CN105293743A - 一种利用浸没式超滤膜进行净水厂深度处理的方法 - Google Patents

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陈亮
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Abstract

本发明公开了一种利用浸没式超滤膜进行净水厂深度处理的方法,包括投加粉末活性炭、炭水预混合、活性炭吸附及炭水分离、炭浆沉淀浓缩脱水和粉末活性炭的再生5步骤;自来水厂的进水泵入炭水预混合池,与从所述浸没式超滤膜分离池内回流的炭浆进行充分均匀混合;再进入浸没式超滤膜分离池进行膜分离炭水,出水小部分回用膜反冲洗;炭水预混合池的炭浆排入浓缩池浓缩后送入压滤设备中进行脱水回收,回收的活性炭经过烘干再生活化工艺后循环利用。本发明将粉末活性炭对小分子有机物吸附作用和超滤膜对大分子有机物和细菌等病原微生物的筛分作用很好的结合,大大的提高有机物的去除率,同时粉末活性炭经再生后可重复利用。

Description

一种利用浸没式超滤膜进行净水厂深度处理的方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域,涉及一种污水深度处理的方法,具体涉及一种采用粉末活性炭吸附与浸没式超滤膜膜分离相结合的污水深度处理方法。
背景技术
目前,我国大部分自来水厂仍然采用常规工艺流程,即“加药混凝沉淀--过滤--消毒--输配水”。随着地表水水质日益恶化以及饮用水水质标准的不断提高,传统水处理工艺已经不能满足人们对饮用水的要求;此外,常规工艺还缺乏去除有机物的氧化和吸附技术。对自来水厂而言,因水源持续恶化,导致许多水厂不断加大液氯的投加量,余氯残留也会对人体造成伤害。
粉末活性炭具有表面积大、吸附力强等特点。因此,广泛适用于食品、医药、味精化工等产品的脱色、除杂精制,自来水工艺脱臭和去除微污染。
关于粉末活性炭和水分离的技术,常用的有混凝沉淀过滤、微孔过滤、滤布过滤、填料过滤等一系列传统工艺。主要投加粉末活性炭吸附污水中污染物,之后投加混凝剂聚合氯化铝等,捕获粉末活性炭颗粒,再经过过滤。粉末活性炭与水接触时间较短,投加浓度低,形成的粉末活性炭污泥含有大量的聚合氯化铝,不容易回收再生。
传统的过滤工艺虽然技术成熟,但仍存在很多不足。如:过滤精度不高(0.1-10微米),导致对粉末活性炭的截留率较低;容易堵塞,反洗频率高且反洗水量大,导致运行能耗大;出水悬浮物含量和浊度较高;对于来水波动较大的情况,***不耐冲击造成出水水质不稳定;用炭量大,成套装置占地面积较大。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种采用粉末活性炭吸附与浸没式膜分离相结合的净水厂自来水深度处理方法。
本发明所采用的技术方案是:一种利用浸没式超滤膜进行净水厂深度处理的方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:投加粉末活性炭;
向配炭罐投加10~500mg/L粉末活性炭,采用粉末活性炭射流吸入与水混合,配置一定的浓度炭浆,再由隔膜计量泵打入浸没式超滤膜分离池中;
步骤2:炭水预混合;
自来水厂的进水流入炭水预混合池内,与从所述浸没式超滤膜分离池内回流的炭浆进行充分均匀混合;
步骤3:活性炭吸附及炭水分离;
浸没式超滤膜分离池内设置有外压式浸没式膜和曝气装置,污水透过膜丝完成深度处理;深度处理过程包括产水、静置、反洗。产水是利用产水泵的负压或虹吸作用抽水,反洗是通过离心泵将水与产水过膜的相反方向压出膜丝;
步骤4:炭浆沉淀浓缩脱水;
外排炭浆从炭水预混合池末端设置的排炭管送入浓缩池浓缩,然后由隔膜泵送至压滤设备压滤脱水;所述浓缩池上清液和压滤设备压滤出水收集用于配制新的炭浆;
步骤5:粉末活性炭的再生。
