專利名稱：：包括快速沉淀步驟、然后直接在微過濾或超過濾膜上過濾的步驟的水處理方法以及相應(yīng)裝置的制作方法包括快速沉淀步驟、然后直接在微過濾或超過濾膜上過濾的步驟的水處理方法以及相應(yīng)裝置
技術(shù)領(lǐng)域：
反滲透使用與這些納米過濾的膜類似的膜，但是其具有更高的分離能力。它可從水中去掉幾乎所有的有機和無機污染物。反滲透特別用于利用海水或鹽水生產(chǎn)人類消耗用水、工藝用水或鍋爐水。[11反滲透還越來越多地用于作為廢水再利用時的處理，以便在它經(jīng)過廢水處理廠后生產(chǎn)工藝用水。[12反滲透膜和納米過濾膜一樣對堵塞非常敏感，并且要求對水加以預(yù)處理以降低堵塞能力。用于納米過濾或反滲透的水的堵塞能力常常通過它的泥砂密度指數(shù)(SDI)進(jìn)行度量，一般希望通過預(yù)處理將該指數(shù)限制到盡可能低的值，并且在任何情況下，將該指數(shù)限制在小于或等于4的值(SDI^4)。[13實際上，例如大于4的高SDI值會導(dǎo)致反滲透膜或納米過濾膜的過度堵塞，從而要求經(jīng)常對膜進(jìn)行化學(xué)清洗，因此降低了它們的壽命。[141目前在反滲透膜和納米過濾膜處理的上游所釆用的預(yù)處理，通常將低速的液-固分離(在低于15m/h的速度下的單一的或?qū)訝畹某恋砘蚋∵x)與砂和/或碳過濾相結(jié)合。[15經(jīng)常在液-固分離的上游進(jìn)行絮凝凝結(jié)。[16但是，通過這些傳統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行過預(yù)處理的水的SDI常常是波動的，從而很難控制并且很難使其連續(xù)保持在小于或等于4的值。17而且，傳統(tǒng)的預(yù)處理要求大容量的設(shè)備(在低于15m/h下沉淀，一級式的顆粒材料上的過濾、甚至有時二級式過濾)，并且不能連續(xù)生產(chǎn)或很困難地產(chǎn)生需要的小于4的SDI值。
發(fā)明內(nèi)容[18本發(fā)明的目的尤其是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點。[19更確切的說，本發(fā)明的目的是提出可以比現(xiàn)有技術(shù)的方法更好地控制經(jīng)過處理的水的堵塞指數(shù)(或SDI)的處理方法，即，使該指數(shù)相對于已知技術(shù)得到的指數(shù)降低。[20本發(fā)明的目的還在于提出這樣一種可降低相應(yīng)設(shè)備體積的方法。[21本發(fā)明的目的還在于提出一種實施符合本發(fā)明的方法的裝置。[22本發(fā)明的另一目的是提出設(shè)計簡單并且容易實施的這樣的方法和裝置。[23通過本發(fā)明將達(dá)到這些目的和下面將出現(xiàn)的其它目的，本發(fā)明涉及一種水處理方法，該方法包括一液-固分離步驟、然后至少一過濾步驟，其特征在于，所述液-固分離步驟包括以大于15m/h的表面速度進(jìn)行的沉淀步驟；并且，所述過濾步驟直接在至少一微過濾膜或超過濾膜上進(jìn)行。[25因此，本發(fā)明與本領(lǐng)域技術(shù)人員以前的認(rèn)識——即在預(yù)處理中，只有釆用慢沉淀并將該沉淀與砂和/或碳過濾結(jié)合才能得到足夠低的SDI——相矛盾。26但是申請人意外地發(fā)現(xiàn)，使用在高于15m/h并可達(dá)到30m/h以上、甚至卯m/h至200m/h的速度下進(jìn)行的快速液-固分離技術(shù)、然后在微過濾或超過濾膜上進(jìn)行直接過濾，而不插置初步的砂或無煙煤過濾，這種方式可以緊湊并經(jīng)濟(jì)地連續(xù)得到SDI低于4甚至達(dá)到小于3、甚至小于2的水。