CN101148295A - 用于饮用水深度处理的组合工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于饮用水深度处理的组合工艺，该工艺能够有效去除天然有机物，属饮用水处理技术领域。该工艺包括：(1)吸附：利用吸附剂去除水中天然有机物；(2)混凝：吸附天然有机物的同时使污染物微粒长大；(3)超滤：采用超滤膜去除污染微粒，污染微粒在膜表面形成的凝胶层仍具有去除天然有机物的能力。本工艺简单易行，能够显著提高饮用水中天然有机物的去除率。

Description

用于饮用水深度处理的组合工艺

技术领域

本发明涉及一种饮用水深度处理的工艺，能够有效去除饮用水中的天然有机物，从而减少消毒时副产物的产生量，属于饮用水处理技术领域。

技术背景

随着人们生活水平的提高，对饮用水水质要求也逐渐提高，原有的饮用水工艺已经不能满足人们的健康要求，消毒副产物量必须要加以控制。地表水中的天然有机物是消毒副产物的主要前体物质，需要采用合适的方法去除。

地表水中天然有机物(NOM)主要是指动、植物在自然循环过程中经分解所产生的大分子有机物。作为饮用水水源，地表水中天然有机物具有较大的危害：天然有机物能够吸附在胶体和悬浮物的表面使***稳定，干扰对水中其它污染物的去除，增加水处理成本；天然有机物会引起水的色度和味道的变化；没有被去除的天然有机污染物进入管网后，为管壁上附着的微生物和细菌提供营养，加速管网***的腐蚀和微生物再生长；最重要的是，NOM是氯化消毒副产物的前体物，使水中的致突变物质含量增加。因此，NOM的去除成为目前水处理界的热点之一，对于提高给水水质以及保障人民健康具有重要的意义。

目前天然有机物的去除方法主要有强化混凝、颗粒活性炭吸附、膜过滤等。

天然有机物大部分是水溶性腐殖质，包括腐植酸和富里酸，用凝聚方法处理的去除率很低。现有的传统水处理工艺对天然有机物的去除效率一般为20％～50％，出水中有机物含量仍然很高。强化混凝能够有效提高水溶性腐殖质的去除率。Christian等人在研究强化混凝对水中天然有机物的去除数据表明：同传统处理工艺相比，强化混凝对溶解性有机碳(DOC)的去除率提高了32％，对可生物降解的溶解性有机碳(BDOC)的去除率提高20％。对DOC和腐植酸浓度高的原水，强化混凝是去除天然有机物的一种有效和经济的方法。但该方法对腐殖质的去除率一般低于60％，对非腐殖质的亲水性有机物的去除效果较差。

活性炭是用于去除地表水中的天然有机物的一个良好方法。DOC的去除率平均为8～48％，三卤甲烷生成能力的去除率在29～56％。但现有研究表明，活性炭去除氯化致突变物质前体物的效果不稳定，对低分子极性强的有机物和大分子有机物不能吸附。实际中，活性炭吸附一般和其它工艺组合使用去除天然有机物，如和臭氧以及生物处理联合使用，也经常采用强化混凝作为活性碳吸附的预处理工艺。但上述工艺均存在去除率不高，对小分子有机物效果差等缺点。

由于膜分离技术节能环保、操作简便、设备简单等特点，使得该行业得到了迅速发展，并已获得广泛应用。膜分离技术可以有效地去除水体中的天然有机物，减少消毒副产物的产生。膜过滤对天然有机物的去除主要取决于天然有机物和膜孔径之间的尺寸相对大小、静电斥力和有机物颗粒的亲水性或憎水性。美国加利福尼亚州和加拿大所进行的用超滤膜和纳滤膜去除天然有机物的实验结果证明，超滤膜对TOC去除率在22％以下，而用纳滤膜对TOC的去除率为55～83％，纳滤膜对天然有机物的去除率较高。但大分子量的有机物，用纳滤可能引起膜的快速污染、压力升高等操作问题，而超滤膜虽然去除效果较差，但污染情况要轻，因此，采用纳滤还是超滤去除NOM需要综合考虑。实践表明，天然有机物会对膜造成污染从而大大降低了膜的分离能力。如何选择合适的膜以减少膜污染的发生，使得膜能够稳定地运行并延长膜的清洗周期，这具有重要的应用意义。

鉴于上述三种处理工艺的缺点，本专利提出吸附-混凝-超滤组合工艺来去除地表水中NOM，即采用吸附剂吸附NOM的同时加入少量高分子的混凝剂，将污染物吸附到吸附剂和混凝剂表面，形成大于超滤膜孔径尺寸的团聚微粒，并采用超滤膜去除团聚的污染微粒。该微粒在超滤膜表面形成一层孔径较小的凝胶层而继续吸附截留NOM，增加截留率。大于超滤膜孔径的微粒截留在膜表面上，使大部分污染物截留在膜表面的凝胶层内，超滤膜孔内的污染减轻，采用正冲或反冲方法进行水力清洗时很容易将凝胶层洗去。该组合工艺能够增加NOM的去除率，而且使超滤膜更易清洗，降低超滤膜的操作费用。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效去除饮用水中天然有机物的组合工艺。

