整合有吸附性粉末状材料上的吸附的膜上水处理设备和方法以及用于限制膜磨损的装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及水处理设备和方法，包括：使所述水与浓度为0.1?5g/L的吸附性粉末状材料在包含至少一个浸没式过滤膜的膜反应器中接触的步骤；在所述膜反应器中通过浸没式膜过滤包含所述吸附性粉末状材料的所述水的步骤，所述膜至少部分地由有机材料构成；其特征在于该方法包括旨在限制所述至少一个浸没式膜被所述吸附性粉末状材料磨损的步骤，所述步骤在于：在所述膜反应器中使包含所述吸附性粉末状材料的所述水与浓度为1g/L?10g/L的由颗粒构成的颗粒状聚合物材料接触的步骤，所述颗粒具有1mm?5mm的平均直径和1.05?1.5的密度；并且在包含所述至少一个过滤膜的所述膜反应器内搅拌由水、吸附性粉末状材料和颗粒状聚合物材料构成的所述混合物。
【专利说明】
整合有吸附性粉末状材料上的吸附的膜上水处理设备和方法 从及用于限制膜磨损的装置
技术领域
[0001] 1.本发明的领域
[0002] 本发明的领域是水处理的领域。
[0003] 更特别地，本发明设及通过使用至少一个膜反应器，旨在降低污染物含量的水处 理方法和相应设备。
[0004] 在W下说明中的术语"污染物"被理解为是指存在于待处理水中、其含量需要被限 制W使得所述待处理水适合于给定用途(甚至适合于人类或动物消耗)的任何物质。运种物 质包括微生物、悬浮物质、有机物质、胶体物质、杀虫剂和/或肥料、医学残余物、溶剂、内分 泌干扰物等。
【背景技术】
[0005] 2.现有技术
[0006] 针对用过的水或天然水实施了各种方法W确保其净化或者可饮用。运些方法的目 标在于从水中全部或部分地清除其所含的有机物质、微污染物、微生物、悬浮物质等。在水 中发现的微污染物可W是各种来源的：医学残余物、内分泌干扰物、杀虫剂残余物、氯化溶 剂等。
[0007] 运些方法典型地采用凝结-絮凝步骤，之后是吸附步骤，其在于使待处理水与吸附 性粉末状材料如粉末活性炭(CAP)、离子交换树脂或沸石接触。借助于它们的多孔性和高吸 附能力，所述吸附性粉末状材料使得能够固定或吸附污染物。然后将运些粉末状材料和凝 结-絮凝试剂与水分离，通常借助于重力分离器然后是砂滤器并且最后是过滤膜来进行。凝 结-絮凝和吸附步骤使得能够显著减少水中所含的污染物。因而，到达过滤膜的水已经除去 了大量的可能堵塞膜的物质。但是，运些方法为了能够实施而要求大量并且因而昂贵的基 础设施，尤其是±木工程。另外，运些方法意味着需要精细控制其实施条件，尤其是在分离 器内的粉末状材料的浓度W及在分离器底部流过的运种材料的损失管理方面，W最小化要 添加的新材料的量，W最小化运些损失。所有运些因素均对运种水处理设备的总收率和已 处理水的生产成本具有负面影响。
[000引运些缺点很大程度上通过专利申请no.FR-Al-2982255中所述的旨在除去溶解的 有机污染物含量的用过的水或天然水的处理技术而得W克服，该技术在于使水与CAP在反 应器中接触，在该反应器中水W5-50m/h的速度流通，然后过滤所获得的混合物直接穿过非 膜机械过滤单元。
[0009] 其它可选方法在于将待处理水与CAP接触，然后通过根据外部-内部过滤的膜过滤 将已处理水与CAP分离。在此范围内使用的膜可尤其是纳滤膜或超滤膜或微滤膜。CAP然后 被回收并且在过滤膜的上游再循环利用。
[0010] 运类方法被证明是特别有效的。但它们仍有待于进一步改善。
