一種處理微污染水的組合工藝及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種處理微污染水的組合工藝及裝置。該裝置包括原水池、水泵、pH調(diào)節(jié)池、攪拌裝置、電凝聚槽、自動(dòng)換相脈沖電源、沉淀池、中空纖維超濾膜組件、清水池。所述電凝聚槽內(nèi)設(shè)有數(shù)塊電極板，自動(dòng)換相脈沖電源與電凝聚槽中的電極板相接，pH調(diào)節(jié)池通過水泵與原水池相接，電凝聚槽通過水泵與pH調(diào)節(jié)池的進(jìn)口相接，電凝聚槽與沉淀池相接，沉淀池通過水泵與中空纖維超濾膜組件的進(jìn)水口相接，中空纖維超濾膜組件接清水池。本發(fā)明將電凝聚和超濾技術(shù)各自的優(yōu)勢(shì)有機(jī)的結(jié)合，形成了一種針對(duì)微污染水處理的組合工藝，具有工藝簡(jiǎn)單、占地面積小、穩(wěn)定性高、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，解決了傳統(tǒng)超濾工藝中膜易污染的問題，同時(shí)去除有機(jī)物、氮磷等多種污染物，且去除效果優(yōu)于傳統(tǒng)的化學(xué)法和生物法。
【專利說明】-種處理微污染水的組合工藝及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于水污染控制領(lǐng)域，涉及一種處理微污染水的組合工藝及裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，城市中未經(jīng)處理的工業(yè)廢水和生活污水排入水體，造成水體持續(xù)性污染， 使得一些飲用水水源成為了微污染水體。這些微污染水體中含有很多種微量的有機(jī)污染 物，雖其濃度不高，但是多為有毒有害污染物，甚至有致畸、致癌和可疑致癌的作用，對(duì)人體 健康危害極大；同時(shí)水體中的氮磷污染日趨嚴(yán)重，使得湖泊、河流等水體出現(xiàn)了不同程度的 富營(yíng)養(yǎng)化，致使水體中藻類過量繁殖，對(duì)水處理產(chǎn)生了多種負(fù)面影響。
[0003] 而且目前常規(guī)飲用水處理的目標(biāo)主要集中在濁度和顆粒物的去除，對(duì)有機(jī)物的去 除率有限，對(duì)于小分子量的有機(jī)物去除率更低。這種情況下產(chǎn)生了許多飲用水凈水器，其主 要手段是利用活性炭或活性炭纖維進(jìn)行吸附。而活性炭對(duì)于大于3000和小于1000的有機(jī) 物的去除效果都不好。
[0004] 傳統(tǒng)的化學(xué)藥劑法，投加量大，費(fèi)用高，而且會(huì)增加水中氯化物、硫酸鹽等的含量， 使水質(zhì)味道變差，對(duì)水中的有機(jī)物和氨氮的去除率也較低。
[0005] 傳統(tǒng)的生物法，能夠去除60%左右的有機(jī)物，運(yùn)行成本低，但是占地面積大，投資 高，停留時(shí)間長(zhǎng)，不易管理。
[0006] 可見傳統(tǒng)單一的方法已無法滿足微污染水的處理要求，迫切需要一項(xiàng)去除效率 高、投資小的組合工藝來解決水源的微污染問題。
[0007] 膜過濾技術(shù)是頗具競(jìng)爭(zhēng)力的新型水處理方法，利用具有選擇透過性的薄膜，在一 定外推動(dòng)力作用下使溶液中的溶質(zhì)和溶質(zhì)，溶質(zhì)和溶劑分離，達(dá)到提純、濃縮和凈化的目 的。與傳統(tǒng)工藝相比，超濾工藝具有很好的去除濁度和病原微生物的效果，但對(duì)氮、磷及有 機(jī)物的去除率不高，且水中有機(jī)物又會(huì)造成膜的污染，致使工藝成本增加。因此，超濾技術(shù) 需要和其它工藝組合來對(duì)微污染水進(jìn)行處理。
[0008] 電凝聚技術(shù)是一種環(huán)境友好的水處理技術(shù)。電凝聚法進(jìn)行預(yù)處理可以彌補(bǔ)超濾的 不足之處，它能有效地去除氮磷及有機(jī)物，同時(shí)減緩了膜的污染。