作为优先,步骤1中配置的炭浆浓度为4%左右。
作为优先,步骤2中炭浆回流比为1~1.5,混合后炭浓度约5~100g/L,混合时间为20~40min。回流比=每小时炭浆回流流量/每小时炭水预混合池进水流量。
作为优先,步骤3中曝气气量参数为0.1~0.3m3/(m2水面min),浸没式超滤膜分离池内的粉末活性炭累积浓度高达5~100g/L并维持稳定,整个深度处理周期15分钟左右;反洗流量为进水流量的1.5~2倍,反洗累积水量约产水量3~10%,运行真空度1~4m水压。
作为优先,步骤4中外排炭浆浓度控制1~3%,浓缩池水力停留时间2~4h;经压滤设备压滤脱水后的活性炭含水率为60%左右。
作为优先,步骤5中所述粉末活性炭的再生,其具体实现过程包括以下子步骤:
步骤5.1:经压滤设备压滤脱水后的活性炭送入热风气流烘干机,在300℃左右,含水率降至10%左右;
步骤5.2:将烘干后的活性炭经螺旋输送机送至高温再生炉中;首先在350℃之内加热,使低沸点有机物脱离;然后在大约800℃以内加热,高沸点有机物在吸附状态下被分解、炭化,并以固定炭的形态残留下来;在700℃~800℃,活性炭经过活化后,吸附活性得到恢复,接近或超过使用前的指标。
本发明方法具有如下的特点和有益效果:
(1)浸没式超滤膜分离池内粉末活性炭累积浓度可达5~100g/L,大量的粉末活性炭与来水迅速混合,对于来水冲击缓冲能力更强,吸附有机物污染物效果更好,活性炭利用效率提高;
(2)由于粉末活性炭的自粘性,大量的粉末活性炭除了吸附水中小分子及中等分子有机物,对高分子及悬浮物也有裹挟作用,从而不易污染堵塞超滤膜,不会有传统工艺堵塞问题;
(3)减少了膜的污染,膜的通量相比传统的膜生物反应器大3倍,相应膜投资成本是原有30%,水力停留时间1h,减少了构筑物占地;
(4)炭浆的排出浓度可高达3%,浓缩池占地少,脱水设施少。粉末活性炭经过烘干机,高温炉再生活化后可循环利用,节药资源,降低运行成本;
(5)该工艺出水水质稳定,悬浮物少的特点。
(6)该工艺具有自动化程度高,操作及运行管理简单,大规模工程化采用模块化组件,维护更换便利,大规模工程实施应用简单。
附图说明
图1:本发明实施例的工艺流程图;
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明,下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述,应当理解,此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
请见图1,本发明提供的一种利用浸没式超滤膜进行净水厂深度处理的方法,包括以下步骤:
步骤1:投加粉末活性炭;
向配炭罐投加10~500mg/L粉末活性炭,采用粉末活性炭射流吸入与水混合,配置浓度为4%左右的炭浆,再由隔膜计量泵打入浸没式超滤膜分离池中;
步骤2:炭水预混合;
自来水厂的进水流入炭水预混合池内,与从所述浸没式超滤膜分离池内回流的炭浆进行均匀混合,回流比为1~1.5,混合后炭浓度约5~100g/L,混合时间为20~40min;
步骤3:活性炭吸附及炭水分离;
浸没式超滤膜分离池内设置有外压式浸没式膜和曝气装置,污水透过膜丝完成深度处理过程。曝气气量参数为0.1~0.3m3/(m2水面min),整个过程曝气满足炭水混合目的和膜丝炭层表面更新。运行周期为产水、静置、反洗,整个周期15分钟左右,产水是利用产水泵的负压或虹吸作用抽水,反洗是通过离心泵将水与产水过膜的相反方向压出膜丝。反洗流量为进水流量的1.5~2倍,反洗累积水量约产水量3~10%,运行真空度1~4m水压。在浸没式超滤膜分离池内的粉末活性炭累积浓度高达5~100g/L并维持稳定。
步骤4:炭浆沉淀浓缩脱水;
