专利名称：一种胶束强化超滤深度净水设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种净水设备，尤其涉及一种胶束强化超滤深度净水设备。
背景技术：
近几十年来，随着现代化工业特别是有机化工、石油化工、医药、杀虫剂以及除草 剂等生产工业的迅速发展，有机化合物的产量和种类与日俱增，目前已知的有机化合物已 经超过900万种，且每年以成千上万的速度在增加。据估计已有96000种有机物进入了人 类环境，严重威胁着有限的自然环境和人类健康，导致人类组织器官出现癌变、畸变以及突 变，甚至进入生物生殖细胞，破坏或者改变遗传物质，迫使人们从70年代开始关注水中的 有机物问题。改革开放以来，我国社会经济迅猛发展，人民生活水平不断提高，一方面人们对生 活用水的水质提出了更高的要求，另一方面我国水资源危机与水体污染日趋严重，人口密 集更加重了这一矛盾。目前，我国城镇地区以地表水为水源的给水处理工艺，多年来沿用混 凝、沉淀、过滤、氯消毒的传统工艺，实践证明传统工艺在应用过程中存在较大局限性。首 先，对微污染有机物去除效果不佳，传统的水处理工艺主要以去除水中悬浮及胶体物质为 主，并主要以净化出水的色度、浊度、细菌总数为控制指标，由于水源不断受到工业排污等 原因的污染，使得地表源水中对人体有害的微污染有机物的含量及种类大幅度增加，在这 种情况下，传统的混凝、沉淀、过滤工艺仅能去除少部分溶解性有机物，已不能满足人们对 饮用水水质的日益高标准要求；其次，传统工艺对有机物的去除不彻底及所采用的氯消毒， 使氯与腐殖酸等前驱物质反应生成具三致作用的卤代烃消毒副产物(DBPs)，其中三卤甲烷 (THMs)的危害尤为突出及普遍，并且使自来水带有明显的异臭味、氯酚味，霉腥味。我国对 全国饮用水的普查表明，仅有30%的饮用水水质符合卫生标准，有65%以上的人饮用受污 染的水。对长江中下游5个城市的源水和自来水应用Ames致突变试验结果表明，无论是源 水还是自来水均对TA98菌株有明显的致突变作用，且自来水的致突变性比源水强，自来水 中耗氧量、总有机碳(TOC)、氨氮等指标较先进国家水质指标高出许多，卤代烃含量时常超 过国家饮用水标准。由于传统地表水处理工艺的局限性，以去除地表原水中微污染有机物为主要目标 的饮用水深度净化技术得到了大量的应用与发展。常用的饮用水深度净化技术是以膜技术 为主导的膜法深度净化工艺，该工艺通常由预处理、反渗透或纳滤膜组合而成，工艺复杂， 投资及运行费用高。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种胶束强化超滤深度净水设备，通过 采用表面活性剂形成胶团将饮用水中小分子物质(如环境激素、卤代烃消毒副产物及铅、 锰等金属离子)吸附或溶解于其中，然后经超滤去除，该方法解决了现有传统技术中工艺 复杂、工艺流程长、费用高等缺点。[0006]本实用新型解决的技术问题所采用的技术方案提供一种胶束强化超滤深度净水 设备，包括原水箱，第一超滤膜组件和第二超滤膜组件，保安滤芯，贮水箱和投药箱，所述的 原水箱和投药箱通过蠕动泵连通，其中都装有搅拌器，所述的原水箱的出水口由阀门控制， 经过水泵、保安滤芯连通第一超滤膜组件和第二超滤膜组件，再经第四阀门接到贮水箱，所 述的第二超滤膜组件分别经第八阀门、第九阀门连接所述水泵的进水口和浓缩液排出口， 所述的第一超滤膜组件和第二超滤膜组件分别经第七阀门、第三阀门连接到反冲洗水箱的 进水口，所述反冲洗水箱的出水口由第二阀门控制连通水泵的进水口。