本发明采用下述技术方案来实现的。

一种高效去除地表水中天然有机物的组合工艺，包括吸附、混凝和超滤过程。包括以下几个步骤：

(1)吸附：采用吸附剂对原水进行吸附，根据使用的吸附剂和吸附去除情况进行过滤或不过滤直接进行下一过程；

(2)混凝：向已经吸附的原水中加入混凝剂进行混凝，使吸附微粒长大，然后进行微滤或直接用于下一过程；

(3)超滤：采用超滤膜对上述过程的出水进行超滤过程，去除吸附剂和混凝剂，并定期进行清洗，包括物理清洗和化学清洗。

其中：

吸附剂采用粉末活性碳、硅藻土、白土、硅胶、活性氧化铝、纤维素等。

混凝剂采用聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、丙烯酸-马来酸酐共聚物、丙烯酸-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、丙烯酰胺-丙烯酸钠共聚物等高分子混凝剂，聚合铝、聚铁等无机混凝剂等。

超滤膜采用平板、卷式或中空纤维膜组件。

本发明通过吸附和混凝去除大部分NOM后，再采用超滤膜去除吸附剂和混凝剂。在超滤过程中，吸附剂和混凝剂在膜表面生成一层动态膜，该动态膜和超滤膜一起继续去除NOM，从而显著提高NOM的去除率。

附图说明

图1为本发明所述组合工艺的示意图。

图1中，1为混凝剂配料罐，2为混凝剂进料泵，3为原水罐，4为原水进料泵，5为吸附混凝一体池，6为吸附剂加料线，7为冲洗水罐，8为冲洗水泵，9为超滤膜进料泵，10为超滤膜组件，11为超滤膜出水罐，12为浓水罐。

具体实施方式

本发明提出一种针对地表水中天然有机物去除的组合工艺。该组合工艺分为三个部分：吸附、混凝和超滤，实施设施主要分为两个部分：吸附和混凝共用吸附混凝***、超滤膜过滤和清洗***。具体实施方式如下：

含有一定浓度天然有机物的原水通过进料泵4进入吸附混凝池5，在搅拌的同时从阀6加入一定量粉末状吸附剂，搅拌一定时间，TOC下降一定程度后通过泵2加入一定量的混凝剂水溶液，继续搅拌，TOC继续下降至一定程度后通过泵9进入超滤膜组件10进行超滤，滤过水进入贮罐11。当超滤膜通量和产水质量下降到一定程度后，停止进料，开动清洗泵8进行正冲或反冲清洗。清洗5～60s后停止清洗，继续进行超滤过程。

实施例1

含憎水性腐殖酸类NOM较多的某地表水，稀释至TOC为10mg/L，泵入到吸附混凝池，搅拌下按照5g/L的比例加入粉末活性碳，搅拌25～30min后，加入三氯化铁水溶液(浓度5％，加入量为0.1g/L)，搅拌20～30min，过滤，滤过液进入聚丙烯板式超滤膜组件进行超滤过程，出水TOC＜3mg/L。当超滤膜通量下降至初始的25％时，采用反冲的清洗方法进行清洗20s(反冲压力为2.0MPa)，停止清洗，膜通量恢复至初始的96％，继续进行超滤过程。

实施例2

含憎水性富里酸类NOM较多的某地表水，稀释至TOC为10mg/L，泵入到吸附混凝池，搅拌下按照5g/L的比例加入硅胶(100～300目)，搅拌25～30min后，加入三氯化铁水溶液(浓度5％，加入量为0.1g/L)，搅拌20～30min，过滤，滤过液进入聚氯乙烯板式超滤膜组件进行超滤过程，出水TOC＜3mg/L。当超滤膜通量下降至初始的25％时，采用反冲的清洗方法进行清洗25s(反冲压力为2.0MPa)，停止清洗，膜通量恢复至初始的94％，继续进行超滤过程。

实施例3

含有亲水性多糖物质较多的某地表水，稀释至TOC为10mg/L，泵入到吸附混凝池，搅拌下按照5g/L的比例加入硅藻土(粒径1～5μm)，搅拌25～30min后，加入聚乙烯醇水溶液(浓度5％，加入量为0.1g/L)，搅拌20～30min，混合液进入聚氯乙烯中空纤维超滤膜组件进行超滤过程，出水TOC＜3mg/L。当超滤膜通量下降至初始的25％时，采用反冲的清洗方法进行清洗30s(反冲压力为2.0MPa)，停止清洗，膜通量恢复至初始的91％，继续进行超滤过程。

Claims (3)

1.一种用于饮用水深度处理的组合工艺，该工艺包括吸附、混凝和超滤过程，其特征在于包括如下步骤：

(1)吸附：对原水进行吸附过程；

(2)混凝：吸附后的水进行混凝过程；

(3)超滤：混凝后的水进行超滤过程，完成整个工艺。

2.如权利要求1所述在进行吸附过程后不进行其它处理直接进行混凝过程。

3.如权利要求1所述在进行吸附和混凝过程后不进行其它处理直接进行超滤过程。

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