CN102531278A - 一种两段式膜法饮用水深度处理系工艺及*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种两段式膜工艺饮用水深度处理工艺及***。工艺包括：第一通过强化混凝作用使原水中颗粒物和部分有机物分子形成矾花沉淀；第二通过生物膜的生化作用去除水中的氨氮、硝酸盐氮和可生化有机碳；第三通过过滤作用去除水中悬浮颗粒物和大分子；第四通过纳滤截留作用去除水中微量有机物和微生物。***包括：强化混凝MBR预处理工作段、NF过滤净化工作段，其中，所述各工作段有水道连接。本发明工艺能够有效地去除水浊度、有机物、微量污染物；本发明***流程短，占地面积小，出水水质优良且运行稳定，可以用于常规净水工艺的升级改造，具有很高的实用性。

Description

一种两段式膜法饮用水深度处理系工艺及***

技术领域

本发明涉及水处理技术，具体涉及一种两段式膜法饮用水深度处理工艺。本发明还涉及采用所述工艺的***。

背景技术

水污染导致的饮用水安全性问题严重威胁着人们的身体健康。水中的微量污染物具有毒性强、含量低、难去除的特点，常规的饮用水处理工艺很难有效去除这一类物质。我国水体中主要的有毒污染物包括：挥发性卤代烃、苯系物、氯代苯类、硝基苯类、苯胺类、酚类、多环芳烃、农药和重金属及其化合物等。这些污染物的共有特点是含量低，在水体中以微量或痕量存在；毒性大，极微量的污染就能够影响人体健康；难降解，在自然条件下很难降解，能长时间地存在于水体中并在底泥、生物体、人体内富集。常规饮用水处理工艺的絮凝、沉淀、过滤等技术很难有效的去除这些微量污染物。

因此，许多常规饮用水净化厂需要技术升级，投入深度处理工艺。现在国内应用最广泛的深度处理工艺是臭氧活性炭技术，但该技术存在生成消毒副产物、生物泄露以及微型动物等问题。

纳滤技术因其出水水质佳、运行稳定，工艺流程短等优势近年来得到广泛的研究和发展，并已在我国开始应用。纳滤膜技术所具有的200道尔顿的过滤精度，能够有效的去除水中的大分子有机物。对于小分子有机物和离子、重金属等污染物，纳滤膜独特的荷电排斥作用能够保证这些污染物被有效的截留，从而生产出高品质的健康饮用水。

但是，由于在应用过程中存在膜污染等问题，纳滤工艺对预处理有着严格的要求。目前主要的预处理方式有混凝-沉淀-砂滤工艺、活性炭过滤工艺、微滤-超滤工艺等。其中混凝-沉淀-砂滤是传统过滤工艺，但该工艺流程长、占地面积大；微滤-超滤是新型工艺，该工艺操作简单、占地面积小但运行成本较高；粉末活性炭联合强化混凝的MBR工艺结合了传统工艺与膜工艺的优点，占地面积小，集成度高，但净水性能有待提高。如果以这些常规处理工艺作为纳滤工艺的预处理，不能有效地发挥膜工艺流程短，占地面积小的优势，且预处理出水水质难以保证，会引起深度处理工艺出水水质下降、纳滤膜污染等问题。

粉末活性炭联合强化混凝MBR工艺能够将常规工艺、活性炭吸附、膜过滤过程集成在一个工作单元中。针对原水中有机物特征和分布规律，以及存在着微量污染物，一体式MBR具有多重功能，不仅可以通过混凝-絮凝过程实现对悬浮颗粒物和胶体物质的去除，还可以投加粉末活性炭强化处理微量污染物以及部分有毒物质；同时，通过MBR中的微生物完成生物预氧化过程，有效的去除原水中存在的氨氮和可生化有机物；不仅如此，由于一体式***耦合药剂投加设备，可以根据原水特征实时调整***运行条件，达到保证出水水质优良、节能降耗和节约建设用地的目的。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题，就是提供一种两段式膜法饮用水深度处理工艺，其可实现纳滤膜不易污染，预处理单元流程短，易于升级改造，预处理法运行成本低的目的。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种两段式膜法饮用水深度处理工艺，依次包括以下步骤：

