水源水的預處理方法
2023-05-11 01:05:01 2
專利名稱：水源水的預處理方法
技術領域：
本發明涉及一種水源水的預處理方法，以便生產出具有可飲性的水。這些水源水的預處理可以與一種在後的膜分離操作聯合進行。
在用水源水製備飲用水的領域內，在膜分離的一個階段的上遊方採用活性炭的方法已是公知的。
這種採用活性炭的預處理在分子的水平上對水起作用，而不會對水中的傳染性病菌起作用。因此這些病菌在沒有處理的情況下就直達分離膜處，從而有產生膜堵塞和膜過早老化的危險。
另外，需要對膜進行特別頻繁的消毒，以便使膜的效率不致降低，從而使處理過的水的純度不致降低。
再有，所採用的原材料，即粉末狀或顆粒狀的活性炭，其價格比較貴。
活性炭也可以用來消減多餘的殘留消毒劑，這在文獻GB-A-2 197 860或DE-A-31 21 337中有所說明，但由於其價格貴，使人們對其興趣大打折扣。
利用臭氧進行預處理的方法也已是公知的，臭氧預處理安置在其它在後處理裝置的上遊方，其作用是確保水的消毒。
然而，當處理裝置是由膜分離裝置構成時，臭氧量應該加以限制，以避免過高濃度的臭氧使膜效能過早變壞。這個限制使待處理水得不到理想的消毒，這正如前述那樣，能導致膜堵塞和膜過早老化。
而且，臭氧是一種昂貴的氣體，這就意味著利用臭氧的預處理的成本也是高的。
最後，在大多數現行的水源水預處理方法中，所獲得的水只有在一定條件下才能最後為人類所飲用，這條件就是出來的水源水要在沉澱物量方面和在衛生方面精確地符合標準，而這經常是困難的。
本發明的目的是提供一種水源水的預處理方法，以便生產出具有可飲性的水，在該方法中不採用任何一種化學產品，保護了處於下遊方的膜分離裝置中的膜，該方法由於使用不貴的原材料，因而實施起來就省錢。而且利用本發明的方法可以預處理無論是什麼樣的水源水。
另外，本發明方法是通用的，不管處於下遊方的膜分離手段是什麼是超過濾，或是毫微過濾，或是反滲透。
本發明目的的達到是在通過膜分離措施之前採用一種能生產出具有可飲性水的水源水的預處理方法，該方法按順序由下列程序組合而成一泵送水源水程序，一分離懸浮物程序，一精細過濾程序和一採用氯化物的加力消毒程序，多餘的殘留活性氯在這個加力消毒程序過程中通過鐵顆粒的交流電解而得到消減，鐵顆粒可以是鐵屑或鐵碎粒。
根據一個最佳實施例，將所泵水源水中懸浮物從所泵水源水中分離的分離程序是通過旋流分離來實現的，該旋流分離能將水源水中尺寸基本大於40微米的懸浮顆粒分離掉。這個旋流分離的分離程序是有效的，尤其比利用柵網的分離程序有效得多，因為與柵網裝置不同，旋流分離經常進行一種自動清理，在柵網裝置中，葉片引起堵塞，從而阻礙整個功能的發揮的現象並不少見。
精細過濾程序最好包含有在粉狀材料上進行過濾的第一階段，隨後是生物過濾階段，該階段通過一種為待處理水中存在的微生物均衡佔據的過濾器來實現，最後是一能阻止所生成生物塊體通過的過濾階段。這一組操作程序還能消解油脂物和有機物。
精細過濾程序最好包含一生物過濾階段，隨後是在粉狀材料上進行過濾的階段，在這種情況下，可以取消生物塊體過濾階段。這種特殊的程序配置完全適合於載有碳氫化合物的水源水的預處理。
無論在上述兩種程序配置中的那一種，生物過濾都是通過一種為待處理水中存在的微生物均衡佔據的過濾器來實現的。
強力消毒程序最好包含一水衝擊氯化(Chloration de choc del』eau)的初始階段，隨後是消減自由的或組合的殘留活性氯的階段，而與該階段同時進行的是有機物凝聚和凝聚物潷析階段。
凝聚物最好部分地或全部地重注入到在粉狀材料上進行過濾階段的進口處，這個程序明顯地使濾渣變得很細。
衝擊氯化階段所需的化合物最好是就地由鹽水電解的一種次氯酸鹽產品。
消減殘留活性氯階段所需的鐵顆粒最好容裝在由催化劑，例如鈀所覆蓋的鈦筐或鋯筐中，這些筐可以用機械進行攪動，或者通過超聲波來攪動。
根據一最佳實施例，水的吹氣通氣是在強力消毒階段的下遊方進行的。
在根據本發明方法進行的強力消毒階段結束時，水就完成了預處理操作，根據出來水源水的質量，在大多數情況下，預處理過的水可以認為是符合世界衛生組織所頒布的適於人類飲用水質量標準的。