[0011] 在通过微滤或超滤或纳滤的浸没式膜的过滤过程中（在该过程中水被抽吸穿过 膜），粉末状材料如CAP堵塞运些膜的孔。所述膜因而往往逐渐被堵塞，导致负载损失提高和 穿过膜的过滤流量减少，并且因而增加能量消耗。可部分不可逆的CAP对膜的堵塞还往往降 低膜的使用寿命。
[0012] 浸没式膜的去堵塞(d自COlmatage)要求通过主要使用化学产品如氯化溶剂来实施 每天或每周的清洗。而运些溶剂降低了 CAP的吸附能力。为了克服CAP效率的运种降低，需要 频繁地再注入新CAP到待处理水中。
[0013] 空气因而常常被注入到反应器中W参与膜的去堵塞。运种注入的空气还可揽拌反 应器的内容物。
[0014] 但是，与空气向过滤膜中的注入和/或用于去堵塞的化学产品相组合的CAP往往会 磨损膜表面。运些膜实际上完全或部分地由硬度低于CAP硬度的有机材料(主要是聚合物） 构成。运种磨损现象的首要后果是它降低了微滤膜或超滤膜或纳滤膜的使用寿命并且必然 降低过滤效率。
[0015] 因而需要经常更换过滤膜。在某些情况下，因而每年必须进行膜的运种更换。
[0016] 运些方法因而导致显著的能量和试剂消耗。另外需要相当频繁地更换过滤膜，运 意味着必须要使设备停工。所有运些导致了已处理水的生产成本提高。
【发明内容】
[0017] 3.本发明的目标
[0018] 本发明的目标尤其在于全部或部分地克服运些现有技术的缺陷。
[0019] 更特别地，本发明的目标在于在至少一种实施方案中提供一种水处理方法，该方 法组合了吸附性粉末状材料(例如尤其是粉末活性炭)上的吸附W及膜过滤，尤其是在纳滤 或微滤或超滤膜上的膜过滤，所述膜至少部分地由有机材料构成，其使得能够优化运些膜 的使用寿命。
[0020] 尤其是，本发明的目标在于提供水的膜处理方法，其使得能够限制运些过滤膜由 于构成它们的材料的磨损而造成的损耗。
[0021] 本发明的目标还在于在至少一种实施方案中实施运种方法，该方法使得能够降低 膜去堵塞所需的试剂消耗，并且更一般地使得能够降低用于确保水处理所使用的试剂的消 耗。
[0022] 本发明的另一个目标在于提供运样一种技术，该技术在至少一种实施方案中是设 计简单和/或实施简单和/或紧凑和/或经济的。
[0023] 4.发明概述
[0024] 运些目标W及将在下文显现的其它目标通过本发明得W实现，本发明设及一种水 处理方法，包括：
[0025] 使所述水与浓度为0 . l-5g/L的吸附性粉末状材料在包含至少一个浸没式过滤膜 的膜反应器中接触的步骤；
[0026] 在所述膜反应器中通过浸没式膜过滤包含所述吸附性粉末状材料的所述水的步 骤，所述膜至少部分地由有机材料构成；
[0027] 其特征在于该方法包括旨在限制所述至少一个浸没式膜被所述吸附性粉末状材 料磨损的步骤，所述步骤在于：
[0028] 在所述膜反应器中使包含所述吸附性粉末状材料的所述水与浓度为IgA-lOg/L 的由颗粒构成的颗粒状聚合物材料接触，所述颗粒具有Imm-Smm的平均直径和1.05-1.5的 密度;并且，
[0029] 在包含所述至少一个过滤膜的所述膜反应器内揽拌由水、吸附性粉末状材料和颗 粒状聚合物材料构成的混合物。
[0030] 本发明因而提出一种水处理技术，所述技术组合了在粉末状材料上的吸附，之后 是在膜上的过滤，包括在水处理反应器中（在其内部产生揽拌)提供特定颗粒状聚合物材料 的步骤，并且旨在解决由吸附性粉末状材料对至少部分地构成过滤膜的有机材料的磨损能 力所导致的技术问题。