A:向水中按照10mgPAC/L水的比例投加混凝剂并充分搅拌；按照2mgPAC/L水的比例投加粉末活性炭并充分搅拌，排泥口每2天排泥1次，通过强化混凝作用使原水中颗粒物和部分有机物分子形成矾花沉淀；

B:向MBR池水中曝气，汽水比为20:1，使池中MBR区混合液的溶解氧浓度高于7mg/L，混合液与MBR膜接触时间控制在1h；通过生物膜的生化作用去除水中的氨氮、硝酸盐氮和可生化有机碳：

C:将孔径为0.2-0.4μm的帘式MBR膜浸没于混合液中，通过以蠕动泵负压10Kpa抽吸方式使混合液透过MBR膜膜丝20L/（m²·h）流量出水；通过过滤作用去除水中悬浮颗粒物和大分子：

D: 纳滤膜过滤：所述纳滤膜的截留分子量为200-260道尔顿，过滤压力控制在0.5-0.6MPa，产水率控制在70%-80%，纳滤膜的浓缩水全部回流至MBR池；通过纳滤截留作用去除水中微量有机物和微生物：

E：反冲洗工序，反冲洗采用浸泡清洗方式，清洗剂为稀盐酸，浸泡时间为12h -15h。

本发明所要解决的第二个技术问题，就是提供一种采用上述工艺的两段式膜法饮用水深度处理***，其包括：粉末活性炭吸附联合强化混凝MBR反应池和纳滤膜组件119；所述的粉末活性炭吸附联合强化混凝MBR反应池制成一体式，其包括：进水混合段101、强化混凝吸附沉淀工作段102和生化反应膜过滤工作段103，各段依次有水道连通；

所述的进水混合段101为一筒状混凝混合槽107，其内设快速搅拌器106，混凝混合槽107经进水泵104自原水管进水、经计量泵109从药池进药；

所述强化混凝工作段102为一混凝沉淀池112，其内设搅拌器110，输入所述的混凝混合槽107的输出；

所述生化作用膜过滤工作段103为MBR池118，池内底部设有曝气管113外接空压机123、上部为帘式MBR膜组件114，所述MBR膜的出水端115与所述泵116连接，以蠕动泵抽吸的方式进行出水；

所述的纳滤膜组件119的纳滤膜进水端120经高压进水泵116从所述的生化反应膜过滤工作段103进水、浓水端122的浓水回流至所述的进水混合段101、从出水端121输出净水。

所述的MBR池底建为60°斜坡形，池底有排泥口每2天排泥1次，MBR池分为曝气沉淀区和膜生物反应区，其总体积为1小时内出水量。

本发明所述的混凝剂采用聚合氯化铁溶液，所述的混凝剂投加***包括计量泵109，所述混合槽107为内部装有快速搅拌器106的外形为圆柱体的腔体，所述快速搅拌器106最大转速1350r/min。所述混凝沉淀池112为底部与水平呈60°角斜面、内置搅拌机110的腔体。所述MBR反应池118为4层MBR隔间并联的腔体，MBR池分为曝气沉淀区和膜生物反应区，其总体积为1小时内出水量，每隔间底部设置有曝气管与空压机123连接，MBR膜与泵116连接。

以下对本发明两段式膜工艺饮用水深度处理***的工作过程进行具体说明：

原水通过进水泵104提升经进水端105进入混合槽107，计量泵109通过水射器将混凝剂投加到进水端105中，在快速搅拌器106搅拌下在腔体107中混合，混合后的进水通过连接口108进入混凝沉淀池112，定期向池中投加粉末活性炭，反应30min形成颗粒污泥沉淀于V型池底，定期排泥。

经混凝的混合液通过溢流口111进入MBR反应池，在曝气条件下由微生物作用去除水中的营养性污染物，经MBR膜过滤出水。

MBR池的出水在高压泵提升后进入纳滤膜***，操作压力0.5-0.6MPa，产水率70%-80%，浓水直接回流进混合槽。

有益效果：本发明工艺方案能够有效的去除水中的常规污染物、难降解的微污染有机物和微量有毒污染物质，没有有毒有害的副产物生成，并通过浓水回流实现了纳滤工艺浓水的净化处理。本发明两段式组合膜工艺流程短、占地面积小，运行费用相对低廉，适应现有常规饮用水厂常规饮用水净化工艺的升级改造需求，具有很高的实用性。 