然而，本發明水源水預處理方法最好能與處於下遊方的膜分離措施聯合使用，以便能確保地製備出具有可飲性的水。這種膜措施能阻止由上遊方程序而來的三價鐵的氫氧化物通過，或阻止那些可能經受本發明預處理的病毒通過，在超過濾情況下，膜切口閾值基本為0.01微米，在毫微過濾或反滲透情況下，其值小於0.01微米。
在水源水為淡水情況下，所採用的膜分離措施最好是超過濾或毫微過濾，而在水源水為海水或鹹水情況下最好是反滲透。更具體說，在水源水為淡水情況下，當水源水被細菌汙染時採用超過濾，而當水源水被化學廢物或重金屬汙染時採用毫微過濾。
將可以看到，本發明的好處一是在通過膜分離措施之前進行了水源水的強力預處理，這樣膜消毒操作間隔拉長，從而加長了膜的使用壽命，並因而減少了堵塞的危險，另一是經濟有效地消減了多餘的殘留活性氯。
現結合附圖
對本發明一實施例做進一步說明，以便對本發明有更好的理解，所舉的實施例為非限制性的，附圖為本發明水源水預處理方法過程的示意圖。
如圖所示，預處理過程包括一第一單元10，由水源水1的泵送組件12和隨後的分離水源水中懸浮顆粒的分離組件14組成。
在分離組件14的下遊方安置了一個三級精過濾單元20，按順序它由一級在粉末材料上的過濾22，一級生物過濾和一級對生成的生物塊體進行的過濾26組成。
在三級過濾組件20之後設置了一強力消毒單元30，按順序它由一衝擊氯化階段32，一消氯階段34，和一有機物凝聚及凝聚物潷析階段36組成。衝擊氯化階段32所需的化合物為由次氯酸鹽製備工位70就地製備供應的次氯酸鹽。
水源水從這強力消毒單元30出來時就完成了預處理過程，該水甚至經常可以貼上可飲標籤。
但是，為了改善含有多量有機物的水源水的物理-化學質量，應該對經過預處理的該水源水進行一種催化處理(未示出)，例如通過活性炭處理，這項處理安置在強力消毒單元30的下遊方。
為了能確保地生產出可飲水，在本發明水源水預處理過程的下遊方設置了膜分離措施40。經過膜過濾的水被運送到儲存池50中，然後運送到分配站60上，以便供應飲用水100。
如前所述，本發明水源水預處理過程是按下列方式運作的。
水源水1由泵送組件12泵入，然後該水源水中的懸浮顆粒由於分離組件14的分離作用而阻留。更具體說，該分離組件14由於旋流分離作用能將尺寸基本大於40微米的顆粒阻留住。
待處理的水然後進入三級過濾單元20。
第一級過濾是在粉末狀材料上的過濾22，例如在沙粒上或硅藻上的過濾，這種過濾已是眾所周知，尤其為遊泳地所採用。
隨後進行生物過濾24，這項過濾是通過一種為待處理水中存在的微生物均衡佔據的過濾器來實現的。生成的生物塊體在26處通過一含有絲網過濾器的濾筒而被過濾。
然後這樣過濾過的水進入衝擊氯化階段32。這個階段表現為用大劑量的次氯酸鹽對水進行消毒，次氯酸鹽與水接觸時間至少保持8分鐘。
所採用次氯酸鹽由工位70鹽水的電解就地製備出。
隨著衝擊氯化階段32之後進行的是消減自由的或組合的殘留活性氯的階段34，消減作用通過鐵顆粒的交流電解而實現，鐵顆粒可以是鐵屑或鐵碎粒。
這種消減過量氯的方式的效果顯著，因為它避免使用絮凝劑或凝聚劑，而至於原材料，即鐵顆粒卻是很便宜的。
顆粒狀鐵容裝在鈦筐或鋯筐中，或其它任何一種耐氯材料筐中；這些筐由一種能由鐵催化還原氯反應的和還原有機滷化物反應的金屬覆蓋著。鈀也可以用來作為催化劑。另外，機械攪動系統或通過超聲波攪動能破壞掉鐵顆粒上形成的鐵氧化層，以使其表面保持活性。
在這個還原階段同時還進行著未被氧化作用消除的有機物凝聚和凝聚物潷析階段。凝聚作用通過就地製備的三氯化鐵FeCl3來進行。
凝聚物可以部分地或全部地重注入到在粉狀材料上進行過濾階段22的進口處，這個程序使濾渣變得很細，並觸發水源水中含有的有機物開始凝聚。這樣這個過濾階段就更加理想了。
預處理過的水最後要經歷吹氣攪拌程序，該程序用來確保除氣，確保二價鐵離子的氧化如果存在有二價鐵離子的話，以便使二價鐵離子轉化成三價鐵離子，以及確保溶解氧的飽和度，因而確保了潷析作用，潷析作用使可能由水流輸送的氯化鐵和氧化鐵顆粒隔離掉。
可能採用的活性炭催化處理(未示出)能最終消除很微量的氯化物，後者可能是產生令人感到不舒適氣味的源泉。
