专利名称：一种水体中微颗粒物的高效去除方法
技术领域：
本发明属于环保领域，涉及一种水体中污染物质的处理方法，具体涉及一种水体中微颗粒物的高效去除方法。
背景技术：
水体中的微颗粒物是指存在于水中的粒径在I μ m 100 μ m之间的不溶性固体物质，这些微颗粒物在水中呈悬浮分散状态，自然沉降速度慢，保持着较高的分散稳定性，从而使水体变得浑浊而呈现出一定的浊度。水体中微颗粒物引起的浊度直接影响着水的直接使用或循环利用。目前，水中微颗粒物的去除方法主要有混凝法、填料过滤法和气浮法。混凝法所用絮凝剂有无机絮凝剂、无机复合高分子絮凝剂、有机高分子絮凝剂、微生物絮凝剂等。混凝过程的主要作用是将絮凝剂(有时还需助凝剂)投入水中，通过微颗粒物与絮凝剂间的物理、化学、生化作用，使水中稳定、分散的微颗粒物转化为失稳状态，并聚集成便于分离的絮凝体。该方法最主要的缺点是混凝法絮凝剂用量大，不环保。填料过滤法是采用具有不同特性、结构的填料，在一定的操作条件下，截留水中微颗粒物，该方法微颗粒物去除效率低； 气浮法是采用在水中通入空气，形成微小气泡，气泡再与微颗粒物黏附，形成表观密度小于水的漂浮絮体，絮体浮至水面而被除去，该方法步骤繁琐，处理成本企业难以接受。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处提供一种水体中微颗粒物的高效去除方法， 采用该方法处理后的水体浊度显著降低，且处理步骤简单，成本低廉。为实现上述目的，本发明水体中微颗粒物的高效去除方法依次经过预过滤、絮凝、 二级过滤处理，其中，所述的预过滤和二级过滤处理采用的过滤材料为疏水性聚丙烯纤维， 纤维平均直径48 58 μ m,单纤维拉伸强度117 215MPa,孔隙率为97. 57 98. 27%。优选纤维平均直径52 56 μ m,单纤维拉伸强度200 215MPa，孔隙率为97. 80 98. 20%. 最优选纤维平均直径54 μ m,单纤维拉伸强度209MPa，孔隙率为98. 03%。本发明方法所述的预过滤处理为将含微颗粒物的水以2 10m/h的过滤速度通入预过滤柱。优选以3 5m/h的过滤速度通入预过滤柱,最优选以3m/h的过滤速度通入预过滤柱。本发明方法所述的絮凝为在快速搅拌条件下，向预过滤出水中投加絮凝剂；再在慢速搅拌条件下，絮凝反应15 25分钟得到固、液混合水样,优选絮凝反应时间为20分钟。所述的絮凝剂为三氯化铁、聚合氯化铝和聚合氯化铝铁中的一种或几种，优选絮凝剂为三氯化铁。絮凝剂用量为I 10mg/L，室温下搅拌I 3分钟，优选搅拌2分钟。所述的快速搅拌条件为150 200转/分钟，优选搅拌条件为150转/分。慢速搅拌条件为 50 100转/分，优选搅拌条件为50转/分。
本发明方法所述的二级过滤处理是将絮凝反应之后得到的固、液混合水样以2 10m/h的速度通入二级过滤柱进行二级过滤处理,优选以3 5m/h的过滤速度通入二级过滤柱。所述的过滤处理均可在室温及常压条件下进行。该方法具体包括以下步骤a、将含微颗粒物的水样以2 10m/h的过滤速度通入预过滤柱进行预过滤处理；b、快速搅拌条件下，向预过滤出水中投加絮凝剂，絮凝剂用量为I 10mg/L，室温下搅拌I 3分钟，使絮凝剂在水中迅速溶解、扩散；慢速搅拌条件下，絮凝反应15 25分钟得到固、液混合水样；C、将絮凝反应之后的固、液混合水样以2 10m/h的速度通入二级过滤柱进行二级过滤处理。本发明所述的预过滤柱及二级过滤柱可呈圆柱状，优选长lm，直径IOOmm的预过滤柱。本发明采用特定性能的疏水性聚丙烯纤维为过滤材料对含有微颗粒物的水样进行预过滤处理时，过滤材料首先将水中具有较大粒径的微颗粒物截留，透过过滤材料的水样中的微颗粒物大多粒径较小；此时，向该水样中加入絮凝剂，通过絮凝反应，使微颗粒物失稳，并聚集成便于分离的、具有较大粒径的絮凝体，再经过二级过滤处理，出水浊度显著降低。