附图说明

图1为本发明的两段式膜工艺饮用水深度处理工艺实施例工艺流程图；

图2为本发明的两段式膜工艺饮用水深度处理***实施例组成及连接图；

图3.为本发明实施例中活性炭吸附联合强化混凝MBR装置的主视图；

图4为图3的俯视图；

图5为图3的左视图；

图6为图4的剖面图。

图中：进水混合段101、混凝-沉淀工作段102、生化膜过滤工作段103、进水泵104、进水端105、快速搅拌器106、混合槽107、混合槽出水端108、计量投药泵109、搅拌器110、溢流口111、混凝沉淀池112、曝气管113、帘式MBR膜组件114、MBR膜出水端115、高压泵116、曝气管连接口117、MBR反应池118、纳滤膜组件119、纳滤膜进水端120，纳滤膜出水端121，纳滤膜浓水端122，空压机123。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明进行说明：

请参阅图1，本发明的实施例-两段式膜工艺饮用水深度处理工艺流程图，具体包括步骤：第一通过强化混凝作用使原水中颗粒物和部分有机物分子形成矾花沉淀；第二通过生物膜的生化作用去除水中的氨氮、硝酸盐氮和可生化有机碳；第三通过过滤作用去除水中悬浮颗粒物和大分子；第四通过纳滤截留作用去除水中微量有机物和微生物。

在本发明的优选工艺方案中，所述第一步具体为：向水中按照10mgPAC/L水的比例投加混凝剂并充分搅拌；按照2mgPAC/L水的比例投加粉末活性炭并充分搅拌，第一步具体为利用混凝剂的混凝作用和粉末活性炭的吸附作用去除水中悬浮颗粒和部分有机物，在去除过程中颗粒物和有机物通过混凝形成絮体并在活性炭吸附作用下形成大粒径颗粒，绝大部分颗粒通过沉淀作用形成污泥得到去除。

本发明的第二步通过微生物的生化作用去除水中的营养性有机物，具体为：以汽液比20:1向池中曝空气，使池中MBR区混合液的溶解氧浓度高于7mg/L，水力停留时间也即混合液与膜充分接触1小时。

本发明的第三步通过过滤作用去除水中悬浮颗粒物和大分子，具体为：将帘式MBR膜组件浸没在MBR池中，以蠕动泵抽吸方式使池中混合液透过膜丝出水，第三步具体为：MBR膜材质为PVDF（聚偏氟乙烯），孔径0.2微米，过滤压力10KPa负压，通量20L/(m²·h)，膜组件浸没深度10cm。

在本发明的优选技术方案中所述第四步具体为利用纳滤膜的截留作用去除水中微量有机物和微生物，所述纳滤膜的截留分子量为200-260道尔顿，过滤压力控制在0.5-0.6MPa，产水率控制在70%-80%，浓水回流至混凝池，反冲洗采用浸泡清洗方式，清洗剂为稀盐酸，浸泡时间为12h -15h。

请参阅图2至图6，本发明的两段式膜工艺饮用水深度处理***实施例，粉末活性炭吸附联合强化混凝MBR反应池结构图。

一种两段式膜工艺饮用水深度处理***，包括粉末活性炭吸附联合强化混凝MBR反应池，如图2至6所示，其包括：强化混凝、吸附沉淀工作段102和生化反应、膜过滤工作段103，其中所述进水混合段101与混凝沉淀工作段102连接，所述混凝沉淀工作段102与所述生化过滤工作段103相连，所述生化过滤工作段103与纳滤截组件119相连。

在本发明的优选工艺方案中：所述强化混凝工作段102包括：进水混合段101、进水泵104、混凝混合槽107、快速搅拌器106、计量泵109，其中所述液位平进水泵104与进水端105连接，所述混合槽出水端108与混凝沉淀池连接，所述快速搅拌器106浸没于混合槽中，所述计量泵109出水端与进水端105连接，所述搅拌器110浸没于混凝沉淀池112中。

所述生化作用、膜过滤工作段103包括：曝气管113、帘式MBR膜组件114，其中，所述帘式MBR膜组件114浸没于所述MBR池118内液中，所述MBR膜的出水端115与所述泵116连接，所述曝气管113固定于所述MBR池118底部。

