一种组合净水装置及其方法
【专利摘要】本发明涉及一种组合净水装置及方法，所述组合净水装置包括臭氧发生及尾气处理系统、催化过滤系统、后处理出水收集系统和气水交替运行控制系统，臭氧发生及尾气处理系统与催化过滤系统相连接，气水交替运行控制系统用以控制本发明组合净水装置的运行。本发明组合净水装置结构紧凑，占地面积小，易于自动化控制与改造升级。本发明组合净水方法集臭氧催化氧化、无泡曝气和膜过滤为一体，原水混凝沉淀处理后，流入催化过滤池中；膜组件浸没于液面以下，在膜组件中通入臭氧无泡曝气；净水过滤进入膜组件内；催化过滤系统产生的尾气进入尾气破坏装置破坏臭氧；本发明组合净水方法可有效处理水体中含量较微的难降解有机物，深度净化微污染水体。
【专利说明】一种组合净水装置及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及水处理领域，尤其涉及一种组合净水装置和方法。
【背景技术】
[0002]自20世纪60年代以来，不少地区饮用水水源水质开始逐渐恶化，水体中含量较低的微污染物例如农药、除草剂、杀菌剂、消毒剂、抗生素、激素、藻毒素、石油烃等均能产生多种难降解的有机污染物，这些有机污染物不仅危及人类的健康，也妨碍了工农业的正常生产。
[0003]随着时代的发展以及人们对水环境的认知逐渐加深，一方面水体水质不断地恶化，另一方面国家对水体的检测要求和水质标准却不断地提高，以往饮用水水质标准中的检测指标只有35项，2006年新修订的《生活饮用水卫生标准GB/T5750-2006》将水质检测指标扩增至106项，其中有机物项目指标从5项增加到53项。传统的“混凝-沉淀-过滤-氯消毒”的净水工艺难以去除当今水体中日益增加的微污染物，特别是难降解的有机污染物，因此，研发一种对难降解有机污染的高效深度水处理技术是现今刻不容缓的需求。
[0004]目前，常规处理工艺更倾向于去除水中大分子疏水性有机物，在当前复杂水质条件下，常规处理工艺具有较大局限性，对难降解，亲水性有机物的去除率较低。因而，采用强化常规工艺或者生物预处理、吸附、膜过滤及高级氧化法等工艺能对常规工艺和臭氧氧化工艺进行一定的补充或者替代，呈现出良好的净水效果。膜过滤是一种发展迅速的新型分离技术，常规微滤、 超滤等膜过滤均利用膜面微孔对污染物进行截留分离，但因有机物未被降解处理仅被截留于膜表面，易造成膜孔堵塞而形成膜污染。
[0005]通常，采用曝气法将空气或氧气等气体通入曝气头来强化氧气溶解，氧化处理水中的有机物，绝大多数均属于有泡曝气，但有泡曝气法氧气的利用率低、能耗高、还易造成气体污染。发明专利申请CN102531153A公开了一种无泡曝气膜生物反应器，通过在生化反应器内放置一帘式中空纤维膜进行无泡曝氧并进行曝气排气控制，该发明专利申请中中空纤维膜作为微生物附着体与无泡曝气载体，清水仍通过反应器顶端的溢流堰溢流出水。发明专利CN101234834B公开了一种压力式无泡膜式充氧系统及方法，采用膜式无泡曝气充氧器于水中充氧，并再经水力分布器进入活性污泥池中，该方法只涉及曝入空气或氧气，膜只充当了曝气功能，且反应池与曝气池分置，流程不够紧凑。
[0006]发明专利申请CN102001773A公开了一种臭氧催化氧化与超滤膜联用的水处理方法，包括以下步骤:(一)、臭氧投加到待处理的水中；(二)、步骤(一)中的出水经过超滤膜处理后，即完成。该方法能有效去除水中的有机污染物、异味、色浊、细菌及重金属等其它污染物，但该发明将臭氧催化氧化与超滤分步串联，臭氧直接投加使得臭氧有效利用效率不高，催化剂需要额外的截留回收步骤，两步操作的流程衔接问题亦需要妥善解决。
[0007]综上所述，针对现有各种深度净水处理技术的限制与不足，如何将不同的水处理方法结合起来，扬长避短，开发一种高效紧凑的组合净水处理方法仍是一个亟需解决的工艺问题。
【发明内容】
