專利名稱：用于飲用水深度處理的組合工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種飲用水深度處理的工藝，能夠有效去除飲用水中的天然有機物，從而減 少消毒時副產(chǎn)物的產(chǎn)生量，屬于飲用水處理技術(shù)領(lǐng)域。技術(shù)背景隨著人們生活水平的提高，對飲用水水質(zhì)要求也逐漸提高，原有的飲用水工藝已經(jīng)不能 滿足人們的健康要求，消毒副產(chǎn)物量必須要加以控制。地表水中的天然有機物是消毒副產(chǎn)物 的主要前體物質(zhì)，需要采用合適的方法去除。地表水中天然有機物(NOM)主要是指動、植物在自然循環(huán)過程中經(jīng)分解所產(chǎn)生的大分子有機物。作為飲用水水源，地表水中天然有機物具有較大的危害天然有機物能夠吸附在膠 體和懸浮物的表面使系統(tǒng)穩(wěn)定，干擾對水中其它污染物的去除，增加水處理成本；天然有機 物會引起水的色度和味道的變化；沒有被去除的天然有機污染物進入管網(wǎng)后，為管壁上附著 的微生物和細菌提供營養(yǎng)，加速管網(wǎng)系統(tǒng)的腐蝕和微生物再生長；最重要的是，NOM是氯化 消毒副產(chǎn)物的前體物，使水中的致突變物質(zhì)含量增加。因此，NOM的去除成為目前水處理界 的熱點之一，對于提高給水水質(zhì)以及保障人民健康具有重要的意義。目前天然有機物的去除方法主要有強化混凝、顆?；钚蕴课?、膜過濾等。 天然有機物大部分是水溶性腐殖質(zhì)，包括腐植酸和富里酸，用凝聚方法處理的去除率很 低?，F(xiàn)有的傳統(tǒng)水處理工藝對天然有機物的去除效率一般為20% 50%，出水中有機物含量 仍然很高。強化混凝能夠有效提高水溶性腐殖質(zhì)的去除率。Christian等人在研究強化混凝對 水中天然有機物的去除數(shù)據(jù)表明同傳統(tǒng)處理工藝相比，強化混凝對溶解性有機碳(DOC)的 去除率提高了32%，對可生物降解的溶解性有機碳(BDOC)的去除率提高20%。對DOC和 腐植酸濃度高的原水，強化混凝是去除天然有機物的一種有效和經(jīng)濟的方法。但該方法對腐 殖質(zhì)的去除率一般低于60%，對非腐殖質(zhì)的親水性有機物的去除效果較差?；钚蕴渴怯糜谌コ乇硭械奶烊挥袡C物的一個良好方法。DOC的去除率平均為8 48%， 三鹵甲垸生成能力的去除率在29 56%。但現(xiàn)有研究表明，活性炭去除氯化致突變物質(zhì)前體 物的效果不穩(wěn)定，對低分子極性強的有機物和大分子有機物不能吸附。實際中，活性炭吸附 一般和其它工藝組合使用去除天然有機物，如和臭氧以及生物處理聯(lián)合使用，也經(jīng)常采用強 化混凝作為活性碳吸附的預(yù)處理工藝。但上述工藝均存在去除率不高，對小分子有機物效果 差等缺點。 由于膜分離技術(shù)節(jié)能環(huán)保、操作簡便、設(shè)備簡單等特點，使得該行業(yè)得到了 迅速發(fā)展，并已獲得廣泛應(yīng)用。膜分離技術(shù)可以有效地去除水體中的天然有機物， 減少消毒副產(chǎn)物的產(chǎn)生。膜過濾對天然有機物的去除主要取決于天然有機物和膜 孔徑之間的尺寸相對大小、靜電斥力和有機物顆粒的親水性或憎水性。美國加利 福尼亞州和加拿大所進行的用超濾膜和納濾膜去除天然有^L物的實驗結(jié)果證明， 超濾膜對TOC去除率在22。