溶液形成，該溶液的鹽含量不同于待預處理 的水的含量，并且在堵塞清除溶液向過濾結構的注入的上游將殺菌劑加入堵塞清除溶液 中。
2.根據權利要求1的方法，其特征在于堵塞清除水溶液的鹽含量大于待處理的水的鹽含量。
3.根據權利要求2的方法，其特征在于堵塞清除水溶液由反滲透的排放物(9，B)形成。
4.根據權利要求1的方法，其特征在于過濾器的堵塞清除用鹽含量小于待預處理的水 的含量的水溶液進行。
5.根據以上權利要求任意之一的方法，根據該方法，用于預處理的過濾在顆粒材料過 濾器中進行，其特征在于堵塞清除對應于過濾結構0，2a)的洗滌操作。
6.根據權利要求1至4任意之一的方法，根據該方法，用于預處理的過濾在薄膜單元 (16，19)中進行，其特征在于堵塞清除對應于反洗操作。
7.根據以上權利要求任意之一的方法，其特征在于殺菌劑選自氯、二氧化氯、DBNPA或 氯胺。
8.用于實施權利要求1至3任意之一的方法的裝置，其包含用于鹽水、特別是海水的預 處理的過濾結構(F)，具有位于過濾結構下游的反滲透薄膜的水脫鹽單元(1)，以及一組管 和閥，以定期進行過濾結構的堵塞清除操作，其特征在于-它包含反滲透單元⑴的排放物(9，B)和過濾結構(F)之間的連接管(10)，以及泵 (P)，用于注入鹽濃度比待預處理的水更高的洗滌溶液，-以及在該洗滌液注入過濾結構之前將殺菌劑注入洗滌液的設備(14)。
9.根據權利要求8的裝置，其特征在于用于預處理的過濾結構由顆粒材料過濾器、尤 其是雙層過濾器0，2a)構成。
10.根據權利要求8的裝置，其特征在于用于預處理的過濾結構由具有浸沒的薄膜 (16)或者加壓殼中的薄膜(19)的單元構成。
全文摘要
用于鹽水、特別是海水的預處理的過濾結構(F)的消毒方法，該過濾結構在使用反滲透薄膜的水脫鹽單元(1)的上游，根據該方法，通過向待預處理的水中加入殺菌劑而定期進行過濾結構的消毒操作，該過濾結構定期進行堵塞清除；在堵塞清除過程中進行過濾結構(F)的消毒操作，并且用于堵塞清除的液體由堵塞清除水溶液形成，該溶液的鹽含量不同于待預處理的水的含量；在堵塞清除溶液向過濾結構(F)的注入的上游將殺菌劑加入(14)堵塞清除溶液中。
文檔編號B08B3/08GK102076434SQ200980123819
公開日2011年5月25日 申請日期2009年6月24日 優先權日2008年6月26日
發明者V·博內耶 申請人:得利滿公司