[0008]有鉴于此，有必要针对上述问题，提供一种利用臭氧催化氧化、无泡曝气与膜过滤分离的技术优势组合处理工艺去除水中的有机污染物的组合净水装置及方法。
[0009]一种组合净水装置包括臭氧发生及尾气处理系统、催化过滤系统、后处理出水收集系统和气水交替运行控制系统；
[0010]所述催化过滤系统包含进水泵和催化过滤池，所述进水泵的一端通过进水管路与催化过滤池相连，所述进水管路上设有进水阀，所述催化过滤池内设有至少一组膜组件，每一膜组件分别与一进气管路和一出水管路相连接，每一进气管路上设有一个曝气阀，每一出水管路上设有一个出水阀，各出水管路汇入出水总管路；
[0011]所述臭氧发生及尾气处理系统包含臭氧发生器、臭氧储罐和尾气破坏装置，臭氧储罐的一端与臭氧发生器相连，臭氧储罐的另一端与催化过滤系统相连，尾气破坏装置与催化过滤系统相连；
[0012]所述后处理出水收集系统包含出水泵、活性碳过滤器和产水储罐，所述出水泵通过出水总管路与膜组件相连，所述出水总管路上设有出水总阀；所述出水泵与活性碳过滤器的一端通过产水管路相连，所述产水管路上设有产水阀；所述活性碳过滤器与产水储罐相连，所述产水储罐通过第一反洗管路与出水总阀之后的出水总管路相连；所述出水总阀之前的出水总管路通过第二反洗管路与产水阀之前的产水管路相连；所述第一反洗管路上设有第一反洗阀；所述第二反洗管路上设有第二反洗阀；
[0013]所述气水交 替运行控制系统用以控制组合净水装置的运行。
[0014]优选地，所述组合净水装置还包含混凝沉淀系统，所述混凝沉淀系统包含依次连接的过滤筛网、取水泵、管道混合器和混凝沉淀池，以及与管道混合器连接的混凝加药器，所述混凝沉淀池与进水泵相连。
[0015]优选地，所述组合净水装置有多种运行模式，所述运行模式为单独过滤模式、单独曝气模式、单膜过滤曝气交替运行模式、多膜同步过滤曝气交替运行模式、多膜异步过滤曝气交替运行模式及其混合模式。
[0016]优选地，所述膜组件为帘式中空纤维膜组件、平板式膜组件或管式膜组件；述膜组件的滤膜为有机膜、无机膜或复合膜。
[0017]所述气水交替运行控制系统采用微机控制、计算机模拟控制或可编程逻辑控制方式。
[0018]一种组合净水方法，使用上述的组合净水装置净水，原水与混凝剂混合后进入混凝沉淀池，混凝沉淀处理后，上清液流入催化过滤池中；催化过滤池中含有臭氧催化剂，膜组件浸没于催化过滤池中液面以下，在膜组件中通入臭氧进行无泡曝气；净水过滤进入膜组件内，后进入后处理出水收集系统，经活性碳吸附后形成最终的出水进入储水箱；催化过滤系统产生的尾气进入尾气破坏装置破坏臭氧。
[0019]优选地，无泡曝气的曝气量为l_35mg/L。
[0020]优选地，所述混凝剂为金属螯合剂、无机高分子混凝剂或阴、阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂中的一种或多种；所述混凝剂的浓度为3-200mg/L。
[0021]优选地，所述臭氧催化剂为金属催化剂、金属离子催化剂或金属氧化物催化剂。[0022]优选地,所述活性炭为木质活性炭或矿物质原料活性炭。
[0023]本发明提供了一种集臭氧催化氧化、无泡曝气和膜过滤为一体的组合净水装置及方法，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:
[0024](I)本发明组合净水装置采用无泡曝气技术将臭氧细化成肉眼不可见的气泡，使臭氧与水的接触面增大，且接触更为均匀，不仅提高了臭氧在水中的溶解速率，加速臭氧与水中有机物的反应速度，显著提高了臭氧利用率，降低了投资成本，而且所产生的臭氧尾气生成量大幅降低，尾气处理费用也大大降低；
[0025]( 2 )本发明组合净水装置中膜同时起到无泡曝气和膜过滤两种作用，可交替进行，既利用曝气时吹脱作用减少膜污染，延长膜的使用寿命，又可以使用膜过滤污染物，截留臭氧催化剂并重复利用，省略了臭氧催化剂回收步骤，降低装置使用成本；
