一種微汙染及突發汙染物水源水的處理方法與設備的製作方法

2023-05-09 08:27:51 1

專利名稱：一種微汙染及突發汙染物水源水的處理方法與設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種水源水微汙染及突發汙染物的處理方法與設備，屬於微汙染水深 度處理及水源突發汙染應急處理技術領域。
背景技術：
天然地表水是我國重要的飲用水水源。但隨著人類工業生產和生活活動的發展， 大量的工業廢水、生活汙水未經有效處理排入水體，造成水源汙染。傳統常規工藝(混凝、 沉澱、過濾和消毒)對水體中天然有機物(NOM)的去除效果不佳，去除率只有10% 50%， 對水體中微量有機汙染物及突發汙染物沒有明顯的去除效果。水廠常規工藝處理微汙染及突發汙染水源水時，難以對水體中超標的溶解性有機 物及其它有毒有害汙染物質實現有效去除。為了應對水源的微汙染及突發汙染，目前國內 研究比較多的是臭氧-生物活性炭(O3-BAC)工藝。研究結果表明=O3-BAC工藝對CODtfa去 除率僅為15 25%，出水的難生物降解有機物(AOC)幾乎不能去除，出水夾帶的活性炭微 粒上帶有大量的細菌，即使經消毒也無徹底的殺菌效果。另外，其建設成本較高，運行技術 複雜，因而該工藝存在明顯的缺陷，有必要進行水的深度處理新技術研究與開發，為微汙染 及突發汙染水的深度處理提供可靠的可選工藝。超濾(UF)是一種發展迅速，並在工農業生產多領域獲得應用的新技術，在飲用 水處理方面的主要應用特點為(1)當原水質較好，濁度較低時，可直接過濾以代替砂濾工 藝；(2)在常規工藝後增加UF膜，以進一步降低多種汙染物質及常規指標，提高飲用水的安 全性和品質；(3)UF對低分子溶解性有機物的去除效果不明顯。目前國內已見不少活性炭 及超濾技術對水的深度處理的單項研究成果，但多數停留在小型試驗或純淨水生產方面， 未見生產應用方面的報導。

發明內容
發明目的本發明的目的在於針對水廠常規工藝處理微汙染水源水及應對突發汙 染事件時，難以對水體中超標的溶解性有機物(DOC)及其它有毒有害汙染物質實現有效去 除的缺點，提供一種補充或應急的處理方法與設備，以達到去除水體中溶解性有機物(如 C0Dmn、UV254、D0C等)及突發性有毒有害汙染物質(如苯酚類、農藥類、石油類及藻毒素等) 的目的，滿足城市給水處理廠安全衛生供水的要求。本發明的另一目的在於提供這種微汙染及突發汙染水源水的處理設備。技術方案本發明所述的一種微汙染及突發汙染水源水的處理方法為在水廠常 規工藝無法處理水體中微汙染及突發汙染物時，將PAC投加於水廠常規工藝砂濾出水管路 的管式混合器中進行預吸附，利用PAC的吸附能力，將水中汙染物質從液相轉移到固相；然 後將含有PAC的原水打入UF膜中進行超濾過濾，利用其篩濾作用截留PAC，UF膜產水經消 毒後進入清水池。PAC-UF組合工藝系統的水力流態在PAC吸附階段為完全混合式(CSTR)， 而PAC-UF整體上為推流式(PE)。
膜運行的每一周期，需要通過DOC膜設定的正衝洗_反衝洗_ 二次正衝洗作用將 附著於膜上的PAC等物質衝洗出超濾膜系統，從而達到去除水源水中汙染物質的目的。因 而，過濾周期結束，UF膜將原水作為膜正衝洗用水，將產水作為反衝洗用水。清洗後失效的 PAC會隨衝洗水流出膜系統，裝置進入下一個運行周期。PAC投加採用乾式投加法，將PAC通過噴射器直接投加到管式混合器中的，形成完 全混合式CSTR流態，完成吸附反應。所述膜為內壓式運行，過濾方式為死端過濾，膜表面的截留孔徑遠遠大於PAC 平均顆粒粒徑，超濾膜對汙染物截留效果好，出水水質達到國家《生活飲用水衛生標準》 (GB5749-2006) ；PAC在膜表面形成的濾餅層具有良好的助濾作用，膜的水通量有所提高。