去除有機(jī)物的過(guò)濾器及方法以及超純水制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水處理設(shè)備，特別涉及一種去除有機(jī)物的過(guò)濾器及方法以及超純水制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]為了充分利用能源和節(jié)約水資源，市政污水處理后的再生水成為許多工業(yè)及工藝用水水源。同時(shí)由于環(huán)境污染的加劇，個(gè)別地表水水源也受到污染富營(yíng)養(yǎng)化，以上水源作為工業(yè)及工藝用水水源均面臨同一個(gè)問(wèn)題，水中有機(jī)污染物超標(biāo)。其特點(diǎn)在于溶解性有機(jī)物增多，它們的有機(jī)污染物含量低于污水處理廠的排放標(biāo)準(zhǔn)，但又高于城市自來(lái)水中有機(jī)污染物含量標(biāo)準(zhǔn)。
[0003]目前對(duì)于地表水的有機(jī)污染物的處理方法是采用曝氣、過(guò)濾、活性炭吸附、化學(xué)藥劑等方式進(jìn)行去除。常規(guī)的混凝、沉淀、過(guò)濾消毒對(duì)常規(guī)處理的對(duì)象主要是水中的懸浮物、膠體雜質(zhì)和細(xì)菌。對(duì)將常規(guī)處理工藝不能有效去除的污染物或DBPs的前驅(qū)物進(jìn)行深度處理加以去除，以提高和保證水質(zhì)。而對(duì)于城市再生水則只能通過(guò)深度處理如臭氧氧化、臭氧/活性炭、紫外線等方式去除。對(duì)于采用再生水或微污染水作為水源的工業(yè)或工藝水制備過(guò)程來(lái)說(shuō)，一般采用預(yù)處理一一超濾一一反滲透一一EDI的全膜法工藝流程，雖然全膜法存在設(shè)備占地小、自動(dòng)化程度高、運(yùn)行操作簡(jiǎn)單、無(wú)酸堿使用化學(xué)藥品用量小無(wú)污染物排放等優(yōu)點(diǎn)，但仍無(wú)法有效去除水中微量可溶性有機(jī)污染物。有機(jī)污染物的存在對(duì)設(shè)備的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行和產(chǎn)水水質(zhì)造成的嚴(yán)重的后果，導(dǎo)致反滲透膜的有機(jī)物污染和微生物污堵，運(yùn)行壓力增大、產(chǎn)水量下降不得不進(jìn)行化學(xué)清洗，而頻繁的化學(xué)清洗導(dǎo)致反滲透膜的脫鹽率降低。當(dāng)反滲透膜降低到一定程度就不得不提前更換反滲透膜，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。而edi模塊受到有機(jī)物污染則造成模塊內(nèi)離子交換樹脂的交換容量降低，脫硅效率下降，模塊內(nèi)電阻增大，操作電壓增高，運(yùn)行電流降低。模塊進(jìn)出口壓差增大，流量降低。而氯化鈉溶液的清洗可以恢復(fù)被污堵的離子交換樹脂，但無(wú)法全部去除有機(jī)污染物，而在堿性條件下降解的微生物及其分泌物轉(zhuǎn)化為小分子有機(jī)污染物被離子交換樹脂吸附仍無(wú)法去除。清洗的結(jié)果是模塊的運(yùn)行壓差降低、產(chǎn)水流量提高，但模塊的運(yùn)行電壓仍維持高位，模塊內(nèi)電阻沒(méi)有降低。因此有必要在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中對(duì)微量有機(jī)污染物進(jìn)行去除。對(duì)于反滲透膜的有機(jī)物及微生物污染的常見的方式是采用非氧化性殺菌劑來(lái)防止微生物污染及其造成的污堵，必要時(shí)進(jìn)行化學(xué)清洗，由于微生物的抗藥性因此持續(xù)的周期短則一周長(zhǎng)則一到兩個(gè)月，一般在20天左右。