[0026](3)本发明组合净水装置有多种运行模式，各运行模式可以通过气水交替运行控制系统自由切换，易于膜组件的清洗；本发明组合净水装置结构紧凑，占地面积小，易于自动化控制与改造升级；
[0027](4)本发明组合净水方法采用多相臭氧催化氧化技术，克服了单独臭氧氧化中存在的臭氧与有机物反应的选择性、处理过程中产生溴酸盐、对微污染饮用水的低矿化度和处理难降解有机物的限制等弊端，同时多相臭氧催化氧化增强了传统臭氧氧化技术的处理效果，降低臭氧用量，节约制臭氧成本；
[0028](5)本发明组合净水方法可以增加前处理和后处理步骤，保证净水效果；采用混凝沉淀前级处理，可以有效控制原水进水水质，降低后续处理步骤的污染负荷；采用活性炭等后处理步骤，可以进一步吸附净化水中污染物。
【专利附图】
【附图说明】`
[0029]图1为本发明实施例1所述的组合净水装置示意图。
[0030]图中附图标记说明:
[0031 ]混凝沉淀系统I，进水泵33，
[0032]臭氧发生及尾气处理系统2，第一曝气阀V-2，
[0033]催化过滤系统3，第二曝气阀V-3，
[0034]后处理出水系统4，第三曝气阀V-4，
[0035]气水交替运行控制系统5，第一出水阀V-5，
[0036]催化过滤池31，第二出水阀V-6，
[0037]膜组件32，第三出水阀V-7，
[0038]过滤筛网11，出水总阀V-11，
[0039]取水泵12，出水泵41，
[0040]管道混合器13，活性碳过滤器42，
[0041]混凝沉淀池14，产水储罐43，
[0042]混凝加药器15，产水阀V-9，
[0043]臭氧发生器21，第一反洗阀V-10，
[0044]臭氧储罐22，第二反洗阀V-8，
[0045]尾气破坏装置23，进水阀V-1。【具体实施方式】
[0046]为了更好的理解本发明的组合净水装置和方法，下面结合附图对本发明作进一步说明。实施例中未明确说明的各部件通过管路、阀门等本领域技术人员常用的连接方式连接。
[0047]实施例1本发明组合净水装置
[0048]如图1所示，一种组合净水装置包括混凝沉淀系统1、臭氧发生及尾气处理系统2、催化过滤系统3、后处理出水系统4和气水交替运行控制系统5 ;混凝沉淀系统I与催化过滤系统3相连接，所述催化过滤系统3包括催化过滤池31和设置于催化过滤池31中的膜组件32，臭氧发生及尾气处理系统2与催化过滤池31中的膜组件32相连接，后处理出水收集系统4与催化过滤系统3相连接，气水交替运行控制系统5通过信号线与各分系统管路上的阀门仪表相连接以起到管路控制与运行参数采集处理的作用。
[0049]具体地，所述混凝沉淀系统I包含依次连接的过滤筛网11、取水泵12、管道混合器13和混凝沉淀池14，以及与管道混合器13连接的混凝加药器15 ;所述原水在取水泵12的作用下，依次经过过滤筛网11、取水泵12和管道混合器13，混凝剂通过混凝加药器15进入管道混合器13中，与原水混合后流入混凝沉淀池。所述过滤筛网11可以过滤原水中的大颗粒杂质或污染物。优选地，本实施例中，混凝加药器15包括混凝剂罐和计量泵，所述混凝剂存储在混凝剂罐中，经过剂量泵计量后才添加到管道混合器13中。
[0050]优选地，所述过滤筛网11为蚕丝筛网、金属丝筛网或合成纤维筛网。优选地，所述取水泵12为离心泵、混流泵、轴流泵或隔膜泵。优选地，所述混凝沉淀池13为平流式沉淀池、竖流式沉淀池或福流式沉淀池。
[0051 ] 所述臭氧发生 及尾气处理系统2包含臭氧发生器21、臭氧储罐22和尾气破坏装置23，臭氧储罐22的一端与臭氧发生器21相连，臭氧储罐22的另一端与催化过滤系统3中的膜组件32相连，尾气破坏装置23与催化过滤系统3中的催化过滤池31相连。臭氧自臭氧发生器21生成后，储存于臭氧储罐22中，臭氧储罐22上设有臭氧总管路，臭氧总管路后分成至少一个进气管路，进气管路与膜组件32相连；臭氧总管路上设有总曝气阀，每个进气管路上设有分曝气阀。尾气破坏装置23通过尾气管路与催化过滤池31相连，尾气管路上设有尾气阀。优选地，所述臭氧发生器21为高压放电式臭氧发生器或紫外照射式臭氧发生器。所述尾气破坏装置23可以采用紫外射线照射法、活性碳吸附法或其结合的方法破坏尾气中的臭氧。
