理在調(diào)節(jié)模塊中經(jīng)歷了相當大程度的澄清。
[0018] 由于調(diào)節(jié)模塊內(nèi)的所需單元操作（包括氧化、凝結(jié)、沉淀、絮凝以及消毒）依賴于 PH，所以調(diào)節(jié)模塊有利地包括：pH調(diào)節(jié)裝置，用于根據(jù)需要投放酸或堿（更典型，因為需要 堿性條件）以提供通常在堿性范圍中的目標pH。pH校正化學品有利地可以包括氫氧化鈉 和熟石灰。通常較少地，可能需要PH校正化學品如硫酸和鹽酸。所有這些提到的化學品都 是相對便宜的試劑。另外，可以規(guī)定，為了消毒在適當PH條件下引入消毒劑（例如方便地 呈二氧化氯形式的氯）以防止所述的方法和設(shè)備中的細菌生長和礦泥的形成。
[0019] 有時可能需要將附加化學品引入到調(diào)節(jié)模塊中。這樣的化學品可以包括常見水處 理化學品：混凝劑金屬鹽、聚合物和其他絮凝劑、消毒劑（例如次氯酸鈉和二氧化氯）。所 使用的化學品的范圍以及所使用的化學品投放單元的數(shù)目（一些單元可以投放與另一化 學品混合的多于一種的化學品）隨待處理的水的總體過程執(zhí)行以及物化形態(tài)而改變。即， 如果待被處理的水的形態(tài)或性質(zhì)需要，則可以只需要一些試劑。例如，具有低懸浮固體含量 的水可能不需引入復雜的絮凝劑。
[0020] 然而，實現(xiàn)飲用水標準所必需的氧化過程和澄清過程不在調(diào)節(jié)模塊中完成。預計 必需使水在經(jīng)由水輸送線連接的適當模塊中經(jīng)受進一步大量氧化和澄清或者過濾。
[0021] 為此，所述方法和設(shè)備應(yīng)包括另外的催化氧化模塊和過濾模塊。催化氧化模塊和 過濾模塊雖然相互連接，但是在所述方法和設(shè)備中可以形成單獨的模塊。更方便地，所述方 法和設(shè)備包括使氧化過程和過濾過程集成的單個模塊。這簡化了工藝流程并且降低了根據(jù) 上述水處理方法操作的水處理廠的資本成本和運營成本。
[0022] 催化氧化和過濾模塊（該術(shù)語應(yīng)該被理解為結(jié)合了催化氧化和過濾功能二者的 單個這樣的模塊，或者針對每個單元操作的單獨的催化氧化模塊和過濾模塊）包括粒料的 床，通常為固定床的形式。選擇粒料（其可以包括粒料的混合物）來提供催化氧化和過濾 功能。實際上，粒料形成催化過濾器。優(yōu)選的粒料是金屬氧化物催化劑，例如，特別優(yōu)選的 是錳氧化物催化劑，其具有促進元素與在調(diào)節(jié)模塊中所使用的鐵鹽、鋁鹽和錳鹽進行氧化 和共沉淀的功能。這樣的金屬氧化物方便地沉積在不同載體上，即，被不同載體所負載，所 述載體包括硅砂、石榴石和沸石。另一類催化粒料通過在具有大表面積的各種顆粒基材上 沉積貴金屬來獲得。例如，金或鉑可以沉積在粒狀碳上。粒料的選擇可以取決于所需的催 化效率，即，處理具有特定物理和化學特性的水流所必需的催化活性和氧化的程度。
[0023] 粒料的粒徑應(yīng)該被優(yōu)化從而為促進催化氧化反應(yīng)以及過濾能力提供表面積。重要 的是，在氧化和過濾模塊中形成的共沉淀物以及來自調(diào)節(jié)模塊中的任何攜帶沉淀物或絮狀 物在所述方法和設(shè)備的這一階段被去除。
[0024] 可以選擇床深度和縱橫比（在圓形槽的情況下，為高度比直徑，或者高度比寬度、 高度比其他橫向維度）來實現(xiàn)必要程度的催化氧化和過濾。
[0025] 如果只是偶爾需要，可以向催化氧化和過濾模塊引入氧化劑，特別是強氧化劑如 過氧化氫，以促進特別是有機物以及在水中仍然存在的任何元素的催化高級氧化和沉淀。 通過任意這樣的氧化劑的氧化是由如上所述的粒料催化劑催化的。使用多種金屬鹽可以觀 察到芬頓反應(yīng)和芬頓類反應(yīng)。如果存在鐵鹽，則這樣的反應(yīng)可以根據(jù)以下芬頓反應(yīng)方案進 行，所述芬頓反應(yīng)方案說明了參與催化氧化和催化高級氧化的反應(yīng)性自由基的生成：
[0026] Fe2++H202- > Fe3++OH°+〇r
[0027] 0H°+H202- > H02°+H20
[0028] Fe3++H02°_〉Fe 2++H++02
[0029] Fe2++H02°_〉F e3++H02
[0030] Fe2++H0°- > Fe3++0F
[0031] 一些其他金屬可以提供類似的反應(yīng)性自由基生成。錳是一個實例。對于這樣的合 適金屬，可以用Mn或M來替換以上方案中的Fe。
[0032] 高度反應(yīng)性羥基（比臭氧強的氧化劑）和鐵?；蚱渌饘僮杂苫诖呋呒壯?化中特別起作用以將有機材料降解或礦化。在礦化的情況下，有機材料被降解成二氧化碳、 鹽和無機酸。病原體的礦化也會致使消毒，但是通常仍需要消毒劑。這樣的催化高級氧化 通常不必去除金屬。