而反滲透對(duì)非電解質(zhì)的有機(jī)污染物無(wú)去除作用，部分有機(jī)污染物不可避免的進(jìn)入下一單元EDI影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。而對(duì)于EDI系統(tǒng)，可采用酸洗、氯化鈉清洗、0.04%的過(guò)氧乙酸消毒等措施處理，但若氧化劑控制不當(dāng)可能造成離子交換樹脂、膜的不可逆氧化導(dǎo)致設(shè)備損壞。同時(shí)應(yīng)當(dāng)指出以上措施均屬事后補(bǔ)救措施而非預(yù)防措施。
[0004]對(duì)于在半導(dǎo)體工藝的超純水制備過(guò)程中采用臭氧氧化和紫外線降解去除水中微量有機(jī)污染物(T0C)，除了設(shè)備價(jià)格高運(yùn)行費(fèi)用高的問(wèn)題之外，臭氧也可能由于臭氧劑量問(wèn)題造成離子交換樹脂、膜的氧化。同樣紫外線降解，由于在180納米的紫外線條件下水中可能產(chǎn)生臭氧也可能造成離子交換樹脂、膜的氧化。因此有必要全膜法系統(tǒng)中選用必要的工藝和設(shè)備在有機(jī)污染物進(jìn)入反滲透膜/EDI模塊之前進(jìn)行去除。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種去除有機(jī)物的過(guò)濾器及方法以及超純水制備方法，要解決制水系統(tǒng)中的有機(jī)污染物會(huì)對(duì)反滲透膜、EDI模塊的污染，減少設(shè)備的使用壽命的技術(shù)問(wèn)題；并解決設(shè)備價(jià)格高運(yùn)行費(fèi)用高的問(wèn)題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，在本發(fā)明的第一方面公開了一種去除有機(jī)物的過(guò)濾器，包括過(guò)濾器罐體，罐體上部設(shè)有進(jìn)水管；所述罐體下部設(shè)有下封頭；在罐體內(nèi)下多孔板上安裝有至少兩根微濾濾芯，所述微濾濾芯上部通過(guò)濾芯緊固螺母與上多孔板固定，下部通過(guò)濾芯接頭與下多孔板固定，出水管位于下封頭內(nèi)；法蘭用于固定下多孔板；微濾濾芯與微濾濾芯、微濾濾芯與過(guò)濾器罐體之間填充有陰離子交換樹脂床層；上人孔與下人孔分別設(shè)于過(guò)濾器罐體的上部與下部，用于裝入與卸下樹脂。
[0007]進(jìn)一步地，所述微濾濾芯是耐堿腐蝕的PP噴熔濾芯或線繞濾芯；所述微濾濾芯上部裝有濾芯護(hù)管，濾芯護(hù)管的長(zhǎng)度為微濾濾芯長(zhǎng)度的一半；所述陰離子交換樹脂床層填充為強(qiáng)堿性陰樹脂；陰離子交換樹脂床層的高度為65%?75%的微濾濾芯高度。
[0008]進(jìn)一步地，在濾芯護(hù)管的上部設(shè)有濾芯限位盤，濾芯限位盤由下部的限位盤支架承托。
[0009]進(jìn)一步地，過(guò)濾器罐體設(shè)有一個(gè)或多個(gè)進(jìn)水管，每個(gè)進(jìn)水管在殼體內(nèi)側(cè)連接有布水管，進(jìn)水管下部設(shè)有折流擋板；在出水管附近設(shè)有出口管擋板。
[0010]進(jìn)一步地，所述罐體的底部設(shè)有支腿。