炭浆从炭水预混合池末端设置的排炭管送入浓缩池浓缩,外排炭浆浓度控制1~3%,浓缩池水力停留时间2~4h,浓炭浆经隔膜泵送至板框压滤脱水。浓缩池上清液和压滤设备压滤出水收集用于配制新的炭浆。
步骤5:粉末活性炭的再生;
经板框压滤后,活性炭含水率60%左右,送入热风气流烘干机,在300℃左右,含水率降至10%左右,然后将烘干后的活性炭经螺旋输送机送至高温再生炉中。再生炉采用多段绞龙式上进下,并且采用程序控制升温速率及翻转速率,利于有机物的挥发和提供适当的炭化速率,产生的尾气不带出大量的活性炭粉末,使尾气流量平稳,后期净化设施高效运行。在350℃之内,低沸点有机物脱离;在大约800℃以内加热时,高沸点有机物在吸附状态下被分解、炭化,并以固定炭的形态残留下来;在700℃~800℃,活性炭经过活化后,吸附活性得到恢复,接近或超过使用前的指标。
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述;
实施例1:
本实施例中,某城市自来水厂采用“混凝——沉淀——浸没式超滤膜处理***——消毒——配水”处理原水,沉淀后出水浊度为3.58NTU,CODmn为5.4mg/L,DOC为4.76mg/L,针对该厂沉淀池出水做中试,中试规模200m3/d。其工艺参数如下:
(1)活性炭投加量:日均加炭量约为125mg/L。
(2)排炭:本中试排炭频率为一天一次,每次1~2小时,排炭量约0.5m3/d,浓度为24g/L,排炭量与加炭量维持平衡。
(3)浸没式超滤膜分离池内炭浆循环量:炭浆循环量为进水流量的1.5倍。
(4)浸没式超滤膜分离池内炭浓度:中试浸没式超滤膜分离池内炭浓度保证在40g/L。
(5)抽吸压力及产水量:抽吸压力为0.0125MPa。流量主要受自吸泵出水阀控制,现场控制14.5m3/h。
(6)反洗压力及反洗水量:停机静止时表显示压力0.025MPa,反洗时表显示压力0.045MPa,反洗压力为0.02MPa,反洗水流量为出水流量的1.5倍,每周期反洗时间为30s,反洗水量约占产水量的9.375%。
(7)曝气量:0.2m3/(m2水面·min),单位水面积内气泡翻出的量决定了扰动强度,决定了膜的冲刷强度。
(8)运行周期:运行时间参数可以灵活调整,本中试运行周期为10分钟一个周期,具体运行周期为:运行8分钟,停机1分30秒,反洗30秒。
(9)炭再生:本中试中,经压滤设备脱水后的活性炭,在300℃的烘干机中烘干后,送至高温再生炉中再生活化,活性炭亚甲基蓝恢复率100%,损失率8%。
采取以上工艺处理后,水质稳定,达到饮用水水质标准。本实施例处理后出水水质参数如下表1所示。
表1处理后出水水质参数
类别 CODmn(mg/l) DOC(mg/l) 浊度(NTU)
进水 5.4 4.76 3.58
出水 ≦3 ≦1 ≦1
实施例2:
本实施例中,某城镇自来水厂采用“混凝——沉淀——浸没式超滤膜处理***——消毒——配水”处理原水,沉淀后出水浊度为4.94NTU,CODmn为5.8mg/L,DOC为5.27mg/L,针对该厂沉淀池出水做中试,中试规模200m3/d。其工艺参数如下:
(1)活性炭投加量:日均加炭量约为150mg/L。
(2)排炭:本中试排炭频率为一天一次,每次1~2小时,排炭量约0.9m3/d,浓度为33.4g/L,排炭量与加炭量维持平衡。
(3)浸没式超滤膜分离池内炭浆循环量:炭浆循环量为进水流量的2倍。
(4)浸没式超滤膜分离池内炭浓度:中试浸没式超滤膜分离池内炭浓度保证在50g/L。
(5)抽吸压力及产水量:抽吸压力为0.0125MPa。流量主要受自吸泵出水阀控制,现场控制14.5m3/h。
(6)反洗压力及反洗水量:停机静止时表显示压力0.025MPa,反洗时表显示压力0.045MPa,反洗压力为0.02MPa,反洗水流量为出水流量的2倍,每周期反洗时间为15s,反洗水量约占产水量的3.33%。
(7)曝气量:0.2m3/(m2水面·min),单位水面积内气泡翻出的量决定了扰动强度,决定了膜的冲刷强度。