[27本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的兩個缺陷，其包括28由于在低于15m/h的速度下操作的沉淀器與一個或更多的在顆粒材料(通常為砂或砂-無煙煤結(jié)合)上過濾的步驟相結(jié)合而缺乏緊湊性；[29-很難連續(xù)得到小于4的SDI。[30根據(jù)第一實施例，所述液-固分離步驟通過利用密度大于水密度的細(xì)惰性顆粒材料的加重絮凝沉淀(ballastedfloesettling)進(jìn)行。[31在這種情況下，所述加重絮凝沉淀步驟優(yōu)選使用細(xì)砂進(jìn)行。[32申請人進(jìn)行的試驗的確表明，連續(xù)得到SDI低于4并甚至常常低于2可通過對水采用以下方式進(jìn)行預(yù)處理來實現(xiàn)在^^開號為FR-2553082和US-4388195的專利申請中所描述的加重泥渣絮凝沉淀器中在大于15m/h的速度下進(jìn)行第一液-固分離步驟，而當(dāng)使用公開號為FR-2627704和FR-2719234的專利中所描述的加重絮凝沉淀器時則通過在30m/h以上和30m/h-90m/h甚至更快的浮選進(jìn)行該第一液-固分離步驟；然后在加壓或浸入模塊中進(jìn)行第二微過濾(MF)或超過濾(UF)步驟。33根據(jù)第二實施例，所述液-固分離步驟通過浮選進(jìn)行。[34根據(jù)第三實施例，所述液-固分離步驟通過泥渣再循環(huán)利用加重絮凝沉淀進(jìn)行。35]根據(jù)一有利的方案，該方法包括至少一解除所述膜堵塞的解堵步驟，其中解堵水再循環(huán)到所述液-固分離步驟的上游。[36才艮據(jù)一可能變型，該方法包括在所述液-固分離步驟期間在水中注入屬于以下組類的試劑中的至少一種的步驟37-有機凝結(jié)劑；[38]-無機凝結(jié)劑；[39畫有機絮凝劑；[40-無機絮凝劑；[41-有機吸附劑；[42-無才幾吸附劑。43根據(jù)另一有利變型，該方法包括在所述液-固分離步驟與所述膜過濾步驟之間在水中注入至少一氧化試劑的至少一步驟。44在這種情況下，所述氧化試劑包括屬于以下組類的試劑中的至少一種[45-臭氧；46-含氯的氧化劑；[47-過氧化氫。481根據(jù)另一有利變型，該方法包括在所述液-固分離步驟與所述膜過濾步驟之間進(jìn)行的紫外線(UV)處理步驟。[49根據(jù)另一變型，該方法包括至少一在液-固分離步驟與膜過濾步驟之間向水中注入活性碳粉的步驟。50該方法優(yōu)選包括在所述膜過濾步驟的下游進(jìn)行的反滲透處理步[51該方法包括在所述膜過濾步驟下游進(jìn)行的納米過濾步驟。[52本發(fā)明還涉及包括液-固分離部件和過濾部件的水處理裝置，其特征在于，所述液-固分離部件包括至少一在大于15m/h的表面速度運行的沉淀槽，所述過濾部件包括第一過濾構(gòu)件，所述第一過濾構(gòu)件設(shè)置成使得在液-固分離步驟后利用至少一微過濾膜或超過濾膜進(jìn)行第一過濾步驟。[53]根據(jù)第一實施例，所述液-固分離部件包括凝結(jié)試劑注入部件；至少一絮凝槽，所述絮凝槽與將細(xì)砂注入到所述絮凝槽中或該絮凝槽上游的部件相結(jié)合；至少一沉淀槽，其與沉清7jc提取部件和澄清泥渣提取部件相結(jié)合。[54在這種情況下，該裝置優(yōu)選包括用于使澄清泥渣和砂的混合物再循環(huán)到所述絮凝槽內(nèi)或該絮凝槽上游的部件。[55]根據(jù)第二實施例，所述液-固分離部件包括至少一絮凝槽，所述至少一絮凝槽與至少一孩史泡產(chǎn)生裝置相結(jié)合。[56該裝置優(yōu)選包括使膜解除堵塞的解堵水注入部件、和使所述解堵水再循環(huán)到所述液-固分離部件處或該液-固分離部件上游的部件。