[0011]在本發(fā)明的第二方面公開了一種去除有機(jī)物的方法，其采用本發(fā)明第一方面所述的去除有機(jī)物的過(guò)濾器，包括步驟:(1)采用強(qiáng)堿性陰離子樹脂吸附；(2)再微濾濾芯過(guò)濾；(3)然后用堿性洗脫液對(duì)陰離子樹脂洗脫，首先一個(gè)到兩個(gè)的清洗液床層以不超過(guò)兩個(gè)床層體積/小時(shí)沖洗，然后一個(gè)床層體積的清洗液以相同的流速進(jìn)入床層并可以浸泡8小時(shí)或過(guò)夜；浸泡完畢后面一到兩個(gè)床層的清洗液流速如前，沖洗完畢后以反滲透出水沖洗；至出水PH值符合下一步進(jìn)水要求后設(shè)備轉(zhuǎn)入工作階段。
[0012]進(jìn)一步地，所述強(qiáng)堿性陰離子樹脂為丙烯酸系或苯乙烯系；所述微濾濾芯是耐堿腐蝕的PP噴熔濾芯或線繞濾芯。
[0013]進(jìn)一步地，洗脫液為質(zhì)量百分含量為5%?15%的氯化鈉、質(zhì)量百分含量為2%?5%的氫氧化鈉與質(zhì)量百分含量為5%?10%的硝酸鈉；洗脫液的清洗溫度為30°C?35°C;洗脫液的耗量為陰尚子樹脂體積的3?5倍。
[0014]在本發(fā)明的第三方面公開了一種超純水的制備方法，包括下列步驟:
(1)將原水通過(guò)機(jī)械過(guò)濾和活性炭過(guò)濾的方法進(jìn)行預(yù)處理；
(2)將預(yù)處理后的產(chǎn)水進(jìn)行反滲透膜過(guò)濾，這樣可濾除95%以上的電解質(zhì)和大分子化合物；
(3)連續(xù)電除鹽技術(shù)(EDI):采用本發(fā)明第一方面所述的去除有機(jī)物的過(guò)濾器；
(4)經(jīng)波長(zhǎng)為180nm-254nm的紫外線消解去除小分子有機(jī)化合物；
(5)采用混合離子交換床中拋光樹脂處理步驟(4)得到的產(chǎn)物以去除水中的離子。
[0015](6)最后采用0.2 μ m濾膜過(guò)濾，使得水中顆粒物的粒徑小于0.2 μ m。
[0016]在本發(fā)明的第四方面公開了一種去除有機(jī)物的過(guò)濾系統(tǒng)，包括本發(fā)明第一方面所述的過(guò)濾器，所述過(guò)濾器的進(jìn)水口與進(jìn)水管連接，進(jìn)水管上串聯(lián)有閥門K2_門1(2與進(jìn)水口之間的管路上并聯(lián)一個(gè)洗脫分支，洗脫分支的管路上連有閥門K3，洗脫分支的管路另一端與洗脫水箱連通；洗脫水箱的出水管與清洗栗的進(jìn)水口連接，清洗栗的出水口經(jīng)串連有閥門K5的洗脫進(jìn)水管路與過(guò)濾器22的出水管路并連，清洗栗的出水口與洗脫水箱的進(jìn)水管連接；
過(guò)濾器的出水管路與閥門Κ4、1(6和TOC檢測(cè)儀表連接，過(guò)濾器的出水管路還在閥門K4的出水一側(cè)并聯(lián)一沖洗分支，沖洗分支的管路上連有閥門1、K7，沖洗管路的另一端與洗脫水箱的進(jìn)水管連接。
[0017]水首先從過(guò)濾器進(jìn)口經(jīng)過(guò)布水管進(jìn)入過(guò)濾器，由于陰樹脂床層的阻力小于PP濾芯和線纏繞濾芯，水大部分從陰樹脂床層上部穿過(guò)，這樣大部分有機(jī)物被吸附，而后水穿過(guò)濾芯通過(guò)過(guò)濾器底部的出口排出；由于濾芯上部的過(guò)水部分被保護(hù)套管封閉，因此只有很少的水未經(jīng)樹脂處理而直接排出過(guò)濾器。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下特點(diǎn)和有益效果:
本發(fā)明運(yùn)用強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂對(duì)有機(jī)污染物的吸附作用和微濾的共同作用，能夠有效去除水中的各種腐殖酸、富里酸、木質(zhì)素、單寧酸等有機(jī)污染物，從而達(dá)到去除水中有機(jī)污染物的目的。