[0052]所述催化过滤系统3包含进水泵33和催化过滤池31，所述进水泵33的一端与混凝沉淀池14相连，所述进水泵33的另一端通过进水管道与催化过滤池31相连，所述进水管道上设有进水阀V-1，所述催化过滤池31内设有至少一组膜组件32，每一膜组件32分别与一进气管路和一出水管路相连接，每一进气管路上设有一个曝气阀，每一出水管路上设有一个出水阀，各出水管路汇入出水总管路。优选地，在靠近膜组件32的进气管路上可以安装止回阀，所述止回阀为单向阀，用于防止透过膜的水返混到气路中。更优选地，所述膜组件32为帘式中空纤维膜组件、平板式膜组件或管式膜组件。优选地，所述膜组件中的滤膜为有机膜、无机膜或复合膜。
[0053]图1所示的本发明组合净水装置示意图中含有3组膜组件，从左自右依次为膜组件A、B和C，与膜组件A、B和C相对应的进气管路上的曝气阀分别为第一曝气阀V-2、第二曝气阀V-3和第三曝气阀V-4，与膜组件A、B和C相对应的出水管路上的出水阀分别为第一出水阀V-5、第二出水阀V-6和第三出水阀V-7，出水总管路上设有出水总阀V-11。打开至少一个曝气阀，臭氧通过进气管道进入膜组件32中，膜作为无泡曝气的载体，将臭氧细化成肉眼不可见的气泡，气泡进入催化过滤池31，与水中的污染物反应，将其降解；尾气则进入尾气破坏装置23被破坏。打开对应的出水阀，净化后的水由出水管路进入出水泵41。需要说明的是，膜组件32的个数并不限定为3个，还可以是I个、2个、4个或是其他数量。
[0054]无泡曝气使臭氧细化成肉眼不可见的气泡，增大了臭氧与水的接触面积，且接触更均匀；同时提高了臭氧在水中的溶解速率，加速臭氧与水中有机物的反应速度，现在提高臭氧的利用率，降低了投资成本，而且所产生的臭氧尾气生产量大幅度降低，尾气处理费用也大大降低。同时，曝气时吹脱作用可减少膜污染，延长膜的使用寿命。膜组件32中的膜还具有过滤作用，膜可以过滤水中污染物，截留臭氧催化剂使之重复利用，省略了臭氧催化剂回收步骤，降低装置使用成本。
[0055]所述后处理出水收集系统4包含出水泵41、活性碳过滤器42和产水储罐43，所述出水泵41通过出水总管路与膜组件32相连；所述出水泵41与活性碳过滤器42的一端通过产水管路相连，所述产水管路上设有产水阀V-9 ;所述活性碳过滤器42与产水储罐43相连，所述产水储罐43通过第一反洗管路与出水总阀V-1l之后的出水总管路相连；所述出水总阀V-1l之前的出水总管路通过第二反洗管路与产水阀V-9之前的产水管路相连；所述第一反洗管路上设有第一反洗阀V-10，所述第二反洗管路上设有第二反洗阀V-8。
[0056]所述气水交替运行控制系统5用以控制本发明组合净水装置的运行(包括无泡曝气和不同运行模式的交替)。通过气水交替运行控制系统5可以对本发明组合净水装置进行调节，可以使之处于不 同的运行模式，下面结合图1 (含有膜组件A、B、C)对不同运行模式及其交替进行具体说明:
[0057](I)单独过滤模式:打开催化过滤池31的进出水管路，打开取水泵12，调节混凝沉淀池14的沉降速度；打开进水泵33与进水阀V-1，保持臭氧发生器与第一曝气阀V-2 (膜组件A)、第二曝气阀V-3 (膜组件B)、第三曝气阀V-4 (膜组件C)为关闭状态；打开第一出水阀V-5 (膜组件A)、第二出水阀V-6 (膜组件B)、第三出水阀V-7 (膜组件C)中的任一个或多个用以控制单组膜或多组膜过滤产水，打开出水总阀V-1l和产水阀V-9 ;设置跨膜压差P1和过滤时间h，启动出水泵41，系统过滤出水。
