专利名称：一种水净化工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及水处理领域，具体的说涉及一种水特别是饮用水的净化处理 背景技术随着工农业的发展，我国饮用水源已受到非常严重的污染，监测表明，约63%的城市河段受到中度或严重污染，97%的城市地下水受到不同程度的污 染。而目前我国自来水厂99%以上仍采用混凝一沉淀一过滤的常规处理工艺， 这种传统工艺以去除水中浊度、悬浮物、胶体、色度等为目的，对水中的有 机物尤其是溶解性有机物去除能力很低。而且在氯化消毒过程中，氯和水中 的有机物反应产生三卤甲垸(THMs)和其它卤化副产物，如卤乙酸、卤乙腈、三氯丙酮、氯酚等等，这些卤代有机化合物中有许多是致癌物或诱变剂，且 在较高浓度时有毒性。在这种情况下，改革水厂的传统工艺，增加必要的预处理或深度处理工 艺以满足日益恶化的源水水质和人们对饮用水水质要求的日益提高是十分必 要的。而膜技术以其自身的优越性(比如说其占地面积小，运行稳定，受水质 波动影响小，易于和其他水处理工艺形成联用工艺等)而受到了各国的高度 重视，被美国环保总局推荐为受污染水源水、消毒副产物控制的最佳技术之 一。同时膜技术也被誉为"21世纪的水处理技术"。所以应用膜技术对我国目前饮用水处理工艺进行改革已显得刻不容缓。 发明内容本发明的目的是针对高浊度，高有机物，高铁、锰污染的饮用水源，利 用膜工艺在其浊度及病源微生物去除方面的优势，采取了预臭氧化，常规混凝沉淀及微滤的组合工艺进行水处理。本发明的目的可以通过以下措施达到一种水净化工艺，先将水用臭氧进行预氧化，然后将预氧化过的水在混 凝池中进行混凝，混凝后的水经沉淀后通过微孔滤膜过滤，出水。如果原水中有机物含量较高时，在混凝池的前端投加5~20mg/L的粉末 活性炭，投加量可根据原水水质的变化而变动。在臭氧预氧化过程中，预氧化时间为5~10分钟，臭氧投加量为 0.5~2.0mg/L;预氧化过程完成后的水通入混凝池前端，为了防止臭氧对后续 膜的氧化，接触塔出水的臭氧浓度在0.1mg/L以下。混凝池中所用的混凝剂选用水厂常用混凝剂，优选硫酸铝、聚合氯化铝、 聚合硫酸铝、氯化铁或聚合氯化铁中的一种，混凝剂的投加量为5~40mg/L， 预臭氧之后的混凝工艺可以有效地减轻膜的污染，提高膜的使用寿命。上述的微孔滤膜选用平板膜或中空纤维微滤膜，滤膜的平均孔径在 0.05 0.1nm之间，优选PVDF (聚偏氟乙烯)的平板膜或中空纤维微滤膜， 最优选PVDF的中空纤维滤膜。本发明的出水即达到《生活饮用水卫生标准》，如再经过常规消毒步骤即 可更加安全的直接饮用，其中消毒工艺可根据工程性质及输送管网的规模， 选择常规加氯消毒，二氧化氯消毒或臭氧消毒工艺中的一种。本发明特别适用于饮用水和污染地表水，优选受污染的地表水源水的处 理，尤其适用于受污染的地表水源水的饮用水净化工艺。污染地表水源经过 本方法处理后，出水可达到国家卫生部即将颁布的最新《生活饮用水卫生标 准》(GB5749-2005)。本发明涉及预臭氧接触塔、(粉末活性炭)、混凝沉淀及微滤等净化工艺， 首先原水经过预臭氧化后将水中的溶解性铁锰氧化为金属氧化物，而且预臭 氧起到一定的助凝作用，可以有效提高后续混凝沉淀效果，减轻膜的污染； 再经过混凝沉淀工艺之后，可以去除水中的悬浮物，胶体和大分子有机物； 之后经过微滤膜过滤后进一步去除悬浮物，胶体及微生物，最后膜出水经消毒后可作为饮用水使用。如果有机物含量较高，还可以在混凝池的前端投加 一定量的粉末活性炭，这样可以有效地提高有机物的去除效果，而且投加的 粉末活性炭可以在沉淀池中处理去除，不会造成后续微滤膜的污染。