[0031] 要指出的是，本发明并不限于其中吸附性粉末状材料是CAP的情况，而是还涵盖了 其中运种吸附性粉末状材料是其它材料如沸石的情况，条件是运种材料的硬度大于至少部 分地构成所使用的过滤膜的有机材料的硬度。本发明还应用于当吸附性材料由树脂构成的 情况(在树脂细屑可具有运种磨损能力的情况下）。
[0032] 本领域技术人员倾向于完全逻辑性地认为，颗粒状材料在包含过滤膜的反应器中 的添加会在其中处于优势的揽拌作用下加重所述膜的磨损现象和/或堵塞运些膜的现象。 而本发明人已经注意到，颗粒状聚合物材料的添加完全不会增强磨损现象。而恰恰相反，颗 粒状聚合物材料保护了膜表面免于典型地由吸附性粉末状材料带来的机械损耗。更特别 地，本发明人已经注意到，颗粒状聚合物材料的保护作用设及W下的事实:组成运种材料的 颗粒W及由运些颗粒引起的端流在该一个或多个过滤膜的周围形成保护屏障。运种保护屏 障防止：
[0033] -吸附性粉末状材料结合到膜的表面上并且因而避免或者至少限制膜孔的堵塞， W及
[0034] -吸附性粉末状材料摩擦过滤膜的表面并且因而避免或者至少限制膜的磨损现 象。
[0035] 根据本发明的技术因而使得能够降低旨在去堵塞的使用化学产品进行膜清洗的 频率。
[0036] 因而降低了运类化学产品对吸附性粉末状材料的吸附能力的负面影响，从而导致 运种材料的消耗减少。
[0037] 在反应器内的揽拌还使得能够在此反应器中产生下述运样的介质:所述介质适合 于使吸附性粉末状材料和颗粒状聚合物材料悬浮W使得它们在其中的浓度在每个点都基 本上是均匀的。运起到了优化水处理的作用。
[0038] 而且，在反应器中悬浮的颗粒状聚合物材料引起反应器中的额外端流，运起到了 进一步均化反应器中的吸附性材料的浓度的作用。因此，水处理的效率更为有规律，并且已 处理水的水质更为可再现。
[0039] 由于所有运些原因，根据本发明的方法使得能够在膜、吸附性粉末状材料的使用、 去堵塞化学产品的使用方面实现显著的经济性，并且还在能量方面实现显著的经济性，同 时与现有方法相比产生同样良好品质或者甚至更好品质的水。
[0040] 根据本发明的技术尤其能够延长膜使用寿命;与现有技术相比，过滤膜的更换频 率因而被降低。
[0041] 根据一种变化形式，由水、颗粒状聚合物材料和吸附性粉末状材料构成的所述混 合物在所述膜反应器内的所述揽拌至少部分地通过优选序列注入空气到所述混合物中而 产生。序列注入空气的优点在于通过过渡状态引起端流，并且因而节约能量。
[0042] 另外可选地或补充地，由水、颗粒状聚合物材料和吸附性粉末状材料构成的所述 混合物在所述膜反应器内的所述揽拌至少部分地通过由水和吸附性粉末状材料构成的所 述混合物的至少一部分在所述反应器中的再循环而产生。
[0043] 如此引起的揽拌一方面能够提高反应器中吸附性粉末状材料和颗粒状聚合物材 料的浓度均匀性，并且另一方面促进了颗粒状聚合物材料对吸附性粉末状材料的保护作 用。
[0044] 优选地，吸附性粉末状材料是粉末状活性炭(CAP)，即由平均直径为扣m-200皿并 且优选15皿-35皿的颗粒构成的活性炭。
[0045] 有利地，所述颗粒状聚合物材料选自聚丙締珠粒，碳酸化聚丙締珠粒，填充有矿物 的中空聚丙締珠粒，聚碳酸醋珠粒，聚氨醋珠粒，聚甲基丙締酸甲醋珠粒，聚对苯二甲酸下 二醇醋珠粒，聚甲醒珠粒，聚乙締珠粒，W及聚氯乙締珠粒。