[0058](2)单独曝气模式:打开催化过滤池31的进出水管路，控制进出水流速以保持池中液位高度，打开第一曝气阀V-2 (膜组件A)、第二曝气阀V-3 (膜组件B)、第三曝气阀V-4(膜组件C)中的任一个或多个用以控制单组膜或多组膜臭氧曝气，其余阀门保持关闭状态，设置曝气压力P2和曝气时间t2，打开臭氧发生器，系统进行膜无泡曝气。
[0059](3)反洗模式:在过滤模式结束后，关闭出水总阀V-1l和产水阀V-9，打开第一反洗阀V-1O和第二反洗阀V-8，打开第一出水阀ν-5(膜组件A)、第二出水阀ν-6(膜组件B)、第三出水阀V-7 (膜组件C)中的任一个或多个用以控制反洗其中的单组膜或多组，设置反洗时间，启动出水泵，系统进行反洗。
[0060](4)单膜过滤曝气交替运行模式:打开催化过滤池31的进出水管路，打开取水泵12，调节混凝沉淀池14的沉降速度；打开进水泵33与进水阀V-1，打开出水总阀V-1l和产水阀V-9 ;设置跨膜压差P1和过滤时间h，设置曝气压力P2和曝气时间t2，设置交替次数N ；以膜组件A为例，通过电控系统编程控制第一曝气阀V-2和第一出水阀V-5 ;启动出水泵，在跨膜压差P1的压力下，第一曝气阀V-2关闭，第一出水阀V-5打开，经过h的时间后，过滤停止，打开臭氧发生器，在曝气压力P2的条件下，第一出水阀V-5关闭，第一曝气阀V-2打开，经过t2的时间后，曝气停止，接着又重新将第一曝气阀V-2关闭，第一出水阀V-5打开进行过滤出水，如此反复，使得膜组件A过滤和曝气两个阶段交替运行，运行交替次数达到N时，系统停止，模式结束。膜组件B、C的控制方式可参照膜组件A执行，调节控制对应的阀门即可。本实施例中气水交替运行控制系统5采用的可编程逻辑控制方式，除此之外，气水交替运行控制系统5还可以采用微机控制或计算机模拟控制方式。
[0061](5)多膜同步过滤曝气交替运行模式:该模式类同于单膜过滤曝气交替运行模式，不同之处在于同时控制膜组件A、B、C中的两组或多组膜同时过滤曝气，不同阶段皆同步交替进行，交替结束后同步停止。
[0062](6)多膜异步过滤曝气交替运行模式:多膜异步是指通过编制程序对膜组件A、B、C的过滤曝气阀门进行异步调节，该模式下过滤时间h与曝气时间t2设置成相等的时间t，所谓异步是指膜组件A过滤时，膜组件B进行曝气，膜组件C处于反洗或者停止，经过时间t后，膜组件实现功能交替，膜组件A处于反洗或停止，膜组件B进行过滤，膜组件C进行曝气，再经过时间t后，膜组件实现第二次交替，膜组件A进行曝气，膜组件B处于反洗或停止，膜组件C进行过滤，如此反复循环，当交替次数达到N时，三组膜依次停止。
[0063](7)混合模式:可以根据实际情况，将上述模式(I)-模式(6)自由组合使用。
[0064]实施例2本发明组合净水方法
[0065]本发明组合净水方法，使用上述的组合净水装置净水，包括以下步骤，原水与混凝剂混合后进入混凝沉淀池，混凝沉淀处理后，上清液流入催化过滤池中；催化过滤池中含有臭氧催化剂，膜组件浸没于催化过滤池中液面以下，在膜组件中通入臭氧进行无泡曝气；水中有机污染物在臭氧催化剂的`作用下，与臭氧反应，并被膜组件截留于催化过滤池中；净水过滤进入膜组件内，后进入后处理出水收集系统，经活性碳吸附后形成最终的出水进入储水箱；催化过滤系统产生的尾气进入尾气破坏装置破坏臭氧。
[0066]优选地，无泡曝气的曝气量为l_35mg/L。
[0067]优选地，所述混凝剂为金属螯合剂、无机高分子混凝剂或阴、阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂中的一种或多种。更优选地，所述无机高分子混凝剂可以是聚合铝盐或聚合铁盐。优选地，所述混凝剂的浓度为3-200mg/L ;更优选地，所述混凝剂的浓度为20-50mg/L。所述混凝沉淀处理至上层水溶液澄清无悬浮物为止。
