過濾水的方法
2023-05-03 17:32:36
專利名稱：過濾水的方法
技術領域：
本發明屬於水處理中膜過濾淨水領域，具體涉及一種過濾水的方法。
背景技術：
在給水和廢水處理中，阻礙膜應用的問題主要是膜汙染。化學混凝作為一種預處理方法，能夠對MF/UF系統的膜汙染產生一定的影響。FeCl3作為混凝劑進行預處理，對延緩膜汙染具有明顯的作用，並且能夠較好的去除天然有機物。混凝後的絮體還可以有效地吸附水中剩餘的中性憎水性小分子物質，提高膜通量進而減輕膜汙染。至今，還沒有在水處理中關於膜前預處理中原位形成Fe(III)對控制膜汙染和同時去除有機物的報導。
發明內容
本發明的目的是提供一種過濾水的方法。本發明提供的過濾水的方法，包括如下步驟向原水中加入高錳酸鉀和亞鐵鹽,混勻後進行絮凝反應形成絮體後再進行過濾。上述方法中，所述原水為取自天然水體或蓄水水體(如河流、湖泊、池塘或地下蓄水層等)並可用作供水水源的水或含有有機汙染物的水(如生活汙水或工業廢水);所述亞鐵鹽選自硫酸亞鐵、氯化亞鐵、和硝酸亞鐵中的至少一種。所述高錳酸鉀和亞鐵鹽的加入方式為同時加入或先加入高錳酸鉀與原水混合10秒至10分鐘後再加入亞鐵鹽。
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所述高錳酸鉀與亞鐵鹽的投料摩爾比為1:3至1:2，優選1:3，具體由水中有機物的性質決定。所述亞鐵鹽與所述原水的用量比為O. 05、. 3mmol :1L,優選O.1mmol :1L,具體由水中有機物的性質決定。所述絮凝反應步驟中，時間為10-30分鐘；具體的，20_30°C條件下優選15分鐘；l-10°c下優選20分鐘甚至更長以促進絮凝作用，更優選20分鐘-40分鐘。所述過濾步驟中，所用過濾組件為超濾膜組件，具體可為浸沒式中空超濾膜組件或浸沒式中空微濾膜組件。由於高錳酸鉀具有氧化作用，其能氧化二價鐵，同時能氧化水中的部分汙染物，原位形成的三價鐵具有更高的去除水中汙染物的能力，其形成的絮體比常規三價鐵形成的絮體大，絮體的結構更加鬆散(分形維數小)，並且組成絮體的初始顆粒大小顯著增大，絮體形成的濾餅層更為蓬鬆，更薄，因而，在原水中加入高錳酸鉀和二價鐵對原水進行化學預處理，利用高錳酸鉀氧化二價鐵、有機物的作用和原位形成的三價鐵的高效絮凝作用，能夠降低水中汙染物的濃度，提高絮凝效果，增大形成絮體的初始顆粒大小，降低膜表面濾餅層的密實度和厚度，從而達到控制膜汙染完成水過濾的目的。
圖1為水的運行壓力隨時間的變化關係圖。圖2為水中有機物的凝膠色譜變化圖。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明作進一步闡述，但本發明並不限於以下實施例。所述方法如無特別說明均為常規方法。所述原材料如無特別說明均能從公開商業途徑而得。下述實施例中，溶解性有機碳(D0C,0. 45iim膜過濾)利用總有機碳分析儀採用680°C氧化法分析(TOC-VCPH，SHIMADZU,日本)，濁度採用濁度分析儀進行分析(WTW TURB555IR,德國)，PH值採用pH計直接測定(上海雷磁)而得。實施例1對自來水經過去氯後加入腐植酸得到實驗配水(也即原水)，腐植酸與自來水的用量比為5mg:lL，該實驗配水的基本參數如下T0C為4. 08mg/L，濁度為3. 32NTU, pH值為
7.95。在上述實驗配水中同時加入摩爾比為1:3的高錳酸鉀和氯化亞鐵鹽(該亞鐵鹽與原水的用量比為0.1mmol 1L),於25°C先混合I分鐘混勻後再進行絮凝反應15分鐘，之後進入膜反應器，通過蠕動泵進行恆流過濾，水流量為20L/ (m2h)，過濾時所用膜過濾組件為PVDF (聚偏二氟乙烯)浸沒式(也即外壓式)中空纖維膜，所得出水的水質如下T0C為