[57根據(jù)一有利方法，該裝置包括在所述液-固分離部件的下游或上游注入臭氧的部件。[58該裝置優(yōu)選包括在所述第一過濾構(gòu)件下游的納米過濾部件或反滲透膜過濾部件。[59才艮據(jù)一有利方法，該裝置包括用于繞過所述液-固分離部件的旁通部件。[60根據(jù)另一有利方法，該裝置包括繞過所述臭氧注入部件的旁通部件。[61因此，如果原水的多變質(zhì)量能夠進(jìn)行這樣的直接膜處理，就可以進(jìn)行直接的超過濾或微過濾處理，并且注入或不注入凝結(jié)劑或絮凝劑。62閱讀下面參照附圖對本發(fā)明的兩個作為非限定示例給出的優(yōu)選實施例的描述，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將更加清楚地體現(xiàn)出來，附圖如下[63-圖l是根據(jù)一簡化型式的本發(fā)明第一實施例的示意圖；[64]-圖2是根據(jù)一優(yōu)選型式的本發(fā)明第二實施例的示意圖。具體實施方式[65如上所述，本發(fā)明的原理在于使用包括至少一液-固分離步驟然后是至少一微過濾膜或超過濾膜過濾步驟的方法進(jìn)行預(yù)處理水，其中液-固分離步驟在大于15m/h的表面速度下進(jìn)行，并且在所述超過濾或微過濾步驟的上游沒有進(jìn)行惰性顆粒塊過濾。[66]根據(jù)要處理的原水的性質(zhì)和組成，通過加入以下試劑中的一種或多種來改進(jìn)預(yù)處理[67]-無機凝結(jié)劑如鐵鹽或鋁鹽，或有機凝結(jié)劑如聚合物，其包括聚-己二烯二曱基氯化銨(diallyldimethylammoniumchloride)(陽離子有機聚合物)，主要在液-固分離的上游，但作為選擇，也可在MF膜或UF膜的上游；[68-有機絮凝劑，如丙烯酸聚合物，也可是無機絮凝劑，如粘土，主要在液-固分離的上游；[69-氧化試劑或殺菌劑(優(yōu)選為臭氧，但也可為氯和它的衍生物、過氧化氫，或者甚至為紫外射線)，在液-固分離與MF或UF過濾之間；[70-有機的或無機的吸附劑，如活性碳粉，或在液-固分離的上游或在所述分離與MF膜或UF膜步驟之間。[71這些試劑主要用于以下情況[72-凝結(jié)劑和絮凝劑將用于有機物、膠質(zhì)或懸浮顆粒濃度高的水；[73-臭氧將用于帶有藻類、浮游生物或其它活的微有機物的原水的情況，例如在海藻生長步驟，也將用于含鐵或錳的水或用于渾濁水的情況；74-活性碳粉將用于會影響水的堵塞能力的具有高烴濃度和溶解的微污染物的水的情況。[75該方法還可使微過濾膜或超過濾膜解除堵塞，并且解堵水優(yōu)選再循環(huán)到液-固分離裝置的頭部。[76最后可能的反滲透或納米過濾步驟在微過濾或超過濾步驟的下游，對經(jīng)過預(yù)處理的、因此連續(xù)顯示SDI低于4的水進(jìn)行。[77根據(jù)圖1所示的簡化型式，用于實施上述方法的裝置包括在單一的或?qū)訝畹某恋砑夹g(shù)或浮選中選擇的高速(大于15m/h)液-固分離裝置1，然后是微過濾或超過濾膜過濾部件2。[78優(yōu)選在液-固分離步驟的上游設(shè)置有凝結(jié)劑注入部件3和絮凝劑注入部件4。[79使膜解堵的水的再循環(huán)部件5存在于液-固分離步驟的上游，以將水的損失降至最低。[80在圖2示意性表示的優(yōu)選型式中，本發(fā)明包括凝結(jié)部件3、絮凝部件4和微砂加重絮凝沉淀部件1，其沉淀速度在15m/h到200m/h之間，優(yōu)選在30m/h到90m/h之間。[81液-固分離部件包括在絮凝槽4下游的沉淀槽1,該沉淀槽與提取經(jīng)過沉清的水的部件lbl和提取澄清泥渣的部件lb2結(jié)合，這些部件設(shè)置用于保證槽4(或其上游)中的澄清出的泥渣/砂的混合物進(jìn)行再循環(huán)，并保證將泥渣lb3抽提到泥渣處理裝置。