[0068]所述臭氧催化剂为金属催化剂、金属离子催化剂或金属氧化物催化剂。更优选地，所述臭氧催化剂Al2O3颗粒,其粒径为1-3_。优选地,臭氧催化剂的浓度为10-30g/L。
[0069]优选地,所述活性炭为木质活性炭或矿物质原料活性炭。
[0070]实施例3单独过滤模式
[0071]本实施例中采用PVDF帘式中空纤维超滤膜组件，将其安装于催化过滤池中，使用运行模式(I)单独过滤模式，混凝剂采用PAC (聚合氯化铝)与A-PAM (阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂)按质量比为10:1投入废水中，使废水含混凝剂浓度为20-100mg/L，不投加臭氧催化剂，不曝臭氧，其中P1为0.2Mpa, t!为20min。处理前水中悬浮物浓度(SS)值为65mg/L，处理后水中悬浮物浓度值(SS)去除率为92.7%，去除效果较佳。[0072]实施例4单独曝气模式
[0073]本实施例采用PES帘式中空纤维超滤膜组件，将其安装于催化过滤池中，使用运行模式(2)单独曝气模式，混凝剂采用PAC，臭氧催化剂采用Ce02为载体的涂载金属Ru的催化剂。3组膜同时进行臭氧曝气，但不使用膜的过滤功能，曝气压力P2为0.1OMpa和曝气时间t2为25min，C0D初始浓度为50mg/L，苯酚(C6H5OH)初始浓度为20mg/L，处理后水质苯酚和COD去除率均可达96%。
[0074]实施例5单膜过滤曝气交替运行模式
[0075]本实施例中采用PVDF帘式中空纤维超滤膜组件，将其安装于催化过滤池中，使用运行模式(4)单膜过滤曝气交替运行模式，混凝剂采用PAC，臭氧催化剂采用氧化铝负载的三价铁基催化剂。其中P1为0.2Mpa, 为2min,P2为0.1OMpa, t2为5min，2个循环。处理前水中邻苯二甲酸二甲酯(DMP)初始浓度为5mg/L、总有机碳(TOC)浓度为3.5mg/L，处理后水中DMP去除率最高达到93.6%，TOC去除率为66.1%。
[0076]实施例6多膜同步过滤曝气交替运行模式
[0077]本实施例采用PES帘式中空纤维超滤膜组件，将其安装于催化过滤池中，使用运行模式(4)多膜同步过滤曝气交替运行模式，混凝剂采用PAC与A-PAM按质量比为10:1投入废水中，使废水含混凝剂浓度为20-100mg/L，臭氧催化剂采用二氧化钛或氧化铝载体上负载金属氧化物二氧化猛或金属钌(Ru)。3组膜同步过滤曝气,其中P1为0.2Mpa, 为3min，P2为0.50Mpa, t2为5min, 12个循环。处理前水中CODsfa浓度为10mg/L,氨氮值为
1.0mg/L，处理后水中COD、氨氮的去除效果较佳，去除率均可达到95%。
[0078]实施例7多膜异步`过滤曝气交替运行模式
[0079]本实例采用PVDF柱状中空纤维超滤膜组件，将其安装于催化过滤池中，使用运行模式(4)多膜异步过滤曝气交替运行模式，混凝剂依次投加金属螯合剂乙二胺四乙酸(EDTA-2Na)与PAC，PAM，投加质量比为2:10:1，使废水中含混凝剂浓度为20_50mg/L，臭氧催化剂采用氧化铝负载的三价铁基催化剂，使用运行模式(3.6)多膜异步曝气交替模式对水进行处理，2组膜异步交替曝气，其中P1为0.2Mpa，h、t2为2min，P2为0.10Mpa，8个循环，经臭氧无泡曝气，混凝沉淀，臭氧催化处理，水质初始重金属铅浓度为0.05mg/L的，处理后重金属Pb去除率可达73%。
[0080]实施例8反洗模式
[0081]实施例3中由于未进行膜曝气，膜面积存污染物部分堵塞膜孔，从而造成了膜渗透通量的损失，因此需要对膜进行反洗。在过滤模式结束后，使用运行模式(3)反洗模式对膜进行反洗。关闭出水总阀V-1l和产水阀V-9，打开第一反洗阀V-1O和第二反洗阀V-8，打开第一出水阀V-5 (膜组件A)、第二出水阀V-6 (膜组件B)、第三出水阀V-7 (膜组件C)中的任一个或多个用以控制反洗其中的单组膜或多组，设置反洗时间，启动出水泵，系统进行反洗。由产水箱中的产水泵送膜侧反洗，清除膜面污染，反洗5分钟后，经实验测定，膜的渗透通量恢复至初始通量的90%-95%。