所述的水泵和反冲洗水箱之间装有第一流量计，所述第一超滤膜组件和第二超滤 膜组件的净水出口装有第二流量计和第五阀门，浓缩液排出口装有第三流量计，第一超滤 膜组件和第二超滤膜组件之间由第六阀门控制连通。原理向水中投加一定量的表面活性剂，当其浓度大于临界胶束浓度时，就会形成胶团 (疏水基向内，亲水基向外)，如有机物的化学结构和性质与表面活性剂分子的疏水基相 似，根据相似相溶原理，这种有机物将溶解于胶团中，或有机物与表面活性剂的亲水基能形 成氢键，有机物也会从水中转移到胶团中，然后通过超滤将孔径较大的胶团分离去除，从而 水中的小分子有机物也得以去除。根据该机理所形成的去除饮用水中小分子环境激素类物质的工艺形式为受污染 饮用水一投加表面活性剂形成胶团一超滤。本实用新型采用表面活性剂形成胶团将水中小 分子有机物(如环境激素、卤代烃消毒副产物)吸附或溶解于其中，然后经超滤去除，用于 形成胶束的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠SDBS，其临界胶团浓度CMCsdbs = 1. 2mmol/L,当 浓度大于临界胶束浓度时就会形成胶团。有益效果(1)本实用新型的胶束强化超滤深度净水设备在一定范围内可以替代投资及运行 费用较高的纳滤或反渗透，工艺简单，投资及运行费用低；(2)本实用新型的胶束强化超滤深度净水设备可以有效去除饮用水中的的环境激 素、卤代烃消毒副产物等小分子物质，对饮用水中的TOC去除率达到55 63%，Fe2\Mn2+等 金属离子的去除率达到80 90% ；(3)本实用新型提出的胶束强化超滤深度净水设备，大大减轻了荷电超滤膜的污 染负荷，降低了膜污染发生的机率；(4)本实用新型所用的自主研制的聚醚醚酮和聚醚砜、聚醚醚酮和聚砜的共混荷 负电超滤膜，操作压力0. IMpa,由于荷电超滤膜表面活性层所带电荷的排斥作用，使得荷电 膜对阴离子胶团的分离行为不仅仅是基于孔径大小的物理截留过程，还包括电荷的静电吸 附和排斥作用。
图1是本实用新型设备的结构图。其中1-原水箱、2-搅拌器、3-第一阀门、4-第一流量计、5-第二阀门、6-反冲洗 水箱、7_第三阀门、8-第二流量计、9-第四阀门、10-第一超滤膜组件、11-第五阀门、12-第 二超滤膜组件、13-水泵，14-保安滤芯、15-第六阀门、16-第七阀门、17-贮水箱，18-投药箱，19-蠕动泵、20-第八阀门、21-第九阀门、22-第三流量计具体实施方式
如图1所示，一种胶束强化超滤深度净水设备，包括原水箱1，第一超滤膜组件10 和第二超滤膜组件12，保安滤芯14，贮水箱17和投药箱18，所述的原水箱1和投药箱18通 过蠕动泵19连通，其中都装有搅拌器2，所述的原水箱1的出水口由第一阀门3控制，经过 水泵13、保安滤芯14连通第一超滤膜组件10和第二超滤膜组件12，再经第四阀门9接到 贮水箱17，所述的第二超滤膜组件12分别经第八阀门20、第九阀门21连接所述水泵13的 进水口和浓缩液排出口，所述的第一超滤膜组件10和第二超滤膜组件12分别经第七阀门 16、第三阀门7连接到反冲洗水箱6的进水口，所述反冲洗水箱6的出水口由第二阀门5控 制连通水泵13的进水口。