[0046] 运些珠粒具有的优点在于相对于膜是化学惰性的并且不太昂贵。运些珠粒的表面 优选是光滑的，W便不磨损膜，也不起到待处理水可能包含的生物质的固定载体的作用。
[0047] 在一种有利的实施方案中，所述待处理水在膜反应器中W3-15m/h的速度流通。
[0048] 运种实施方式使得能够在反应器中产生有利于使吸附性材料和颗粒状聚合物材 料悬浮的环境。因而，由颗粒状聚合物材料的珠粒的运动所引起的端流效应使得能够避免 或者至少极大地限制由吸附性粉末状材料导致的膜磨损现象。运种端流运动还使得能够溫 和地分离可能附着到过滤膜上并且存在堵塞孔的风险的物质。
[0049] 有利地，所述膜选自微滤和超滤和纳滤浸没式膜。
[0050] 在一种特别有利的实施方案中，根据本发明的方法还包括注入臭氧到待处理水中 的步骤，所述注入臭氧的步骤可W在所述膜反应器的上游或者在所述膜反应器中进行。
[0051] 运种步骤使得能够通过氧化待去除分子的一部分而提高水处理的效率。运个步骤 使得能够尤其改善内分泌干扰物和医学残余物的去除。该臭氧化还使大尺寸的有机分子碎 裂成更小的分子，运促进了它们的吸附和它们随后的去除。该臭氧化最后能够去除某些海 藻毒素和恶臭分子。
[0052] 优选地，本发明方法不包括在所述膜反应器中注入凝结剂和/或絮凝剂。实际上， 某些水处理方法包括凝结-絮凝步骤，W通过例如去除水中的有机大分子来提高该方法的 效率并且使得能够将粉末状材料与已处理水分离。但是，运些方法意味着要提供用W将吸 附性材料W及絮凝和凝结试剂与已处理水分离的分离器。而在运种分离的过程中会损失一 部分的吸附性粉末状材料，运意味着要再注入新鲜吸附性材料并且提高水处理成本。另外， 运些分离器W及凝结/絮凝槽等代表了±木工程和维护中的不可忽略的投资，运同样提高 了水处理成本。本发明使得能够不实施凝结和/或絮凝，因为其使用膜。运在W下情况下时 是特别重要的：出于可能要合乎规定的原因而不允许使用絮凝剂和/或凝结剂。根据本发明 的设备的尺寸和成本因而被降低。吸附性试剂的损失W及因此的运种吸附性试剂的消耗也 得W降低。
[0053] 本发明的目标还在于用于实施该方法的设备，包括至少一个膜反应器，所述膜反 应器整合有至少一个包含至少一个过滤膜的膜过滤单元；
[0054] 用于传送待处理水到所述至少一个膜反应器中的装置(moyens);
[0055] 用于注入吸附性粉末状材料到所述待处理水中的装置；
[0056] 用于再循环所述膜反应器的内容物的至少一部分的装置；
[0057] 在所述膜反应器中Wl-lOg/L的浓度存在的由平均直径为1mm-Smm且密度为1.05- 1.5的颗粒构成的颗粒状聚合物材料；
[0058] 用于将所述颗粒状聚合物材料保留在所述膜反应器的内部的装置；
[0059] 用于揽拌所述膜反应器的内容物的装置；
[0060] 用于排出来自所述膜过滤单元的已处理水的装置；
[0061] 用于清除来自所述膜反应器的水和吸附性粉末状材料和过量污泥的混合物的装 置。
[0062] 因而，根据本发明的设备相比于包括凝结/絮凝步骤的设备来说是紧凑的，因为它 既不包含凝结-絮凝槽也不包含用于注入凝结和絮凝试剂的装置，也不包含分离器如沉降 器。与使用非膜过滤单元的设备相比，它也是更为紧凑的。
[0063] 有利地，所述颗粒状聚合物材料选自聚丙締珠粒，碳酸化聚丙締珠粒，填充有矿物 的中空聚丙締珠粒，聚碳酸醋珠粒，聚氨醋珠粒，聚甲基丙締酸甲醋珠粒，聚对苯二甲酸下 二醇醋珠粒，聚甲醒珠粒，聚乙締珠粒，W及聚氯乙締珠粒。