最后出 水可以达到最新的国家饮用水标准。粉末活性炭投加在混凝池的前端，可以将系统有机物的去除率提高10% 20%，投加量可根据原水水质的变化而变动。经过试验研究发现，臭氧预氧化可以在较短的接触时间内降解水中的天 然有机物，氧化溶解态铁、锰为金属氧化物，而且臭氧化可使胶体脱稳聚集 有利于后续混凝沉淀工艺。因为水源污染较为严重，所以采取预臭氧化工艺不仅可以提高整个工艺的处理效率而且更主要的是预臭氧工艺减轻了后续微 滤膜过滤单元的负荷，有利于减轻膜的污染。接下来，经预臭氧后的水进入混凝沉淀反应池，混凝剂可以采用水厂常 规混凝剂，如硫酸铝，氯化铁等，主要去除水中了水中的悬浮物质，胶体及 大分子有机物，经过沉淀之后，有机物的去除率在40%左右。当原水有机物 含量较高(>6mg/L)，可以在混凝池中投加5 20mg/L粉末活性炭，活性炭对 水中的小分子有机物有着较好的吸附作用，可以将有机物的去除率提高 10%~20%。最后沉淀池出水进入孔径为0.05-0.lpm ，优选O.ltai的PVDF中空纤 维微滤膜组件，因为PVDF微滤膜具有良好的抗氧化性和耐污染性，尤其适 用于高浊、高有机物的水源水，源水经过其组件过滤之后出水浊度在0.1NTU 以下，最终有机物的去除率在50~60%左右，出水C0DMn在3mg/L以下，铁、 锰平均都在0.05mg/L左右。可以满足饮用水水质标准。因为微滤膜对细菌、大肠杆菌等微生物有着良好的去除作用，所以可以 减小后续消毒剂的投加量，即经济又有利于人体健康，保证了饮用水的安全性。本发明的优点在于 1.本发明采取预臭氧工艺，可以提高铁、锰的去除率，而且臭氧氧化速度快， 所需接触时间短，氧化彻底，防止金属水合物沉淀效果不佳对微滤膜造成的污染。2. 本发明根据原水水质情况，针对水质恶化，出水有机物可能无法达标的情 况，可以投加粉末活性炭提高有机物的去除率，而且活性炭的投加量可以 根据原水水质情况而变动。所以粉末活性炭投加单元作为救急工艺，操作 简单方便，而且还有效的保证了出水水质。3. 本发明终端采取耐氧化中空纤维微滤膜工艺，其适应性强，安全性高，而 且设备紧凑，又因为微滤膜对微生物和细菌优异的去除效能，所以后续消 毒剂投加量可以大幅度减少，既有益于人体健康又减少了运行费用。4. 采用此组合工艺对现有自来水厂改造时，可以充分利用水厂现有的混凝沉 淀装置，而且粉末活性炭直接投加在混凝池中，所以只需要增加臭氧发生 接触装置和微滤膜分离装置就可以解决问题，所以改建投资较少，工程量5. 本发明出水安全性高，工艺占地面积小，操作管理方便，可以广泛适用于 水源受到有机物，氨氮，铁、锰污染的小型饮用水处理工程。
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1首先构建臭氧发生装置、臭氧接触塔、粉末活性炭投加装置、机械混凝 池、斜管沉淀池、PVDF中空纤维微滤装置。污染水源水的CODMn (水污染指标CODMn是指单位水体中还原性物质 在规定条件下被氧化时消耗氧化剂(K2Mn04)的量，它常被作为反映水体受还 原性物质污染程度的综合指标，是水体污染的常规监测指标和重要的污染控 制指标)在6mg/L左右，浊度在20 80NTU，而且水中铁锰含量较高。源水 经臭氧预氧化(臭氧的浓度在0.5 1.5mg/L) 5分钟后，进入混凝沉淀单元， 采用硫酸铝作为混凝剂，混凝剂的投加量在15 20mg/L左右；经过混凝沉淀 单元后，再经过孔径O.lpm的微滤膜过滤后出水水质可以满足国家的饮用水 标准。