絮凝槽和沉淀槽的下游設(shè)有臭氧注入部件6，以便按0.5mg03/1-5mg03/1的速度注入臭氧，然后設(shè)有用于超過濾膜或微過濾膜的過濾部件，解堵水通過循環(huán)管線5返回到絮凝-沉淀部件的頭部。[821絮凝槽優(yōu)選包括微泡產(chǎn)生裝置。[83處理系統(tǒng)優(yōu)選配設(shè)有旁通線路，用以繞過7液-固分離步驟并繞過8選擇性的臭氧處理步驟，從而在有或沒有注入凝結(jié)劑或絮凝劑的情況下，如果原水的可變質(zhì)量允許這樣的直接膜處理，則允許進(jìn)行直接的超過濾或微過濾處理。[84可以利用注入部件10在液-固分離的頭部注入化學(xué)試劑。[85還可通過注入部件10或11在液-固分離的頭部、在液-固分離與超過濾或微過濾步驟之間注入活性碳粉。[86如果這是處理的最后目的，則通過反滲透膜過濾或納米過濾處理9完成處理。[87]用上面描述的方法和裝置進(jìn)行了試驗。[88列于表l中的結(jié)果如下。[89地表原水有色并含有有機物，試驗期間濁度高達(dá)2000NTU，并且5分鐘的SDI大于15,該原水經(jīng)過第一步驟凝結(jié)(以每升水10mgAl-12mgAl的硫酸鋁)、絮凝和在ACTIFLO(注冊商標(biāo))加重絮凝沉淀器中使用砂加重的沉淀。[卯l然后將濁度小于5NTU并且15分鐘的SDI小于6的凈化水送往阻斷能力為O.lnm的微過濾模塊。離開微過濾的水的濁度小于0.2NTU，并連續(xù)表現(xiàn)出SDI低于4。<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表l[91]在"ACTIFLO"凈化步驟之后通過增加臭氧處理步驟來進(jìn)行補充試驗(列于表2)。[92]當(dāng)原水中的顆粒數(shù)大于2000u/ml，而凈化水中的顆粒數(shù)低于500u/ml時，臭氧處理可以使經(jīng)過臭氧處理的凈化水中的顆粒數(shù)保持在50u/ml-100u/ml，相當(dāng)于15分鐘的SDI低于5(而不是沒經(jīng)過臭氧處理的凈化水的6)。[93值得注意的是，對經(jīng)過臭氧處理的凈化水進(jìn)行微過濾后得到的SDI小于3(小于沒有經(jīng)過臭氧處理得到的SDK4的值)。原水凈化水經(jīng)過微過濾的水顆粒數(shù)u/ml>2000<500<50-100SDI>15(5分鐘)<6(15分鐘)<5(15分鐘)表權(quán)利要求1.包括液-固分離步驟、然后至少一過濾步驟的水處理方法，其特征在于，所述液-固分離步驟包括以大于15m/h的速度進(jìn)行的沉淀步驟；并且，所述過濾步驟直接在至少一微過濾膜或超過濾膜上進(jìn)行。2.如權(quán)利要求1所述的水處理方法，其特征在于，所述液-固分離步驟通過利用密度大于水密度的細(xì)惰性顆粒材料的加重絮凝沉淀進(jìn)行。3.如權(quán)利要求2所述的水處理方法，其特征在于，所述加重絮凝沉淀步驟利用細(xì)砂進(jìn)行。4.如權(quán)利要求1所述的水處理方法，其特征在于，所述液-固分離步驟通過浮選進(jìn)行。5.如權(quán)利要求1所述的水處理方法，其特征在于，所述液-固分離步驟通過泥渣再循環(huán)利用加重絮凝沉淀進(jìn)行。6.如權(quán)利要求1至5中任一項所述的水處理方法，其特征在于，該方法包括至少一解除所述膜堵塞的解堵步驟，其中解堵水再循環(huán)到所述液-固分離步驟的上游。7.