/。以下，而用納濾膜對TOC的去除率為55 83%，納 濾膜對天然有機物的去除率較高。但大分子量的有機物，用納濾可能引起膜的快 速污染、壓力升高等操作問題，而超濾膜雖然去除效果較差，但污染情況要輕， 因此，采用納濾還是超濾去除NOM需要綜合考慮。實踐表明，天然有機物會對 膜造成污染從而大大降低了膜的分離能力。如何選擇合適的膜以減少膜污染的發(fā) 生，使得膜能夠穩(wěn)定地運行并延長膜的清洗周期，這具有重要的應(yīng)用意義。鑒于上述三種處理工藝的缺點，本專利提出吸附一混凝一超濾組合工藝來去 除地表水中NOM，即采用吸附劑吸附NOM的同時加入少量高分子的混凝劑， 將污染物吸附到吸附劑和混凝劑表面，形成大于超濾膜孔徑尺寸的團聚微粒，并 采用超濾膜去除團聚的污染微粒。該微粒在超濾膜表面形成一層孔徑較小的凝膠 層而繼續(xù)吸附截留NOM，增加截留率。大于超濾膜孔徑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膠層內(nèi)，超濾膜孔內(nèi)的污染減輕，采用正沖或 反沖方法進行水力清洗時很容易將凝膠層洗去。該組合工藝能夠增加NOM的去 除率，而且使超濾膜更易清洗，降低超濾膜的操作費用。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種高效去除飲用水中天然有機物的組合工藝。 本發(fā)明采用下述技術(shù)方案來實現(xiàn)的。一種高效去除地表水中天然有機物的組合工藝，包括吸附、混凝和超濾過程。 包括以下幾個步驟(1) 吸附采用吸附劑對原水進行吸附，根據(jù)使用的吸附劑和吸附去除情況進 行過濾或不過濾直接進行下一過程；(2) 混凝向已經(jīng)吸附的原水中加入混凝劑進行混凝，使吸附微粒長大，然后 進行微濾或直接用于下一過程；(3) 超濾:采用超濾膜對上述過程的出水進行超濾過程，去除吸附劑和混凝劑， 并定期進行清洗，包括物理清洗和化學(xué)清洗。其中-吸附劑采用粉末活性碳、硅藻土、白土、硅膠、活性氧化鋁、纖維素等。 混凝劑采用聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯酸鈉、丙烯酸一馬來酸酐共聚物、
丙烯酸一丙烯酰胺一2-甲基丙磺酸共聚物、丙烯酰胺一丙烯酸鈉共聚物等高分子 混凝劑，聚合鋁、聚鐵等無機混凝劑等。
超濾膜采用平板、巻式或中空纖維膜組件。
本發(fā)明通過吸附和混凝去除大部分NOM后，再采用超濾膜去除吸附劑和混 凝劑。在超濾過程中，吸附劑和混凝劑在膜表面生成一層動態(tài)膜，該動態(tài)膜和超 濾膜一起繼續(xù)去除NOM，從而顯著提高NOM的去除率。


圖1為本發(fā)明所述組合工藝的示意圖。
圖1中，l為混凝劑配料罐，2為混凝劑進料泵，3為原水罐，4為原水進料 泵，5為吸附混凝一體池，6為吸附劑加料線，7為沖洗水罐，8為沖洗水泵，9 為超濾膜進料泵，IO為超濾膜組件，ll為超濾膜出水罐，12為濃水罐。
具體實施例方式
本發(fā)明提出一種針對地表水中天然有機物去除的組合工藝。該組合工藝分為 三個部分吸附、混凝和超濾，實施設(shè)施主要分為兩個部分吸附和混凝共用吸 附混凝系統(tǒng)、超濾膜過濾和清洗系統(tǒng)。
具體實施方式
如下-