滤膜组件119包括进水泵116，纳滤膜进水端120，纳滤膜出水端121，纳滤膜浓水端122，纳滤膜浓水端与进水端105连接。

在本发明的优选技术方案中的混凝剂采用聚合氯化铁溶液，混凝剂投加***包括计量泵109，混合槽107为内部装有快速搅拌器106的圆柱体形腔体，快速搅拌器106最大转速1350r/min，混凝沉淀池112为底部与水平呈60°角斜面、内置搅拌机110的腔体，MBR反应池118为4层MBR隔间并联的腔体，每隔间底部设置有曝气管与空压机连接，MBR膜与泵116连接。

以下对本发明两段式膜工艺饮用水深度处理***的工作过程进行具体说明：原水通过进水泵104提升经进水端105进入混合槽107，所述计量泵109通过水射器将混凝剂投加到进水端105中，在快速搅拌器106搅拌下在腔体107中混合，混合后的进水通过连接口108进入混凝沉淀池112，定期向池中投加粉末活性炭，反应30min形成颗粒污泥沉淀于V型池底，定期排泥。

经混凝的混合液通过溢流口111进入MBR反应池，在曝气条件下由微生物作用去除水中的营养性污染物，经MBR膜过滤出水。

MBR池的出水在高压泵提升后进入纳滤膜***，操作压力0.5-0.6MPa，产水率70%-80%，浓水直接回流进混合槽。

通过以上所述两段式膜工艺饮用水深度处理***后的最终出水端121即为经过两端膜工艺净化后的健康水。

Claims (4)

1.一种两段式膜法饮用水深度处理工艺，依次包括以下步骤：

1）向水中按10mgPAC/L水的比例投加混凝剂、按2mgPAC/L水的比例投粉末活性炭，充分搅拌得混合液，混合液在混凝沉淀池中停留30min~60min；

2）向MBR池混合液中曝气，汽水比20:1，使混合液的溶解氧浓度高于7mg/L，混合液与MBR膜充分接触1h~2h；

3)将孔径为0.2-0.4μm的帘式MBR膜浸没于混合液中，通过水泵抽吸以负压20KPa~100KPa，流量20L/(m²·h)~30 L/(m²·h)出水；

4）纳滤膜过滤步骤3）出水，以蠕动泵抽吸方式使混合液透过纳滤膜膜丝出水，纳滤膜的截留分子量为200-260道尔顿，过滤压力0.5-0.6MPa，产水率70%-80%，浓水回流至步骤1)；

5） 当纳滤膜通量下降至50%时对纳滤膜进行浸泡清洗，清洗剂为稀盐酸，浸泡时间为12h -15h。

2.一种采用如权利要求1所述的两段式膜法饮用水深度处理工艺的两段式膜法饮用水深度处理***，其特征是包括：粉末活性炭吸附联合强化混凝MBR反应池和纳滤膜组件（119）；所述的粉末活性炭吸附联合强化混凝MBR反应池制成一体式，其包括：进水混合段（101）、强化混凝吸附沉淀工作段（102）和生化反应膜过滤工作段（103），各段依次有水道连通；

所述的进水混合段（101）为一筒状混凝混合槽（107），其内设快速搅拌器（106），混凝混合槽（107）经进水泵（104）自原水管进水、经计量泵（109）从药池进药；

所述强化混凝工作段（102）为一混凝沉淀池（112），其内设搅拌器（110），输入所述的混凝混合槽（107）的输出；

所述生化作用膜过滤工作段（103）为MBR池（118），池内底部设有曝气管（113）外接空压机（123）、上部为帘式MBR膜组件（114），所述MBR膜的出水端（115）与所述泵（116）连接，以蠕动泵抽吸的方式进行出水；

所述的纳滤膜组件（119）的纳滤膜进水端（120）经高压进水泵（116）从所述的生化反应膜过滤工作段（103）进水、浓水端（122）的浓水回流至所述的进水混合段（101）、从出水端（121）输出净水。

3.根据权利要求2所述的两段式膜法饮用水深度处理***，其特征是：所述的混凝沉淀池（112）为底部与水平呈60°角斜面、内置搅拌机（110）的腔体。

4.根据权利要求3所述的两段式膜法饮用水深度处理工艺的***，其特征是：所述MBR池（118）为4层MBR隔间并联的腔体，MBR池分为曝气沉淀区和膜生物反应区，其总体积为1小时内出水量，每隔间底部设置有曝气管与空压机（123）连接，MBR膜与泵（116）连接。

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