[0064] 根据一种有益的变化形式，所述膜反应器包括：
[0065] 所述水与所述吸附性粉末状材料预接触的区域，在所述区域中连通有用于传送待 处理水的装置，用于注入所述吸附性粉末状材料的装置连通到所述接触区域中或者连通到 用于传送待处理水的所述装置中；W及
[0066] 膜过滤区域；
[0067] 所述预接触区域与所述过滤区域是物理上彼此分离的，所述设备包括用于传送所 述接触区域的内容物到所述过滤区域中的装置。
[0068] 运种实施方案使得能够通过提高要利用运种材料处理的水的停留时间而促进污 染物在吸附性粉末状材料上的吸附。运种变化形式使得能够简单且令人满意地减少待处理 水中溶解的污染物。
[0069] 优选地，用于揽拌所述膜反应器的内容物的所述装置包括在所述膜反应器的内 部、有利地在其下部或者在所述预接触区域中提供的至少一个空气注入栏(rampe)。
[0070] 另外可选地或者补充地，用于揽拌所述膜反应器的内容物的所述装置包括用于再 循环所述膜反应器的内容物的至少一部分的所述装置。
[0071] 还可提供作为揽拌反应器内容物的装置的揽拌器，在所述膜反应器的预接触区域 中提供。
[0072] 运些实施方案中的任一或者它们的组合均使得能够产生揽拌W在膜反应器中保 持吸附性粉末状材料W及颗粒状聚合物材料悬浮。运种揽拌使得能够一方面均质化所述吸 附性粉末状材料和颗粒状聚合物材料在反应器内的分布，并且另一方面防止吸附性材料附 着到过滤膜上。水的品质因而更好并且更为可再现。膜的磨损和堵塞现象也得W减少，甚至 得W避免。
[0073] 有利地，根据本发明的设备包括用于注入臭氧到所述待处理水中的装置。
[0074]用于注入臭氧的装置可位于用于传送待处理水到预接触反应器中或膜反应器本 身中的装置处。臭氧的注入也可在将吸附性粉末状材料注入到待处理水的操作的上游进 行。更特别地，在与吸附性材料接触的步子之前的臭氧的注入使得能够在吸附之前破碎大 分子并且部分氧化溶解在水中的污染物。因而促进了在吸附性粉末状材料上的吸附并且提 高了已处理水的水质。
【附图说明】
[00对 5.附图清单
[0076] 根据W下W示例性而非限制性的简单实施例的方式给出的两种优选实施方案的 描述和附图将更清楚地呈现本发明的其它特性和优点，在附图中：
[0077] -图1示意性示出了用于实施本发明方法的设备的第一实施方案；
[0078] -图2示意性示出了用于实施本发明方法的设备的第二实施方案；
[0079] -图3是显示根据本发明使用的图1中所示类型设备的微滤膜的渗透性变化的图。
【具体实施方式】
[0080] 6.本发明实施方案的描述 [0081 ] 6.1.本发明原理的回顾
[0082] 本发明的一般原理基于组合了在吸附性粉末状材料上的吸附和在膜上的过滤的 水处理技术，根据该水处理技术，颗粒状聚合物材料被添加到膜反应器中W限制膜的磨损。
[0083] 6.2.第一实施方案的描述
[0084] 参考图1，其呈现了用于实施本发明方法的本发明设备的第一实施方案。
[0085] 在运种实施方案中，根据本发明的设备包括连通到水处理反应器40上的用于传送 水的管道1，W将待处理水引入到该反应器中。
[0086] 臭氧注入装置2(在此即为注入器)使得能够注入臭氧到待处理水中W使其经历臭 氧化步骤。运个臭氧化步骤能够全部或部分氧化待处理水中所含的污染物。它还能够破碎 大分子W利于它们在吸附性粉末状材料上的吸附。在运种实施方案中，臭氧的注入在用于 传送水的管道1处进行。但在其它实施方案中它可在膜反应器处进行。