[0009] 目前，以超濾技術(shù)為核心的組合工藝在水處理中的研究也越來越多。如混凝-超 濾組合工藝已在飲用水處理中得到了廣泛應(yīng)用，但化學(xué)混凝劑的大量投加不僅會(huì)增加成 本，還會(huì)造成二次污染；吸附-超濾組合工藝雖然提高了有機(jī)物的去除率，但是對(duì)水中的氮 磷去除效果甚微；生物-超濾組合工藝對(duì)有機(jī)物也有較高的去除率，但是運(yùn)行一段時(shí)間后， 細(xì)菌的大量繁殖會(huì)使后續(xù)膜組件產(chǎn)生微生物污染?？梢娫趯?shí)際的應(yīng)用過程中，膜污染加重 的現(xiàn)象依然會(huì)出現(xiàn)。此外，也出現(xiàn)了一些電凝聚-超濾相關(guān)的水處理專利，如混凝-電凝 聚-超濾法處理采油廢水裝置（申請(qǐng)?zhí)枺?00810012266. 2)和基于電化學(xué)和超濾的制革廢水 循環(huán)利用裝置（申請(qǐng)?zhí)枺?01110044405. 1)，其處理對(duì)象分別為采油和制革廢等水，因此在處 理過程會(huì)投加混凝劑，而若將此類裝置應(yīng)用到微污染水的處理上，則顯得過于復(fù)雜，增加了 不必要的成本投入。
[0010] 因此在實(shí)際工程中，應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)、出水水質(zhì)要求和現(xiàn)場(chǎng)條件，確定經(jīng)濟(jì)化和環(huán) 境友好化的組合工藝，盡可能簡(jiǎn)化裝置，充分發(fā)揮各單元工藝的優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到互補(bǔ)促進(jìn)的效 果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有微污染水處理技術(shù)上存在的不足，將電凝聚法和超濾技 術(shù)有機(jī)的結(jié)合在一起，形成一種去除物廣、去除率高、操作簡(jiǎn)便、無二次污染的微污染水處 理的組合工藝。
[0012] 本發(fā)明提出的處理微污染水的組合裝置，該裝置包括原水池1、pH調(diào)節(jié)池3、攪拌 裝置4、電凝聚槽5、自動(dòng)換相脈沖電源7、沉淀池8、中空纖維超濾膜組件9和清水池10,其 中：所述電凝聚槽5內(nèi)設(shè)有若干塊電極板6,自動(dòng)換相脈沖電源7輸出端口由導(dǎo)線與位于電 凝聚槽5中的電極板6相接，pH調(diào)節(jié)池3入水口通過水泵與原水池1出水口相接，電凝聚 槽5入水口通過水泵與pH調(diào)節(jié)池3出水口相接，電凝聚槽5出水口與沉淀池8入口相接， 沉淀池8的出水口通過水泵與中空纖維超濾膜組件9的進(jìn)水口相接，中空纖維超濾膜組件 9的出水口接清水池。
[0013] 本發(fā)明中，所述電極板6平行布置于電凝聚槽5內(nèi)，電極板6兩側(cè)通過卡槽11固 定于電凝聚槽5內(nèi)，相鄰的電極板6的間距為5-40mm。
[0014] 本發(fā)明中，所述電凝聚槽5的進(jìn)水口和出水口均設(shè)有閥門。
[0015] 本發(fā)明提出的一種處理微污染水的組合裝置采用的工藝，具體步驟如下： (1) 將儲(chǔ)存于原水池的水導(dǎo)入pH調(diào)節(jié)池中，進(jìn)行pH調(diào)節(jié)； (2) 將經(jīng)pH調(diào)節(jié)后的水由水泵打入電凝聚槽中，開啟攪拌裝置的同時(shí)，打開自動(dòng)換相 脈沖電源，使電流密度穩(wěn)定在一個(gè)值；即根據(jù)微污染水質(zhì)和處理要求的不同控制電流密度 為 1-lOmA/cm2,電解時(shí)間為 5_60min ; (3) 將經(jīng)過電凝聚預(yù)處理后的水導(dǎo)入沉淀池，靜沉10-30min時(shí)間使電解出來的絮體得 到沉降； (4) 調(diào)節(jié)中空纖維超濾膜組件的跨膜壓差和出水流速，將經(jīng)過步驟（3)的上清液通過泵 導(dǎo)入中空纖維超濾膜組件中； (5) 將中空纖維超濾膜組件的出水導(dǎo)入清水池中。
[0016] 本發(fā)明中，所述若干電極板6與所述自動(dòng)換相脈沖電源7采用單級(jí)連接的方式，處 理過程中，通過自動(dòng)換相脈沖電源不斷轉(zhuǎn)換電極板的極性。
[0017] 本發(fā)明中，所述攪拌裝置4的轉(zhuǎn)速為80_500r/min。
[0018] 本發(fā)明中，中空纖維超濾膜組件9為內(nèi)壓式PVC合金，截留分子質(zhì)量為5_50kDa，產(chǎn) 水量為 〇. 5-6. 4m3/h。