本發明所述的一種處理微汙染水的設備，包括砂濾池、清水泵、管式混合器、超濾 器、原水泵和清水池，在所述砂濾池與所述管式混合器之間設置有PAC投加裝置，將PAC投 放入管式混合器中；所述原水泵之後設置有篩濾UF截留系統，完成顆粒汙染物的截留分 罔。所述PAC投加裝置為與管式混合器相連的噴射器，所述噴射器上設置有PAC的加 料口，加料量由PLC根據進水量進行控制。在PAC吸附階段，通過水泵將砂濾出水打入管式 混合器前端，PAC投加量及吸附反應時間由系統進水水質水量確定；UF完成顆粒汙染物的 截留分離。UF膜的預處理及保護裝置，為防止粒徑顆粒大於IOOum的顆粒物進入超濾膜，從 而將膜表面劃破損壞，所述UF截留篩濾系統之前設置有碟片過濾器。所述UF截留篩濾系統與所述清水池之間還設置有反洗泵。裝置採用PLC系統控 制自動運行，每一周期按正衝洗_反衝洗_ 二次正衝洗_過濾方式循環運行，運行時間、衝 洗周期、運行膜通量、工作壓力等參數根據具體水質情況確定。所述UF截留篩濾系統的進水口、出水口和上排汙口都設置有流量計，與PLC信號 連接。所述UF截留篩濾系統的進水口、出水口、上排汙口和下排汙口都設置有蝶閥，通 過PLC控制。有益效果本發明與現有技術相比，其有益效果是1、本發明方法可以去除原水 中微汙染物及其他有害物質，保證飲用水的安全性，並進一步提高水的口感；同時PAC在 UF膜上形成濾餅層以增加膜的產水量，減緩膜汙染進程，提高系統運行的可靠性及穩定性； 2、本發明方法利用了 PAC具有發達的微孔結構和巨大的比表面積的吸附功能和UF膜的 微孔對細顆粒物的高效截留功能，相比於傳統給水深度處理工藝，在去除低分子物質效率 上有很大的提升；PAC-UF組合工藝應用於飲用水深度處理，可以從水中去除溶解性有機物 (C0Dmn、UV254、D0C等)、苯酚類、農藥類、石油類、藻毒素、細菌等多種汙染物質；3、本發明UF 膜單體拆卸安裝簡單，機動性高。系統具有啟動運行速度快、設備運行自動化程度高、操作 管理簡單及運行成本低等特點；4、本發明PAC-UF組合工藝中PAC投加有助於膜通量的提 高，應對水源水突發汙染事件具有更大優勢，並無二次汙染產生。


圖1為本發明微汙染水處理實驗流程示意圖；圖中，1、管式混合器；2、超濾膜單體；3、UF出水；4、濃水及正衝出水；5、反衝出水。圖2為本發明實施例中裝置的示意圖；圖2中主要組件有1.水泵PlOl和水泵 P102 ；2.碟片過濾器F101，直徑為150mm，高度為450mm，其為超濾膜的預處理及保護裝置， 防止粒徑顆粒大於IOOum的顆粒物進入超濾膜，從而將膜表面劃破損壞；3.空氣壓縮機 CMP101，為PLC控制的氣動閥門提供動力；5.皿膜單件型號為1^3-1060-￥;6.轉子流量 計，共進水、產水和濃水三個流量計，記錄流量並將數據傳輸給PLC進行處理；5.管式混合 器:GHX-1500o圖3為乾式PAC投加系統示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖，通過一個最佳實施例，對本發明技術方案進行詳細說明，但是本發 明的保護範圍不局限於所述實施例。如圖2所示，一種處理微汙染水及突發汙染的設備，包括砂濾池、清水泵、管式混 合器、超濾器、原水泵和清水池，在所述砂濾池與所述管式混合器之間設置有PAC投加裝 置，將PAC投放入管式混合器中；所述原水泵之後設置有UF篩濾截留系統，完成顆粒汙染物 的截留分離；所述PAC投加裝置為與管式混合器相連的噴射器，所述噴射器上設置有PAC的 加料口，加料量由PLC根據進水量進行控制；所述篩濾UF截留系統之前設置有碟片過濾器。