[0087] 反应器40容纳膜过滤模块(module)41。运种膜过滤模块41由浸没式膜组成，所述 浸没式膜至少部分地由有机材料构成，其在此是微滤膜，但在其它实施方案中它们可W是 超滤或纳滤膜。反应器40的尺寸使得在反应器40的内壁与过滤模块41的外部轮廓之间存在 的空间很小。
[0088] 用于注入颗粒状吸附性材料的装置3(例如注入器)连通到反应器40中。优选地，运 种颗粒状吸附性材料是CAP并且按照确定的量分布在反应器40中，W使得膜反应器40中的 水的CAP浓度为0. lg/L-5g/L。
[0089] 反应器40包含珠粒42形式的颗粒状聚合物材料。珠粒42具有光滑的表面。该珠粒 适合于实施本发明的方法，具有Imm-Smm的平均直径和1.05-1.5的密度。它们可优选由颗粒 状聚合物材料制成，选自聚丙締珠粒，碳酸化聚丙締珠粒，填充有矿物的中空聚丙締珠粒， 聚碳酸醋珠粒，聚氨醋珠粒，聚甲基丙締酸甲醋珠粒，聚对苯二甲酸下二醇醋珠粒，聚甲醒 珠粒，聚乙締珠粒，W及聚氯乙締珠粒。
[0090] 优选地，选择珠粒的量W使得在反应器40中的水的珠粒42的浓度为大约8g/L。
[0091] 该设备包括用于注入空气到反应器40中的装置。运些注入装置在此包括注入栏 43,其位于反应器40的下部，在膜过滤模块之下，连接到空气传送网络（未示出）。注入的空 气使得CAP能够悬浮在待处理水中，W使得其分布在膜反应器内是基本上均匀的并且使得 能够优化其污染物吸附能力。注入的空气还使得能够揽拌反应器中的珠粒42。珠粒42则在 膜表面处形成保护屏障，从而使得能够：
[0092] -通过防止CAP摩擦膜表面而限制由于磨损造成的膜损耗；
[0093] -由于该材料在反应器中产生的端流而溫和地分离会沉积到膜表面处的物质，而 不会损害运些膜。
[0094] 与CAP混合的水穿过过滤模块，W将已处理水与CAP分离。已处理水因而通过在其 上存在累51的管道50排出。
[00M]该设备还包括再循环回路45,在该回路上存在再循环累46和清除单元47。清除单 元47能够排出过量的污泥。再循环管道45的入口位于反应器40的上部，而其出口连通到运 个反应器的下部。运种回路45使得能够至少部分地再循环在反应器中所含的CAP和水的混 合物到反应器的内部，运个再循环使得能够在反应器中产生揽拌。
[0096] 位于反应器40和再循环回路45的入口之间的格栅(grille)44使得能够将珠粒42 保留在反应器40中。
[0097] 在运种实施方案中，反应器的内部的揽拌保持连续进行。
[0098] 6.3.第二实施方案的描述
[0099] 用于实施本发明方法的设备的第二实施方案在图2中示出。在运种实施方案中，与 参考图1描述的实施方案具有相同功能的元件具有相同的标号。
[0100] 在运种第二实施方案中，该设备包括膜反应器40,所述膜反应器40被再分为预接 触区域48和过滤区域49。
[0101] 预接触区域48在此包括预接触槽48,并且过滤区域在此包括过滤槽49,预接触槽 位于过滤槽的上游。
[0102] 运种预接触槽48在该槽的下部容纳用于注入空气的装置，例如注入栏43。运种注 入栏被连接到空气传送网络（未示出）。预接触槽48还容纳有累46,其能够使水从槽48流向 过滤槽49。槽48使得能够增加待处理水与吸附性材料之间的接触时间。运种实施方案特别 可用于处理荷载的水(eaux charg自es)，W使得化合物有更多的时间被CAP吸附并且因而提 高水处理方法的效率。