(8)运行周期:运行周期为10分钟一个周期,具体运行周期为:运行8分钟,停机1分45秒,反洗15秒。
(9)炭再生:本中试中,经压滤设备脱水后的活性炭,在300℃的烘干机中烘干后,送至高温再生炉中再生活化,活性炭亚甲基蓝恢复率100%,损失率10%。
采取以上工艺处理后,水质稳定,达到饮用水水质标准。本实施例处理后出水水质参数如下表2所示。
表2处理后出水水质参数
类别 CODmn(mg/L) DOC(mg/L) 浊度(NTU)
进水 6 5.27 4.94
出水 ≦3 ≦1 ≦1
应当理解的是,本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。
应当理解的是,上述针对较佳实施例的描述较为详细,并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下,还可以做出替换或变形,均落入本发明的保护范围之内,本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种利用浸没式超滤膜进行净水厂深度处理的方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:投加粉末活性炭;
向配炭罐投加10~500mg/L粉末活性炭,采用粉末活性炭射流吸入与水混合,配置一定的浓度炭浆,再由隔膜计量泵打入浸没式超滤膜分离池中;
步骤2:炭水预混合;
自来水厂的进水流入炭水预混合池内,与从所述浸没式超滤膜分离池内回流的炭浆进行均匀混合;
步骤3:活性炭吸附及炭水分离;
浸没式超滤膜分离池内设置有外压式浸没式膜和曝气装置,污水透过膜丝完成深度处理;深度处理过程包括产水、静置、反洗;产水是利用产水泵的负压或虹吸作用抽水,反洗是通过离心泵将水与产水过膜的相反方向压出膜丝;
步骤4:炭浆沉淀浓缩脱水;
外排炭浆从炭水预混合池末端设置的排炭管送入浓缩池浓缩,然后由隔膜泵送至压滤设备压滤脱水;所述浓缩池上清液和压滤设备压滤出水收集用于配制新的炭浆;
步骤5:粉末活性炭的再生。
2.根据权利要求1所述的利用浸没式超滤膜进行净水厂深度处理的方法,其特征在于:步骤1中配置的炭浆浓度为4%左右。
3.根据权利要求1所述的利用浸没式超滤膜进行净水厂深度处理的方法,其特征在于:步骤2中炭浆回流比为1~1.5,混合后炭浓度约5~100g/L,混合时间为20~40min;其中所述回流比=每小时炭浆回流流量/每小时炭水预混合池进水流量。
4.根据权利要求1所述的利用浸没式超滤膜进行净水厂深度处理的方法,其特征在于:步骤3中曝气气量参数为0.1~0.3m3/(m2水面min),浸没式超滤膜分离池内的粉末活性炭累积浓度高达5~100g/L并维持稳定,整个深度处理周期15分钟左右;反洗流量为进水流量的1.5~2倍,反洗累积水量约产水量3~10%,运行真空度1~4m水压。
5.根据权利要求1所述的利用浸没式超滤膜进行净水厂深度处理的方法,其特征在于:步骤4中外排炭浆浓度控制1~3%,浓缩池水力停留时间2~4h;经压滤设备压滤脱水后的活性炭含水率为60%左右。
6.根据权利要求1所述的利用浸没式超滤膜进行净水厂深度处理的方法,其特征在于:步骤5中所述粉末活性炭的再生,其具体实现过程包括以下子步骤:
步骤5.1:经压滤设备压滤脱水后的活性炭送入热风气流烘干机,在300℃左右,含水率降至10%左右;
步骤5.2:将烘干后的活性炭经螺旋输送机送至高温再生炉中;首先在350℃之内加热,使低沸点有机物脱离;然后在大约800℃以内加热,高沸点有机物在吸附状态下被分解、炭化,并以固定炭的形态残留下来;在700℃~800℃,活性炭经过活化后,吸附活性得到恢复,接近或超过使用前的指标。
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