1.57mg/L,濁度為 0. 05NTU, pH 值為 7. 40。按照如上步驟， 僅不加高錳酸鉀和亞鐵鹽作為對照I ;按照如上步驟，將高錳酸鉀和亞鐵鹽替換為三價鐵鹽氯化鐵，作為對照2，其餘條件相同。對上述兩對照處理所得出水的水質進行檢測，所得結果如下對照I所得出水水質:TOC為3. 29mg/L,濁度為0. 08NTU, pH值為7. 89 ；對照2的出水水質=TOC為1. 79mg/L,濁度為0. 06NTU, pH值為7. 37 ；由上可知，利用本發明提供的過濾方法，能夠顯著提高出水水質。測定通過膜反應器後水的運行壓力隨時間的變化關係，所得結果如圖1所示，由圖可知，對照I中壓力上升較快，而加入高錳酸鉀和亞鐵鹽後的試驗配水，壓力上升速度顯著降低，可見該實施例所述過濾水的方法能顯著降低直接過濾造成的膜汙染，也優於對照2。利用凝膠色譜法(SEC)用來檢測本實施例及對照I和2出水水中具有紫外活性物質的表觀分子量分布，具體檢測條件如下柱子-Waters Ultrahydrogel250column (7. 8mmX 300mm)，流動相-緩衝溶液(由 0. lmol/L 的 NaCl 水溶液、0. 002mol/L的KH2PO4水溶液和0. 002mol/L的Na2HPO4水溶液組成)，NaCl、KH2PO4, Na2HPO4的摩爾比為
0.1 :0. 002 :0. 002，pH值為6.8)，實驗儀器-高效液相色譜(^-1(^，Shimadzu,日本)，檢測器-UV檢測器(Sro-10A，254nm)，流動相速度-0. 4mL/min。聚乙烯乙二醇(PEG)用來校準摩爾分子量和保留時間的關係。水樣注射進樣量為50 y L，所得結果見圖2。由圖2可知，按照本實施例的方法對試驗配水進行過濾後，相對於對照2對有機物具有更好的去除能力。
權利要求
1.一種過濾水的方法,包括如下步驟向原水中加入高錳酸鉀和亞鐵鹽,混勻後進行絮凝反應形成絮體後再進行過濾。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述亞鐵鹽選自硫酸亞鐵、氯化亞鐵和硝酸亞鐵中的至少一種。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於所述高錳酸鉀和亞鐵鹽的加入方式為同時加入或先加入高錳酸鉀與原水混合10秒至10分鐘後再加入亞鐵鹽。
4.根據權利要求1-3任一所述的方法，其特徵在於所述高錳酸鉀與亞鐵鹽的投料摩爾比為1:3至1:2。
5.根據權利要求1-4任一所述的方法，其特徵在於所述亞鐵鹽與所述原水的用量比為 O. 05 O. 3mmol 1L,優選 O.1mmol 1L。
6.根據權利要求1-5任一所述的方法，其特徵在於所述絮凝反應步驟中，時間為10-30分鐘，20-30°C條件下優選15分鐘，1_10°C下優選20分鐘-40分鐘。
7.根據權利要求1-6任一所述的方法，其特徵在於所述過濾步驟中，所用過濾組件為超濾膜組件。
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於所述超濾膜組件為浸沒式中空超濾膜組件或浸沒式中空微濾膜組件。
全文摘要
本發明公開了一種過濾水的方法。該方法，包括如下步驟向原水中加入高錳酸鉀和亞鐵鹽，混勻後進行絮凝反應形成絮體後再進行過濾。該方法利用高錳酸鉀氧化二價鐵、有機物的作用和原位形成的三價鐵的高效絮凝作用，能夠降低水中汙染物的濃度，提高絮凝效果，增大形成絮體的初始顆粒大小，降低膜表面濾餅層的密實度和厚度，從而達到控制膜汙染完成水過濾的目的。
文檔編號C02F1/44GK103058410SQ201210560390
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月20日 優先權日2012年12月20日
發明者曲久輝, 俞文正, 劉會娟, 劉銳平, 蘭華春, 李慧 申請人:中國科學院生態環境研究中心