[0082]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种组合净水装置，其特征在于:包括臭氧发生及尾气处理系统、催化过滤系统、后处理出水收集系统和气水交替运行控制系统； 所述催化过滤系统包含进水泵和催化过滤池，所述进水泵的一端通过进水管路与催化过滤池相连，所述进水管路上设有进水阀，所述催化过滤池内设有至少一组膜组件，每一膜组件分别与一进气管路和一出水管路相连接，每一进气管路上设有一个曝气阀，每一出水管路上设有一个出水阀，各出水管路汇入出水总管路； 所述臭氧发生及尾气处理系统包含臭氧发生器、臭氧储罐和尾气破坏装置，臭氧储罐的一端与臭氧发生器相连，臭氧储罐的另一端与催化过滤系统相连，尾气破坏装置与催化过滤系统相连； 所述后处理出水收集系统包含出水泵、活性碳过滤器和产水储罐，所述出水泵通过出水总管路与膜组件相连，所述出水总管路上设有出水总阀；所述出水泵与活性碳过滤器的一端通过产水管路相连，所述产水管路上设有产水阀；所述活性碳过滤器与产水储罐相连，所述产水储罐通过第一反洗管路与出水总阀之后的出水总管路相连；所述出水总阀之前的出水总管路通过第二反洗管路与产水阀之前的产水管路相连；所述第一反洗管路上设有第一反洗阀；所述第二反洗管路上设有第二反洗阀； 所述气水交替运行控制系统用以控制组合净水装置的运行。
2.根据权利要求1所述的组合净水装置，其特征在于:所述组合净水装置还包含混凝沉淀系统，所述混凝沉淀系统包含依次连接的过滤筛网、取水泵、管道混合器和混凝沉淀池，以及与管道混合器连接的混凝加药器，所述混凝沉淀池与进水泵相连。
3.根据权利要求1所述的组合净水装置，其特征在于:所述组合净水装置有多种运行模式，所述运行模式包括单独过滤模式、单独曝气模式、单膜过滤曝气交替运行模式、多膜同步过滤曝气交替运行模 式、多膜异步过滤曝气交替运行模式及其混合模式。
4.根据权利要求1所述的组合净水装置，其特征在于:所述膜组件为帘式中空纤维膜组件、平板式膜组件或管式膜组件，所述膜组件的滤膜为有机膜、无机膜或复合膜。
5.根据权利要求1所述的组合净水装置，其特征在于:所述气水交替运行控制系统采用微机控制、计算机模拟控制或可编程逻辑控制方式。
6.一种组合净水方法，其特征在于:使用权利要求1所述的组合净水装置净水，原水与混凝剂混合后进入混凝沉淀池，混凝沉淀处理后，上清液流入催化过滤池中；催化过滤池中含有臭氧催化剂，膜组件浸没于催化过滤池中液面以下，在膜组件中通入臭氧进行无泡曝气；净水过滤进入膜组件内，后进入后处理出水收集系统，经活性碳吸附后形成最终的出水进入储水箱；催化过滤系统产生的尾气进入尾气破坏装置破坏臭氧。
7.根据权利要求6所述的组合净水方法，其特征在于:无泡曝气的曝气量为l_35mg/L。
8.根据权利要求6所述的组合净水方法，其特征在于:所述混凝剂为金属螯合剂、无机高分子混凝剂或阴、阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂中的一种或多种；所述混凝剂的浓度为3_200mg/L。
9.根据权利要求6所述的组合净水方法，其特征在于:所述臭氧催化剂为金属催化剂、金属离子催化剂或金属氧化物催化剂。
10.根据权利要求6所述的组合净水方法，其特征在于:所述活性炭为木质活性炭或矿物质原料活性炭。
【文档编号】C02F1/78GK103819020SQ201410058966
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年2月20日 优先权日:2014年2月20日
【发明者】何勇, 陈顺权, 叶育万, 陈静, 杜如虚 申请人:广州中国科学院先进技术研究所