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的水處理方法，其特征在于，該方法包括在所述液-固分離步驟期間在水中注入屬于以下組類的試劑中的至少一種的步驟畫有機凝結(jié)劑；-無機凝結(jié)劑；-有機絮凝劑；陽無機絮凝劑；-有機吸附劑；-無才幾吸附劑。8.如權(quán)利要求1至7中任一項所述的水處理方法，其特征在于，該方法包括在所述液-固分離步驟與所述膜過濾步驟之間在水中注入至少一氧化試劑的至少一步驟。9.如權(quán)利要求8所述的水處理方法，其特征在于，所述氧化試劑包括屬于以下組類的試劑中的至少一種-臭氧；-含氯的氧化劑；-過氧化氫。10.如權(quán)利要求i至9中任一項所述的水處理方法，其特征在于，該方法包括在液-固分離步驟與膜過濾步驟之間進(jìn)行的uv處理步驟。11.如權(quán)利要求i至io中任一項所述的水處理方法，其特征在于，該方法包括至少一在液-固分離步驟與膜過濾步驟之間向水中注入活性碳粉的步驟。12.如權(quán)利要求l至ll中任一項所述的水處理方法，其特征在于，該方法包括在膜過濾步驟下游進(jìn)行的反滲透處理步驟。13.如權(quán)利要求1至12中任一項所述的水處理方法，其特征在于，該方法包括在膜過濾步驟下游進(jìn)行的納米過濾步驟。14.包括液-固分離部件(1)和過濾部件(2)的水處理裝置，其特征在于，所述液-固分離部件(1)包括至少一在大于15m/h的速度下運行的沉淀槽，所述過濾部件(2)包括第一過濾構(gòu)件，所述第一過濾構(gòu)件設(shè)置成使得在液-固分離后利用至少一微過濾膜或超過濾膜進(jìn)行第一過濾步驟。15.如權(quán)利要求14所述的水處理裝置，其特征在于，所述液-固分離部件(1)包括凝結(jié)試劑注入部件(3);至少一絮凝槽(4)，所迷絮凝槽與將細(xì)砂注入到所述絮凝槽中或該絮凝槽上游的部件相結(jié)合；至少一沉淀槽(1)，其與凈化水提取部件(lbl)和澄清泥渣提取部件(lb2)相結(jié)合。16.如權(quán)利要求15所述的水處理裝置，其特征在于，該裝置包括用于使澄清泥渣和砂的混合物再循環(huán)到所述絮凝槽(4)內(nèi)或該絮凝槽上游的部件(lb2)。17.如權(quán)利要求14所述的水處理裝置，其特征在于，所述液-固分離部件(1)包括至少一絮凝槽(1)，所述至少一絮凝槽與至少一微泡產(chǎn)生裝置相結(jié)合。18.如權(quán)利要求14至17中任一項所述的水處理裝置，其特征在于，該裝置包括使膜解除堵塞的解堵水注入部件、和使所述解堵水再循環(huán)到所述液-固分離部件處或該液-固分離部件上游的部件(5)。19.如權(quán)利要求14至18中任一項所述的水處理裝置，其特征在于，該裝置包括在所述液-固分離部件(1)的下游或上游的臭氧注入部件(6)。20.如權(quán)利要求14至19中任一項所述的水處理裝置，其特征在于，該裝置包括在所述第一過濾構(gòu)件下游的納米過濾或反滲透膜過濾部件(9)。21.如權(quán)利要求14至20中任一項所述的水處理裝置，其特征在于，該裝置包括繞過所述液-固分離部件的旁通部件(7)。22.如權(quán)利要求19至21中任一項所述的水處理裝置，其特征在于，該裝置包括繞過所述臭氧注入部件的部件(8)。全文摘要本發(fā)明涉及一種水處理方法，該方法包括液/固分離步驟(1)然后是至少一過濾步驟(2)。本發(fā)明的特征在于所述液/固分離步驟(1)包括在大于15m/h的表面速度下進(jìn)行的沉淀步驟，并且所述過濾步驟(2)直接在至少一微過濾膜或超過濾膜上進(jìn)行。文檔編號C02F1/44GK101282913SQ200680036208公開日2008年10月8日申請日期2006年9月25日優(yōu)先權(quán)日2005年9月30日發(fā)明者A·加伊德申請人:Otv股份有限公司