整个工艺的净水效果如表1所示。表l微滤膜组合工艺净水效果(水温20°C)项目水源水混凝沉淀出水膜出水总去除率浊度(NTU)4020.199.8%CODm (mg/L)6.03.850%Fe (mg/L)1.80.490.0497.8%Mn (mg/L)0.20.150.0670%实施例2除了在混凝池前端投加20mg/L的粉末活性炭，臭氧预氧化时间10分钟 (臭氧的浓度在1.5~2.0mg/L)，釆用聚合氯化铝作为混凝剂，混凝剂的投加 量在5~10mg/L左右，采用0.05pm孔径的PVDF平板膜外，其他条件基本与 实例1相同。试验结果表明，最终COD^的去除率可在60。/。左右，和实例l 相比可以有效提高有机物的去除率，所以在水源水质恶化时期，可作为救急 工艺使用。最终出水也完全可以满足国家的饮用水水质标准。实施例3除了在混凝池前端同时投加10mg/L的粉末活性炭外，其他条件基本与 实例1相同。试验结果如表2所示。可以看出当水源水水质出现恶化，CODMn 在7mg/L以上时，投加了 10mg/L的粉末活性炭后，最终出水CODMn的去除 率可在60%以上，完全可以满足国家的饮用水标准。和实例l相比投加粉末 活性炭可以有效提高有机物的去除率，减轻了微滤膜的污染负荷，延长了膜 的化学清洗周期，所以在水源水质恶化时期，可作为救急工艺使用。表2投加粉末活性炭后微滤膜组和工艺净水效果(水温20°C )项目水源水混凝沉淀出水膜出水总去除率浊度(NTU)800.199.9%CODm (mg/L)7.33.52.8561%Fe (mg/L)2.00.400.0597.5%Mn (mg/L)0.250.150.0676%
权利要求
1. 一种水净化工艺，其特征在于先将水用臭氧进行预氧化，然后将预氧化过的水在混凝池中进行混凝，混凝后的水经沉淀后通过微孔滤膜过滤，出水。
2、 根据权利要求1所述的水净化工艺，其特征在于水中有机物含量较高 时，在混凝池的前端投加5~20mg/L的粉末活性炭。
3、 根据权利要求1所述的水净化工艺，其特征在于出水达到国家卫生部 的《生活饮用水卫生标准》。
4、 根据权利要求1所述的水净化工艺，其特征在于臭氧预氧化过程中， 预氧化时间为5~10分钟，臭氧投加量为0.5 2.0mg/L。
5、 根据权利要求4所述的水净化工艺，其特征在于预氧化过程完成后的 水通入混凝池前端，其中臭氧浓度在0.1mg/L以下。
6、 根据权利要求1所述的水净化工艺，其特征在于混凝池中所用的混凝 剂为硫酸铝、聚合氯化铝、聚合硫酸铝、氯化铁或聚合氯化铁，混凝剂的投 加量为5~40mg/L。
7、 根据权利要求1所述的水净化工艺，其特征在于所述的微孔滤膜选用 平板膜或中空纤维微滤膜，滤膜的平均孔径在0.05~0.1|am之间。
8、 根据权利要求7所述的水净化工艺，其特征在于所述的微孔滤膜选自 PVDF的中空纤维微滤膜或平板膜。
全文摘要
本发明涉及一种水净化工艺，先将水用臭氧进行预氧化，然后将预氧化过的水进行混凝沉淀，最后将沉淀过的水通过微孔滤膜过滤，出水消毒。本发明可以提高铁、锰的去除率，采取耐氧化中空纤维微滤膜工艺，其适应性强，安全性高，而且设备紧凑，具有优异的对微生物和细菌去除性能，还有效的保证了出水水质。
文档编号C02F9/00GK101224928SQ20071001935
公开日2008年7月23日 申请日期2007年1月17日 优先权日2007年1月17日
发明者春 常, 杨瑜芳, 池田啓一, 董秉直, 高乃云 申请人:东丽纤维研究所(中国)有限公司;东丽株式会社;同济大学