為了製備可飲水，預處理過的水要運送到膜分離措施40處。該水接受強力消毒，這使膜能明顯地增加使用壽命，並減少保養次數。再者，這樣的水不再含有有機氯化物，如果有必要有機氯化物由膜來過濾。
採用的膜分離措施40，對於處理初始為細菌所汙染的淡水是超過濾，對於處理初始為細菌和化學廢物、自然來源的或工業來源的重金屬或高價陰離子所汙染的淡水是毫微過濾，而對於處理海水或鹹水則是反滲透。
由這些膜分離措施出來的水具有可飲性，除了從反滲透出來的水，如果這水是為人類飲用的話，它應該在處理後進行再礦化處理。然後這水存儲在50處。這水的一小部分被提取用來供給次氯酸鹽製備工位70所需。
如果有必要，這水在50處進行剩餘再氯化操作，其目的是保留剩餘的消毒作用，不使水的氣味變壞。次氯酸鹽需要量由次氯酸鹽工位70供給。
分配站60用來發送具有可飲性水100，該水的質量可以與礦泉水媲美。
最後，為了更好了解本發明進行了實驗，以便確定本發明水源水預處理方法的效果以及鑑定由膜分離措施出來的水的飲用性。
測定是在三種不同情況下進行的，由下表可以看到A是分析水源水的，B是分析該水源水經本發明方法預處理後的水的，C是分析水的可飲性的。
在第一種情況下，膜分離是通過超過濾進行的。所測定的參數列於下表中細菌學分析測定處 A BC嗜溫需氧菌數(/毫升)＝500＝100大腸桿菌數(/50毫升)0 00腸球菌數(/50毫升) 2 00金黃色萄萄球菌數(/50毫升) 0 00水特徵AE NN(註解N＝結果良好/可飲用水A＝菌數很高/不可飲用水E＝有糞便腸球菌存在/不可飲用水)化學分析測定處 A B C活性氯 毫克/升 -＜0.01 ＜0.01傳導率(20℃)微秒(μS)/釐米 515566566PH值7.87.87.8總硬度 °法國 29.5 29.1 29.2碳酸鹽硬度 °法國 17 17.5 17.6氯化物 毫克/升 6.414.4 14.1硫酸鹽 毫克/升 7.67.67.5銨 毫克/升 0.5 ＜0.05 ＜0.05亞硝酸鹽毫克/升 0.16 ＜0.01 ＜0.01硝酸鹽 毫克/升 8 3.53.3高錳酸鹽氧化度 毫克/升 3.9 3.31.15濁度NTU 22.04.00.1鐵 毫克/升 - 0.10 ＜0.05水保留其礦化度，並且變得很清澈。銨和亞硝酸鹽其濃度低於定量分析方法的限度。這處理過的水作為飲料其質量是很好的。
在第二種情況下，膜分離是通過毫微過濾來進行的。所測定的參數列於下表
細菌學分析測定處 ABC嗜溫需氧菌數(/毫升)60050大腸桿菌類總數(/100毫升) 2500040 0糞便鏈球菌(/100毫升) 340050 0化學分析測定處 AB C活性氯 毫克/升 00.15 0.10傳導率 微秒(μS)/釐米 400460350濁度 NTU 254.9 ＜0.05總鹼滴定度(TAC) °法國 2020 5硝酸鹽 毫克/升 128 7硫酸鹽 毫克/升 98.5 1.5鐵 毫克/升 0.30.1 ＜0.01錳 毫克/升 153 ＜0.05總有機碳量(COT) 毫克/升2.752.401.3這水已輕微軟化；可以飲用；細菌學測定結果滿意。可以看到，高價化合物已減少。
最後，在最後一種情況，膜分離通過反滲透進行。其測定參數列於下表細菌學分析測定處 ABC嗜溫需氧菌數(/毫升)15000大腸桿菌類總數(/100毫升)5000糞便鏈球菌數(/100毫升) 6500
化學分析測定處 A BC氯化物 毫克/升320032005總有機碳量(COT)毫克/升 24 9 ＜0.1總鹼滴定度(TAC)°法國 70 653這水需繼續礦化才能成為具有飲料質量的水。這點可以容易地通過混加小量來自B處的水來做到，因為B處的水沒有經過反滲透處理。在C處的水中混加一些鈣質巖也能獲得滿意結果。
在本發明的範圍內還可以對水源水預處理方法進行一些改進和變動。
特別是，在過濾單元20中，在粉末材料上過濾階段22和生物過濾階段24可以相反地設置；在這種情況下，生物塊體的過濾階段26甚至可以省略，這樣過濾單元20就變成一個二級過濾單元。