所述UF篩濾截留系統與所述清水池之間還設置有反洗泵；裝置採用PLC系統控制 自動運行，每一周期按正衝洗_反衝洗_ 二次正衝洗_過濾方式循環運行，運行時間、衝洗 周期、運行膜通量、工作壓力等參數根據具體水質情況確定。過濾周期結束，UF膜將原水作 為膜正衝洗用水，將產水作為反衝洗用水。清洗後失效的PAC會隨衝洗水流出膜系統，裝置 進入下一個運行周期。所述UF截留篩濾系統的進水口、出水口和排汙口都設置有流量計，與PLC信號連 接。所述截留UF篩濾系統的進水口、出水口、上、下排汙口都設置有蝶閥，通過PLC控制。本發明方法應用於微汙染水深度處理及水源突發汙染處理領域，去除水源水中本 體溶解性有機物和突發汙染物質，所設計的PAC-UF組合工藝為一體式，工藝裝置為PLC自 動周期運行，相關工藝參數如下(1) PAC-UF組合工藝處理常規工藝砂濾出水時，CODmn去除率與PAC投加量成正相 關。當PAC投加量為20mg/L 30mg/時，CODmn去除率彡38% 45%。(2) DOC的去除率近似與PAC的投加量成線性關係。當PAC投加量為20 30mg/L 時，去除率彡40%。(3)UV254去除率與PAC的投加量成正相關。在本發明PAC的投加範圍內，UV254去 除率與PAC的投加量近似成正比增加，去除率> 15%。(4)PAC-UF組合工藝去除苯酚類物質時，苯酚去除效果與PAC投加量成線性關係。 當PAC投加量為100mg/L時，PAC-UF組合工藝所能處理的最大苯酚質量濃度為0. 06mg/ L(超標29倍)，苯酚去除率彡94. 0%，出水濃度< 0. 002mg/L，符合國家《生活飲用水衛生 標準》(GB5749-2006)。(5)PAC-UF組合工藝去除低分子有機物突發汙染時具有優勢，吡蟲啉、馬拉硫磷等 低分子農藥類物質在超標4 5倍，PAC投加量60mg/L左右時，出水濃度符合國家《生活飲用水衛生標準》(GB5749-2006)。(6)PAC-UF組合工藝去除超標藻毒素原水時，藻毒素去除效果與PAC投加量成正 相關。當處理藻毒濃度為5ug/L (超標5倍)，PAC投加量為30mg/L時，出水藻毒素彡0. 48ug/ L(去除率彡90% )，符合國家《生活飲用水衛生標準》(GB5749-2006)規定的要求(lug/L)。(7)採用PAC-UF組合工藝去除原水石油類汙染物，原水濃度為0. 25 0. 40mg/ L(超標5 8倍)，PAC最大投加量控制在40mg/L左右時，石油類去除率彡90%,出水石油 類濃度彡0. 044mg/L，符合國家《生活飲用水衛生標準》(GB5749-2006)規定的0. 05mg/L。(S)PAC-UF組合工藝出水細菌總數指標穩定低於10CFU/mL，遠低於國家《生活飲 用水衛生標準》(GB5749-2006)規定的100CFU/mL。總大腸菌群和糞大腸菌群指標未檢出。(9) PAC-UF組合工藝中，當PAC投加量< 40mg/L時，PAC的投加能提高UF的膜通 量，並減緩膜汙染過程。利用處理微汙染水的設備處理微汙染水的具體流程如下一、PAC 吸附PAC投加方式管式混合器前直接投加；吸附時間根據進水水質由工藝參數確定。二、UF 膜過濾開啟水泵原水泵；閥門啟閉開啟產水閥；持續時間根據水質具體確定；過濾方式死端過濾；膜通量根據水質具體確定；過程描述原水箱中的待濾水通過原水泵增壓進入膜組件，水從膜絲內側透過UF 膜壁，匯集於膜組件中淨水側，通過與膜組件產水口連接的產水管輸送到產水箱。三、衝洗衝洗順序為正衝_上反衝_下反衝_ 二次正衝。a.正衝開啟設備原水泵；閥門啟閉開啟正衝閥、上排汙閥；持續時間10-20s;過程描述原水從膜組件底部進入，在膜絲內側衝刷膜壁，將膜絲內側汙染物由膜 組件上端排汙口排出。b.上反衝開啟設備反洗泵；閥門啟閉開啟反洗閥、上排汙閥；持續時間10_30s;過程描述反洗即為過濾的逆過程，濾後水通過反洗泵，由膜組件淨水側反向透過 UF膜壁，將膜孔內汙染物帶出，通過膜組件上端排汙口排出。c.下反衝開啟設備反洗泵；