[0019] 本發(fā)明與傳統(tǒng)的水處理技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)： 電凝聚氣浮產(chǎn)生的氫氧化物具有比傳統(tǒng)化學(xué)絮凝更強(qiáng)的活性，對(duì)微污染水中的有機(jī)物 和無機(jī)物都有強(qiáng)大的絮凝作用。
[0020] 電凝聚能產(chǎn)生均勻穩(wěn)定的微小氣泡，能夠氣浮去除最小的膠體顆粒，陰極產(chǎn)生的 氫氣具有比加壓氣浮強(qiáng)大一倍的浮載力，顯著加強(qiáng)了微污染水中油類物質(zhì)、SS、COD的去除。
[0021] 無需投加化學(xué)藥劑，節(jié)省了相應(yīng)的材料及設(shè)備費(fèi)用，且不會(huì)產(chǎn)生二次污染。
[0022] 電凝聚的適用范圍廣，不受水質(zhì)影響，可根據(jù)不同的水質(zhì)調(diào)節(jié)最佳電解電流密度， 使出水達(dá)到要求。
[0023] 水中有機(jī)物易造成超濾膜的污染，致使工藝成本增加，用電凝聚進(jìn)行預(yù)處理，大幅 度減緩了膜的污染，延長(zhǎng)了膜的清洗周期。
[0024] 超濾膜組件本身沒有運(yùn)動(dòng)部件，功耗較低，對(duì)工作溫度無特殊要求。
[0025] 超濾膜分離過程的處理利能力和規(guī)模可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整，試驗(yàn)設(shè)備可直接成比 例放大應(yīng)用于實(shí)際工程。
[0026] 裝置占地面積小，運(yùn)轉(zhuǎn)簡(jiǎn)單，操作方便，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，易維護(hù)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 圖1為電凝聚、超濾和電凝聚-超濾組合工藝分別對(duì)污染物的去除效果圖； 圖2為本發(fā)明的裝置圖； 圖3為電凝聚槽的示意圖。
[0028] 圖中標(biāo)號(hào)：1為原水池，2為水泵，3為pH調(diào)節(jié)池，4為攪拌裝置，5為電凝聚槽，6為 電極板，7為自動(dòng)換相脈沖電源,8為沉淀池 ,9為中空纖維超濾膜組件,10為清水池，11為卡 槽。

【具體實(shí)施方式】
[0029] 以下實(shí)施例將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0030] 實(shí)施例1 : 參見圖2,本發(fā)明所述的處理微污染水的裝置，包括原水池1、水泵2、pH調(diào)節(jié)池3、攪拌 裝置4、電凝聚槽5、電極板6、自動(dòng)換相脈沖電源7、沉淀池8、中空纖維超濾膜組件9、清水 池10。所述電凝聚槽5內(nèi)的卡槽11中設(shè)有若干塊電極板6,自動(dòng)換相脈沖電源7輸出端口 由導(dǎo)線與位于電凝聚槽5中的電極板6相接，pH調(diào)節(jié)池3入水口通過水泵與原水池1出水 口相接，電凝聚槽5入水口通過水泵與pH調(diào)節(jié)池3出水口相接，電凝聚槽5出水口與沉淀 池8入口相接，沉淀池8的出水口通過水泵與中空纖維超濾膜組件9的進(jìn)水口相接，中空纖 維超濾膜組件9的出水口接清水池。
[0031] 微污染水經(jīng)過電凝聚-超濾組合工藝后，達(dá)到飲用水的要求：電凝聚處理一超濾 處理。具體的實(shí)施步驟如下： (1) 將儲(chǔ)存于原水池1的水導(dǎo)入pH調(diào)節(jié)池3中，進(jìn)行pH調(diào)節(jié)； (2) 將pH調(diào)節(jié)池3中的水由泵導(dǎo)入電凝聚槽5中，開啟攪拌裝置4的同時(shí)，打開自動(dòng)換 相脈沖電源7，使電凝聚槽內(nèi)的電流密度穩(wěn)定在一個(gè)值； (3) 將經(jīng)過電凝聚預(yù)處理后的水導(dǎo)入沉淀池8,靜沉之后使絮體得到沉降； (4) 調(diào)節(jié)中空纖維超濾膜組件9的跨膜壓差和出水流速，將經(jīng)過步驟（3)的上清液通過 水泵導(dǎo)入中空纖維超濾膜組件9中； (5) 將中空纖維超濾膜組件9的出水導(dǎo)入清水池10中。
[0032] 用上述裝置用于模擬微污染水的處理。