本发明方法与传统的微颗粒物去除方法相比，具有以下优点I)本发明采用特定的预过滤处理截留大量粒径较大的微颗粒物，减少了絮凝时絮凝剂的添加量，同时也减轻了二级过滤的负荷。2)用特定性能的疏水性聚丙烯制成的纤维过滤填料比表面积大至16. 48m2/m填料、孔隙率高，截留微颗粒物的效果好。并且该疏水性聚丙烯纤维过滤填料重量轻，易于安装，降低了实际应用中过滤设备的制造、安装、使用和维修成本。3)实验证明，采用本发明预过滤方法处理，可使初始浊度为77NTU 354NTU的含微颗粒物的水样，浊度降低71% 82%。经预过滤、絮凝、二级过滤工艺处理，初始浊度为 77NTU 354NTU的含微颗粒物的水样，浊度去除率达98%以上。4)本发明处理方法简单，条件温和，易于推广使用。
具体实施例方式以下通过具体实施例进一步说明本发明。但实施例的具体细节仅用于解释本发明，不应理解为对本发明总的技术方案的限定。实施例I预过滤柱及二级过滤柱长lm，直径100_，采用疏水性聚丙烯纤维束过滤填料，纤维平均直径54 u m,单纤维拉伸强度209MPa，孔隙率为98. 03 %，比表面积为16. 48m2/m填料。首先称取表面积平均粒径为3 ii m的高岭土 6513. 6mg,加入47. 2升水中，室温、50 转/分搅拌条件下，配制浊度为77NTU的含微颗粒物的水样。用泵将该水样定量打入预过滤柱中，流量控制在23. 6升/小时(此时过滤速度为 3m/h)，2小时后水样处理完毕。经预过滤处理，出水浊度为22. 2NTU，浊度去除率为71%。
实施中表明，预过滤可将大部分微颗粒物去除，但出水浊度依然较高。取经过预过滤处理的水样4个，每个水样量为47. 2升，室温、150转/分的搅拌条件下，分别向4个水样中加入47. 2mg、118mg、236mg、472mg的三氯化铁，搅拌2分钟之后，将搅拌桨转速调至50转/分，反应20分钟。然后，用泵将4个水样分别定量打入4个二级过滤柱中，流量均控制在23.6升/小时(此时过滤速度为3m/h)，2小时后水样处理完毕。经絮凝、二级过滤处理，出水浊度分别为O. 86NTU、0. 61NTU、0. 19NTU、0. 13NTU,总的浊度去除率分为 98. 88%,99. 21%,99. 75%,99. 83%。实施中表明，经预处理的水样再进行絮凝、二级过滤处理，出水浊度很低，总的浊度去除率均保持在较高的水平。实施例2预过滤柱及二级过滤柱长lm，直径100mm，采用疏水性聚丙烯纤维束过滤填料，纤维平均直径54 μ m,单纤维拉伸强度209MPa，孔隙率为98. 03%,比表面积为16. 48m2/m填料。首先称取表面积平均粒径为3μπι的高岭土 28320mg，加入47. 2升水中，室温、50 转/分搅拌条件下，配制浊度为354NTU的含微颗粒物的水样；用泵将该水样定量打入预过滤柱中，流量控制在23. 6升/小时(此时过滤速度为3m/h)，2小时后水样处理完毕。经预过滤处理，出水浊度为62. 2NTU，浊度去除率为82%。取经过预过滤处理的水样4个，每个水样量为47. 2升，室温、200转/分的搅拌条件下，分别向4个水样中加入47. 2mg、118mg、236mg、472mg的三氯化铁，搅拌2分钟之后，将搅拌桨转速调至100转/分，反应20分钟。然后，用泵将4个水样分别定量打入4个二级过滤柱中，流量均控制在23. 6升/小时(此时过滤速度为3m/h)，2小时后水样处理完毕。 经絮凝、二级过滤处理，出水浊度分别为6. 25NTU、3. 51NTU、0. 59NTU、0. 29NTU,总的浊度去除率分为 98. 23%,99. 01%,99. 83%,99. 92%。实施例3预过滤柱及二级过滤柱长lm，直径100mm，采用疏水性聚丙烯纤维束过滤填料，纤维平均直径58 μ m,单纤维拉伸强度159MPa，孔隙率为97. 5%，比表面积为16. 