閥門啟閉開啟反洗閥、下排汙閥；持續時間10_30s;過程描述濾後水通過反洗泵，由膜組件淨水側反向透過UF膜壁，將膜孔內汙染 物帶出，通過膜組件下端排汙口排出。d. 二次正衝開啟設備原水泵；閥門啟閉開啟正衝閥、上排汙閥；持續時間10_20s;過程描述原水從膜組件底部進入，在膜絲內側衝刷膜壁，將膜絲內側汙染物由膜 組件上端排汙口排出。如上所述，儘管參照特定的優選實施例已經表示和表述了本發明，但其不得解釋 為對本發明自身的限制。在不脫離所附權利要求定義的本發明的精神和範圍前提下，可對 其在形式上和細節上作出各種變化。
權利要求
1.一種水源水微汙染及突發汙染物的處理方法，其特徵在於將粉末活性炭(PAC)投 加於水廠常規工藝砂濾出水管路的管式混合器中，然後將含炭水進行超濾(UF)過濾，超濾 膜產水經消毒後進入清水池。
2.根據權利要求1所述的微汙染及突發汙染水源水的處理方法，其特徵在於過濾周 期結束，利用砂濾出水正衝洗和膜產水反衝洗，將附著於膜表面的PAC及其他雜質隨衝洗 水帶出膜系統。
3.根據權利要求1所述的微汙染及突發汙染水源水的處理方法，其特徵在於所述PAC 是通過噴射器直接投加到管式混合器中的，形成完全混合式流態完成吸附反應。
4.根據權利要求1所述的微汙染及突發汙染水源水的處理方法，其特徵在於所述UF 膜為內壓式運行，過濾方式為死端過濾，膜表面的截留孔徑遠遠大於PAC平均顆粒粒徑。
5.一種處理微汙染及突發汙染水源水的設備，包括砂濾池、清水泵、管式混合器、超濾 器、原水泵和清水池，其特徵在於在所述砂濾池與管式混合器之間設置有PAC投加裝置， 將PAC投入管式混合器中；所述原水泵之後設置有超濾篩濾截留系統，完成顆粒汙染物的 截留分離。
6.根據權利要求5所述的處理微汙染及突發汙染水源水的設備，其特徵在於所述PAC 投加裝置為與管式混合器相連的噴射器，所述噴射器上設置有PAC的加料口，加料量由PLC 根據進水量進行控制。
7.根據權利要求5所述的處理微汙染及突發汙染水源水的設備，其特徵在於所述篩 UF濾截留系統之前設置有碟片過濾器。
8.根據權利要求5所述的處理微汙染及突發汙染水源水的設備，其特徵在於所述UF 篩濾截留系統與所述清水池之間還設置有反洗泵。
9.根據權利要求5所述的處理微汙染及突發汙染水源水的設備，其特徵在於所述篩 UF濾截留系統的進水口、出水口和上排汙口都設置有流量計，與PLC信號連接。
10.根據權利要求5所述的處理微汙染及突發汙染水源水的設備，其特徵在於所述篩 濾UF截留系統的進水口、出水口、上排汙口和下排汙口都設置有蝶閥，通過PLC控制。v
全文摘要
本發明公開一種微汙染及突發汙染物水源水的處理方法，其特徵在於將粉末活性炭(PAC)投加於水廠常規工藝砂濾出水管路的管式混合器中，然後將含炭水進行超濾(UF)過濾，超濾膜產水經消毒後進入清水池。本發明還公開所述微汙染及突發汙染物水源水的處理設備。本發明方法可以去除原水中微汙染物及其它突發汙染有害物質，保證飲用水的安全性，並進一步提高水的口感；同時PAC在UF膜上形成濾餅層以增加膜的產水量，減緩膜汙染進程，提高系統運行的可靠性及穩定性。
文檔編號C02F9/02GK102060393SQ20101056105
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月26日 優先權日2010年11月26日
發明者單國平, 周克梅, 張帆, 張林生, 徐衛民, 董嶽, 許敏 申請人:東南大學