[0033] 電凝聚槽5中平行布置6塊純鋁板作為電極板6,極板間距20mm，脈沖電源的突 變脈沖周期為15s，改變不同的電流密度（1. 14mA/cm2、2. 28mA/cm2、3. 42mA/cm2、4. 56mA/ cm2 )，電解時(shí)間40min，中空纖維超濾膜組件9為內(nèi)壓式PVC合金，截留分子質(zhì)量為50kDa， 在進(jìn)水pH為7. 2、濁度為20NTU、TOC濃度為100mg/L、氨氮濃度為lmg/L、總磷濃度為lmg/ L的條件下，電凝聚槽5的出水在沉淀池8中靜置20min后，再經(jīng)過中空纖維超濾膜組件9 過濾后，測(cè)定出水的濁度、T0C、氨氮和總磷的濃度，結(jié)果如表1所示。
[0034] 表1不同的電流密度對(duì)各污染物去除的影響

【權(quán)利要求】
1. 一種處理微污染水的組合裝置，該裝置包括原水池（1)、pH調(diào)節(jié)池（3)、攪拌裝置 (4) 、電凝聚槽（5)、自動(dòng)換相脈沖電源（7)、沉淀池（8)、中空纖維超濾膜組件（9)和清水池 (10)，其特征在于：所述電凝聚槽（5)內(nèi)設(shè)有若干塊電極板￠)，自動(dòng)換相脈沖電源（7)輸 出端口由導(dǎo)線與位于電凝聚槽（5)中的電極板（6)相接，pH調(diào)節(jié)池（3)入水口通過水泵與 原水池（1)出水口相接，電凝聚槽（5)入水口通過水泵與pH調(diào)節(jié)池（3)出水口相接，電凝 聚槽（5)出水口與沉淀池（8)入口相接，沉淀池（8)的出水口通過水泵與中空纖維超濾膜 組件（9)的進(jìn)水口相接，中空纖維超濾膜組件（9)的出水口接清水池。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理微污染水的組合裝置，其特征在于：所述電極板（6) 平行布置于電凝聚槽（5)內(nèi)，電極板（6)兩側(cè)通過卡槽（11)固定于電凝聚槽（5)內(nèi)，相鄰 的電極板（6)的間距為5-40mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理微污染水的組合裝置，其特征在于：所述電凝聚槽 (5) 的進(jìn)水口和出水口均設(shè)有閥門。
4. 一種處理微污染水的組合裝置采用的工藝，其特征在于，具體步驟如下： (1) 將儲(chǔ)存于原水池的水導(dǎo)入pH調(diào)節(jié)池中，進(jìn)行pH調(diào)節(jié)； (2) 將經(jīng)pH調(diào)節(jié)后的水由水泵打入電凝聚槽中，開啟攪拌裝置的同時(shí)，打開自動(dòng)換相 脈沖電源，使電流密度穩(wěn)定在一個(gè)值；即根據(jù)微污染水質(zhì)和處理要求的不同控制電流密度 為 1-lOmA/cm2,電解時(shí)間為 5_60min ; (3) 將經(jīng)過電凝聚預(yù)處理后的水導(dǎo)入沉淀池，靜沉10-30min時(shí)間使電解出來的絮體得 到沉降； (4) 調(diào)節(jié)中空纖維超濾膜組件的跨膜壓差和出水流速，將經(jīng)過步驟（3)的上清液通過水 泵導(dǎo)入中空纖維超濾膜組件中； (5) 將中空纖維超濾膜組件的出水導(dǎo)入清水池中。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種處理微污染水的組合裝置采用的工藝，其特征在于：所 述若干電極板（6)與所述自動(dòng)換相脈沖電源（7)采用單級(jí)連接的方式，處理過程中，通過自 動(dòng)換相脈沖電源不斷轉(zhuǎn)換電極板的極性。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理微污染水的組合裝置采用的工藝，其特征在于：所 述攪拌裝置（4)的轉(zhuǎn)速為80-500r/min。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理微污染水的組合裝置采用的工藝，其特征在于：中 空纖維超濾膜組件（9)為內(nèi)壓式PVC合金，截留分子質(zhì)量為5-50kDa，產(chǎn)水量為0. 5-6. 4m3 / h〇
【文檔編號(hào)】C02F9/06GK104098209SQ201410342465
【公開日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月18日
【發(fā)明者】沈崢, 張亞雷, 賀群丹, 楊龍, 文志潘, 彭博宇, 周雪飛 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)