[0033] 根據(jù)需要，如上所述的這類氧化劑也可以與另外任意所需試劑（特別是金屬鹽催 化劑或PH校正化學品）一起投放到調(diào)節(jié)模塊中或使調(diào)節(jié)模塊與催化氧化和過濾模塊互連 的線路中，如果不需要也可以潛在地替代消毒劑。
[0034] 所述方法和設(shè)備需要水輸送裝置以將水從調(diào)節(jié)模塊傳送至催化氧化模塊。雖然這 可能會通過重力進行，但可能需要至少一個泵來用于調(diào)節(jié)模塊與催化氧化模塊之間的水輸 送。泵的選擇應(yīng)該避免絮狀物和共沉淀物的剪切干擾到必需的過濾的程度以使來自催化 氧化和過濾模塊中的水的這些絮狀物/共沉淀物滿足飲用水標準。螺桿泵（progressive cavity pump)可能是特別合適的。
[0035] 有利地將來自調(diào)節(jié)模塊的水以受控速率泵送通過催化氧化和過濾模塊。這允許更 有效的催化氧化和過濾。
[0036] 調(diào)節(jié)模塊或催化氧化和過濾模塊均可以執(zhí)行除上述之外的單元操作。例如，調(diào)節(jié) 模塊可以被配置成進行水軟化。
[0037] 在所述方法和設(shè)備中處理的原水可以來自初級源（例如地下水）或已經(jīng)經(jīng)由初級 處理去除大型固體、油脂和重質(zhì)石油烴的經(jīng)處理過的水，為了這些目的，使用本領(lǐng)域那些技 術(shù)人員已知的專業(yè)設(shè)備用于上述去除處理。原水可以含有高水平的重金屬。
[0038] 經(jīng)過調(diào)節(jié)模塊以及催化氧化和過濾模塊兩者中的水處理之后，可獲得產(chǎn)品飲用水 以供應(yīng)給用戶?？梢詫⑦@樣的水儲存在產(chǎn)品水儲存容器中。
[0039] 調(diào)節(jié)模塊以及催化氧化和過濾模塊中的每一模塊均需要使單元操作在包括于各 模塊內(nèi)的容器（典型地，槽）中進行。應(yīng)該使用盡可能少的槽以降低成本。
[0040] 對于許多應(yīng)用，在各模塊中有單個容器（方便地，槽）便足夠了。一些應(yīng)用可能在 各模塊中需要兩個容器。
[0041] 如果調(diào)節(jié)模塊包括多個容器或槽，則可以使一個槽經(jīng)受通風（通過空氣或另外氣 體）并且使第二槽經(jīng)受充氧（通過氧氣或富氧氣體）以使得能夠進行更復雜的處理方案。 [0042] 催化氧化和過濾模塊可以包括多個容器或槽以用于在原水中存在高的懸浮固體 含量（或者由于催化氧化而引起）的應(yīng)用。在這樣的情況下，第一過濾槽可以包括僅執(zhí)行 過濾的過濾床，第二槽或后續(xù)槽還執(zhí)行催化氧化?；蛘?，在催化氧化和過濾模塊中的所有槽 都可以執(zhí)行催化氧化和過濾兩者。槽之間粒料可以具有不同的精度（resolution)(即，粒 徑分布，中值粒度）。如果使用兩個或更多個槽，則第一槽可以具有精度比在第二槽和任何 后續(xù)槽中使用的粒料更粗的過濾床。
[0043] 可以采用模塊構(gòu)造法用于本發(fā)明的水處理設(shè)備，在水處理能力放大時以串聯(lián)或并 聯(lián)的方式添加另外的容器。申請人的研宄表明：使用一個或兩個容器可以將水處理至飲用 標準，雖然這將具體取決于處理能力和將金屬鹽和另外試劑投入調(diào)節(jié)模塊中的速率。對于 給定的水處理能力，所使用的容器越少，根據(jù)本發(fā)明的方法和設(shè)備所構(gòu)造和運行的水處理 廠將越成本有效。
[0044] 容器（典型地，槽）可以設(shè)置為用于再循環(huán)至本身或再循環(huán)至同一模塊或不同模 塊中的另外槽中。也就是說，容器可以以間歇或者以連續(xù)模式操作?？梢员O(jiān)控槽水位并且 所實施的處理方法取決于槽水位，一些過程僅在槽基本充滿的情況下進行。
[0045]調(diào)節(jié)模塊中所使用的一個或更多個槽可以被設(shè)置有用于將水導向催化氧化和過 濾模塊的溢流布置。
[0046] 出于衛(wèi)生的原因，可以將一個或更多個調(diào)節(jié)槽包封，但這不像需要用于加壓氧化 的加壓的情況那樣是強制性的。催化氧化和過濾模塊中所使用的一個或更多個槽是包封的 并且通常在催化過濾床上方包封出頂部空間?？梢园ǚ峙淦饕詫⑺峙湓诖呋^濾床的 表面上以使串槽的可能性或空隙度（voidage)最小化。
[0047] 預期所述方法和設(shè)備不適用于脫鹽操作（即，去除待處理的水中的可溶鹽一一如 果存在的話）。脫鹽包括例如去除氯化物，尤其是從鹽水（通常是在一些偏遠地區(qū)中僅有