[0019]采用氯化鈉溶液可以對(duì)樹脂進(jìn)行洗脫，從而可以重復(fù)利用樹脂的吸附作用達(dá)到去除有機(jī)污染物的目的；從而將制水系統(tǒng)中的有機(jī)污染物去除，避免對(duì)反滲透膜、edi模塊的污染，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。同時(shí)可以用舊的陰樹脂裝填除有機(jī)物過(guò)濾器，進(jìn)一步降低設(shè)備的運(yùn)行成本。同時(shí)微濾濾芯的采用可以阻擋破碎的陰樹脂及其他顆粒污染物進(jìn)入后續(xù)水處理設(shè)備，也可以代替精密過(guò)濾器使用。
[0020]該設(shè)備采用陰樹脂吸附與微濾相結(jié)合的一體化設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化了設(shè)備結(jié)構(gòu)、縮小了設(shè)備體積，同時(shí)也使設(shè)備的自控變得簡(jiǎn)單和容易。
【附圖說(shuō)明】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0022]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的用于去除有機(jī)物的過(guò)濾器的俯視圖；
圖3是本發(fā)明的進(jìn)水管的布水管的放大圖；
圖4是本發(fā)明的工藝流程圖。
[0023]附圖標(biāo)記:1 一過(guò)濾器罐體、2 —上多孔板、3 —下封頭、4 一法蘭、5 —支腿、6 —下多孔板、7 —出水管、8 —進(jìn)水管、9 一布水管、10 —折流擋板、11-微濾濾芯、12-下部濾芯接頭、13-濾芯限位盤、14-濾芯護(hù)管、15-陰樹脂床層、16-上人孔(陰樹脂裝填口)、17_下人孔(陰樹脂卸料孔)、18-濾芯緊固螺母、19-限位盤支架、20-出口管擋板、21-密封膠墊。
【具體實(shí)施方式】
[0024]如圖1所示，本發(fā)明的用于去除有機(jī)物過(guò)濾器，包括過(guò)濾器罐體I和在殼體內(nèi)上多孔板2和下多孔板6之間安裝的至少一根濾芯11，殼體有下封頭3、進(jìn)水管8、出水管7和上人孔(樹脂裝填口)16、下人孔(樹脂卸料口)17。下封頭3在出水口側(cè)有出口管擋板20，防止氯化鈉溶液反洗時(shí)對(duì)濾芯的沖擊。進(jìn)水管8在設(shè)備罐體內(nèi)與布水管9連接，布水管9為不銹鋼V型繞絲結(jié)構(gòu)，間隙為0.2mm?0.25mm，布水管9下部為折流檔板10，避免水流對(duì)濾芯和樹脂的沖擊，同時(shí)防止反洗時(shí)陰樹脂逃逸流出。濾芯11上部通過(guò)緊固螺母18與上多孔板2固定，下部通過(guò)濾芯接頭12與多孔板6固定。為避免濾芯短路和竄水，在濾芯11的上部裝有濾芯護(hù)管14，其長(zhǎng)度為濾芯高度的50%。濾芯11上部與上多孔板2、緊固螺母18與上多孔板2之間采用密封膠墊21密封，密封墊的材質(zhì)為硅橡膠或其他那堿性腐蝕橡膠。在濾芯11和罐體I之間裝填有堿性陰離子交換樹脂，樹脂的高度為65%?75%的濾芯11高度。
[0025]若采用丙烯酸系強(qiáng)堿性陰樹脂其有機(jī)物的去除率96%優(yōu)于苯乙烯系大孔強(qiáng)堿性樹脂的去除率72%，丙烯酸系樹脂的使用溫度小于35°C，苯乙烯系大孔強(qiáng)堿性樹脂的使用溫度小于35°C。由于強(qiáng)堿性陰樹脂對(duì)有機(jī)物的吸附容量大，每升樹脂可去除20g?30g有機(jī)物(以CODm^ mgO 2/L為單位)。
[0026]所述的陰樹脂吸附有機(jī)物飽和后可以采用氯化鈉溶液浸泡循環(huán)反洗的方式對(duì)已吸附的有機(jī)污染物進(jìn)行再生和洗脫，洗脫后用反滲透水正洗至PH達(dá)標(biāo)后復(fù)用。
[002