含有一定濃度天然有機物的原水通過進料泵4進入吸附混凝池5，在攪拌的 同時從閥6加入一定量粉末狀吸附劑，攪拌一定時間，TOC下降一定程度后通 過泵2加入一定量的混凝劑水溶液，繼續(xù)攪拌，TOC繼續(xù)下降至一定程度后通 過泵9進入超濾膜組件10進行超濾，濾過水進入貯罐ll。當(dāng)超濾膜通量和產(chǎn)水 質(zhì)量下降到一定程度后，停止進料，開動清洗泵8進行正沖或反沖清洗。清洗5 60s后停止清洗，繼續(xù)進行超濾過程。 實施例1
含憎水性腐殖酸類NOM較多的某地表水，稀釋至TOC為10mg/L，泵入到 吸附混凝池，攪拌下按照5g/L的比例加入粉末活性碳，攪拌25 30min后，加 入三氯化鐵水溶液(濃度5%，加入量為0.1g/L)，攪拌20 30min，過濾，濾過 液進入聚丙烯板式超濾膜組件進行超濾過程，出水TOC<3mg/L。當(dāng)超濾膜通量 下降至初始的25%時，采用反沖的清洗方法進行清洗20s (反沖壓力為2.0 MPa)， 停止清洗，膜通量恢復(fù)至初始的96%，繼續(xù)進行超濾過程。 實施例2
含憎水性富里酸類NOM較多的某地表水，稀釋至TOC為10mg/L，泵入到 吸附混凝池，攪拌下按照5 g/L的比例加入硅膠(100 300目)，攪拌25 30min 后，加入三氯化鐵水溶液(濃度5%，加入量為0.1g/L)，攪拌20 30min，過濾，
濾過液進入聚氯乙烯板式超濾膜組件進行超濾過程，出水TOCX3mg/L。當(dāng)超濾 膜通量下降至初始的25%時，采用反沖的清洗方法進行清洗25s(反沖壓力為2.0 MPa)，停止清洗，膜通量恢復(fù)至初始的94%，繼續(xù)進行超濾過程。 實施例3
含有親水性多糖物質(zhì)較多的某地表水，稀釋至TOC為10mg/L，泵入到吸附 混凝池，攪拌下按照5 g/L的比例加入硅藻土 (粒徑l 5pm)，攪拌25 30min 后，加入聚乙烯醇水溶液(濃度5%，加入量為0.1g/L)，攪拌20 30min，混合 液進入聚氯乙烯中空纖維超濾膜組件進行超濾過程，出水TOC<3mg/L。當(dāng)超濾 膜通量下降至初始的25%時，采用反沖的清洗方法進行清洗30s(反沖壓力為2.0 MPa)，停止清洗，膜通量恢復(fù)至初始的91%，繼續(xù)進行超濾過程。
權(quán)利要求
1.一種用于飲用水深度處理的組合工藝，該工藝包括吸附、混凝和超濾過程，其特征在于包括如下步驟(1)吸附對原水進行吸附過程；(2)混凝吸附后的水進行混凝過程；(3)超濾混凝后的水進行超濾過程，完成整個工藝。
2. 如權(quán)利要求1所述在進行吸附過程后不進行其它處理直接進行混凝過程。
3. 如權(quán)利要求1所述在進行吸附和混凝過程后不進行其它處理直接進行超濾過程。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于飲用水深度處理的組合工藝，該工藝能夠有效去除天然有機物，屬飲用水處理技術(shù)領(lǐng)域。該工藝包括(1)吸附利用吸附劑去除水中天然有機物；(2)混凝吸附天然有機物的同時使污染物微粒長大；(3)超濾采用超濾膜去除污染微粒，污染微粒在膜表面形成的凝膠層仍具有去除天然有機物的能力。本工藝簡單易行，能夠顯著提高飲用水中天然有機物的去除率。
文檔編號C02F9/02GK101148295SQ200710059489
公開日2008年3月26日 申請日期2007年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月4日
發(fā)明者郭曉燕 申請人:南開大學(xué)