48m2/m填料。将浊度为100NTU的含微颗粒物的水样按照实施例I方法经预过滤处理，过滤速度为5m/h，出水浊度为25NTU，浊度去除率为75%。取经过预过滤处理的水样，按照实施例I方法以10mg/L的比例采用聚合氯化铝絮凝后进行二级过滤处理，出水浊度为2NTU，总的浊度平均去除率为98%。实施例4预过滤柱及二级过滤柱长lm，直径100_，采用疏水性聚丙烯纤维制成的纤维束过滤填料，纤维平均直径56 μ m,单纤维拉伸强度200MPa，孔隙率为98. 2 %，比表面积为 16. 48m2/m 填料。将浊度为210NTU的按照实施例I方法经预过滤处理，出水浊度为50. 4NTU,浊度去除率为76%。取经过预过滤处理的水样，按照实施例I方法以5mg/L的比例采用聚合氯化铝铁絮凝后进行二级过滤处理，出水浊度为3. 15NTU，总的浊度平均去除率为98. 5%。本发明所述的过滤处理均在室温条件下进行，对常规生产工艺和过程不做详细描述，结合上述生产方法和常规公知技术，所属技术领域的技术人员完全能够重复实现。
权利要求
1.一种水体中微颗粒物的高效去除方法，其特征在于该方法依次经过预过滤、絮凝、二级过滤处理，其中，所述的预过滤和二级过滤处理采用的过滤材料为疏水性聚丙烯纤维，纤维平均直径48 58 μ m,单纤维拉伸强度117 215MPa，孔隙率为97. 57 98. 27%。
2.根据权利要求I所述的水体中微颗粒物的高效去除方法，其特征在于所述的纤维平均直径52 56 μ m,单纤维拉伸强度200 215MPa,孔隙率为97. 80 98. 20%。
3.根据权利要求I所述的水体中微颗粒物的高效去除方法，其特征在于该方法所述的预过滤处理为将含微颗粒物的水以2 10m/h的过滤速度通入预过滤柱。
4.根据权利要求I所述的水体中微颗粒物的高效去除方法，其特征在于该方法所述的絮凝为在快速搅拌条件下，向预过滤出水中投加絮凝剂；再在慢速搅拌条件下，絮凝反应 15 25分钟得到固、液混合水样。
5.根据权利要求4所述的水体中微颗粒物的高效去除方法，其特征在于所述的絮凝剂为三氯化铁、聚合氯化铝和聚合氯化铝铁中的一种或几种。
6.根据权利要求5所述的水体中微颗粒物的高效去除方法，其特征在于所述的絮凝剂为三氯化铁。
7.根据权利要求4所述的水体中微颗粒物的高效去除方法，其特征在于所述的絮凝剂用量为I 10mg/L，投加絮凝剂后室温下快搅拌I 3分钟。
8.根据权利要求4所述的水体中微颗粒物的高效去除方法，其特征在于所述的快速搅拌条件为150 200转/分钟，所述的慢速搅拌条件为50 100转/分。
9.根据权利要求I所述的水体中微颗粒物的高效去除方法，其特征在于该方法所述的二级过滤处理是将絮凝反应之后得到的固、液混合水样以2 10m/h的速度通入二级过滤柱进行二级过滤处理。
10.根据权利要求I所述的水体中微颗粒物的高效去除方法，其特征在于所述的过滤处理均在室温及常压条件下进行。
全文摘要
本发明公开了一种水体中微颗粒物的高效去除方法，该方法依次经过预过滤、絮凝、二级过滤处理，其中，所述的预过滤和二级过滤处理采用的过滤材料为疏水性聚丙烯纤维，纤维平均直径48～58μm，单纤维拉伸强度117～215MPa，孔隙率为97.57～98.27％。本发明处理方法简单，条件温和，可使初始浊度为77NTU～354NTU的含微颗粒物的水样浊度去除率达98％以上，而且，本发明采用的疏水性聚丙烯纤维过滤填料重量轻，易于安装，降低了实际应用中过滤设备的制造、安装、使用和维修成本，易于推广使用。
文档编号C02F1/52GK102583838SQ201210077639
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月21日 优先权日2012年3月21日
发明者吴晓根, 李建旭, 王蕾, 王贤荣, 陈艳玲, 韩永忠 申请人:南京大学