在待處理水含有碳氫化合物情況下，生物過濾24設置在粉末材料過濾之前有特別的好處。實際上，粉末材料一般可能將穿過其中的一些碳氫化合物的顆粒截留住。因此，在這種情況下，如果過濾階段22設置在前面的位置上，那麼這個階段就會充填越來越多的碳氫化合物顆粒，當處理其它種類水源水時，這些顆粒就會成為特有的不適氣味的根源。將生物過濾階段24設在前面的位置上就可以避免這個缺陷。
但是，在水源水含有藻類情況下還是按原來所說的順序設置為好，即粉末材料過濾22設置在生物過濾24之前；實際上，藻類久而久之會使處於前面位置上的生物過濾器堵塞。
最後應該注意到，不管該過濾單元20的各階段如何設置，在強力消毒階段36之後需要重新注入的凝聚物總是連接到粉末過濾階段22的進口處。
權利要求
1.一種在通過膜分離措施(40)之前採用的、能生產出具有可飲性水(100)的水源水(1)預處理方法，該方法按順序由下列程序組合而成一泵送水源水程序(12)，一分離懸浮物程序(14)，一精細過濾程序(20)和一採用氯化物的加力消毒程序(30)，其特徵在於在強力消毒過程(30)中，多餘的殘留活性氯是通過鐵顆粒的交流電解而得到消減，鐵顆粒可以是鐵屑或鐵碎粒。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於將所泵水源水中懸浮物從所泵水源水(1)中分離的分離程序(14)是通過旋流分離來實現的，該旋流分離能將水源水中尺寸基本大於40微米的懸浮顆粒分離掉。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於精細過濾程序(20)包含有在粉狀材料上進行過濾的第一階段(22)，隨後是生物過濾階段(24)，最後是一能阻止所生成生物塊體通過的過濾階段(26)。
4.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於精細過濾程序(20)包含有生物過濾階段(24)，隨後是在粉狀材料上進行的過濾階段(22)。
5.根據權利要求3或4所述的方法，其特徵在於生物過濾(24)是通過一種為待處理水中存在的微生物均衡佔據的過濾器來實現的。
6.根據前述一個或若干個權利要求所述的方法，其特徵在於強力消毒程序(30)包含一水衝擊氯化(Chloration de choc del′eau)的初始階段(32)，隨後是消減自由的或組合的殘留活性氯的階段(34)，而與該階段同時進行的是殘餘有機物凝聚和凝聚物潷析階段(36)。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於凝聚物部分地或全部地重新注入到在粉狀材料上進行過濾階段(22)的進口處。
8.根據權利要求6或7所述的方法，其特徵在於衝擊氯化階段(32)所需的化合物是一種就地由鹽水電解製備的次氯酸鹽。
9.根據權利要求1所述的方法，在該方法中所需的鐵顆粒容裝在筐中，其特徵在於所述容裝筐是一種由催化劑所覆蓋的鈦筐或鋯筐，所述催化劑為鈀。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於這些筐可以用機械進行攪動，或者通過超聲波來攪動。
11.根據前述一個或若干個權利要求所述的方法，其特徵在於水的吹氣通氣是在強力消毒階段(30)的下遊方進行的。
12.應用水源水預處理方法，藉助處於下遊方的膜分離措施(40)來處理根據前述任一權利要求所述方法所獲得的水。
13.根據權利要求12所述的應用，其特徵在於在水源水為淡水情況下，所採用的膜分離措施(40)是超過濾或毫微過濾，而在水源水為海水或鹹水情況下是反滲透。
全文摘要
一種水源水1預處理方法,按順序由下列程序組合而成:一泵送水源水程序12,一分離懸浮物程序14,一精細過濾程序20和一採用氯化物的加力消毒程序30,在加力消毒過程30中,多餘的殘留活性氯是通過鐵顆粒的交流電解而得到消減,鐵顆粒可以是鐵屑或鐵碎粒。該預處理方法可以設置在膜分離措施40的上遊方,目的是製備出可飲用水。根據待處理水的種類,所採用的膜分離措施40是超過濾,毫微過濾或反滲透。
文檔編號C02F1/463GK1202876SQ96198600
公開日1998年12月23日 申請日期1996年10月18日 優先權日1995年10月19日
發明者讓·馬裡耶·弗雷內爾 申請人:弗德克工業股份有限公司