所述的水泵13和反冲洗水箱6之间装有第一流量计4，第一超 滤膜组件10和第二超滤膜组件12的净水出口装有第二流量计8和第五阀门11，所述浓缩 液排出口装有第三流量计22，第一超滤膜组件10和第二超滤膜组件12之间由第六阀门15 控制连通。实施例1待处理水经原水箱1由提升水泵13从水箱中抽吸，表面活性剂由蠕动泵19投加， 与原水在原水箱1中混合，混合时间为3 5min，抽吸出水通过保安滤芯14，再经过连接管 道进入超滤膜组件10、12，超滤膜透过水进入贮水箱17，浓缩液可经阀门20回流至加压水 泵13之前与进水混合再进入超滤膜装置进行处理，也可通过阀门21排出。实施例2试验原水来自实验室人工配水，壬基酚和双酚A两种环境激素物质作为去除目标 物，二者总浓度为50ug/L，待处理水经原水箱1由提升泵13从水箱中抽吸，将十二烷基苯磺 酸钠SDBS加入待处理水中(SDBS在待处理水中的终浓度为4mmol/L)，用转速为90rps的搅 拌器进行搅拌，形成胶束，形成胶束后的待处理水通过加压泵打入超滤膜组件，其中超滤膜 操作压力0. IMPa，超滤膜透过水进入贮水箱17，浓缩液可经阀门20回流至加压水泵13之 前与进水混合再进入超滤膜装置进行处理，也可通过阀门21排出。经过10个月的实践考察，发现整个系统运行良好，出水环境激素物质浓度 < 0. 5ug/L。
权利要求一种胶束强化超滤深度净水设备，包括原水箱(1)，第一超滤膜组件(10)、第二超滤膜组件(12)，保安滤芯(14)，贮水箱(17)和投药箱(18)，其特征在于所述的原水箱(1)和投药箱(18)中都装有搅拌器(2)并通过蠕动泵(19)连通，所述的原水箱(1)的出水口与阀门(3)连接，经过水泵(13)、保安滤芯(14)连通第一超滤膜组件(10)和第二超滤膜组件(12)，再经第四阀门(9)接到贮水箱(17)，所述的第二超滤膜组件(12)分别经第八阀门(20)、第九阀门(21)连接所述水泵(13)的进水口和浓缩液排出口，所述的第一超滤膜组件(10)和第二超滤膜组件(12)分别经第七阀门(16)、第三阀门(7)连接到反冲洗水箱(6)的进水口，所述反冲洗水箱(6)的出水口由第二阀门(5)控制连通水泵(13)的进水口。
2.根据权利要求1所述一种胶束强化超滤深度净水设备，其特征在于所述的水泵 (13)和反冲洗水箱(6)之间装有第一流量计(4)，第一超滤膜组件(10)和第二超滤膜组件 (12)的净水出口装有第二流量计(8)和第五阀门(11)，所述浓缩液排出口装有第三流量计 (22)，第一超滤膜组件(10)和第二超滤膜组件(12)之间由第六阀门(15)控制连通。
专利摘要本实用新型涉及一种胶束强化超滤深度净水设备，包括原水箱(1)，超滤膜组件，保安滤芯(14)，贮水箱(17)和投药箱(18)，所述的原水箱(1)和投药箱(18)通过蠕动泵(19)连通，其中都装有搅拌器(2)，所述的原水箱(1)的出水口经过水泵(13)、保安滤芯(14)连通超滤膜组件，再经第四阀门(9)接到贮水箱(17)，所述超滤膜组件有两个，连接反冲洗水箱(6)的进水口，所述反冲洗水箱(6)的出水口连接水泵(13)的进水口，第二超滤膜组件(12)分别连接所述水泵(13)的进水口和浓缩液排出口，本实用新型大大提高了水的纯净度，投资及运行费用低。
文档编号C02F9/02GK201704142SQ20102018492
公开日2011年1月12日 申请日期2010年5月6日 优先权日2010年5月6日
发明者刘亚男, 刘振鸿, 薛罡, 马钟瑛, 高品 申请人:东华大学