[0103] 要指出的是，在其它实施方案中，该槽的内容物的揽拌可通过在预接触槽48中提 供的一个或多个揽拌器来进行。
[0104] 在运种实施方案中，能够排出水和吸附性材料和过量污泥的混合物的清除单元47 位于过滤槽49的下部中。清除单元47之前是格栅44,所述格栅44能够将珠粒保留在过滤槽 49的内部。
[0105] 根据运种第二实施方案的设备还包括再循环回路，所述再循环回路使得能够增加 水和吸附性材料的混合物在该设备中的平均停留时间，并且参与在预接触槽中和在过滤槽 中的揽拌的产生。运种再循环回路包括：
[0106] -管道45,用于再循环过滤槽49的内容物的至少一部分到预接触槽48中，W及
[0107] -累46，用于传送预接触槽48的内容物到过滤槽49中。
[0108] 就如在第一实施方案中的情况一样，臭氧注入3在用于传送水的管道1中进行。但 是，在其它实施方案中，可考虑运些注入臭氧的装置在预接触槽48处或者在过滤槽49处。
[0109] 在运种实施方案中，反应器的内部的揽拌保持连续进行，W使得膜的去堵塞是连 续的。
[0110] 6.4.变化形式
[0111] 在W上所述的两种实施方案中，反应器内容物的运动是因为空气注入到反应器中 或者反应器的过滤区域中并且是因为过滤区域或反应器的内容物的再循环。在变化形式 中，反应器的内容物的运动可仅通过注入空气或仅通过再循环来获得。
[0112] 在第二实施方案中，反应器40通过分离壁被再分为预接触槽48和过滤区域49。但 是，在未示出的另一种实施方案中，该设备可包括与容纳膜过滤装置的水处理反应器分开 的预接触槽。在运种另外的实施方案中，预接触槽被置于水处理反应器的上游。累能够将待 处理水与CAP的混合物借助于管道从预接触槽向水处理反应器传送。在运种变化形式中，用 于注入CAP和传送待处理水的装置还连通到预接触槽中。如在第二实施方案中一样，预接触 槽的揽拌可通过注入空气和/或将待处理水与CAP的混合物从水处理反应器再循环到预接 触槽来进行。
[011引 7.试验
[0114] 利用CAP的注入来使用旨在使水可饮用的水处理设备，其包含整合有微滤膜的膜 反应器，所述膜用于将CAP与水分离并且降低其微生物含量。
[0115] 在试验开始时W及在一个半月结束时根据两种不同的方法(在培养物上W及通过 RT-PCR)来进行表示微生物减少的所谓"LRV" (Log Removal Value(对数去除值））参数的测 量。在下表1中示出的运些测量的结果表明此微生物减少参数的非常显著的降低。实际上， 在一个半月结束时观察到的LRV取决于测量方法而要小5或7倍。运显示出由CAP的磨损导致 的膜效率的降低。
[0116] 表1 「01171
1234 使用相同类型的设备W用于处理用过的水W将其净化，但提供珠粒在膜反应器中 的注入，所述珠粒是聚合物材料（即碳酸化聚丙締）的珠粒，具有4mm的直径和1.05的密度。 没有使用化学产品进行膜的任何清洗。 2 在1.5个月的运行之后，LRV标准测量为3.3,即接近其初始值。运个3.3的LRV对应 于接近量化阔值的微生物减少。运个结果证实了先前观察到的膜磨损现象的显著最小化。 参见图3,对应于在时间LP20的过程中测量的渗透性与在试验开始时LPi20测量的渗透性之 间的比率的膜的相对渗透性仅略有降低，而运没有进行膜的任何化学清洗。COD(化学需氧 量)和TOC(总有机碳)的减少本身在整个试验过程中是稳定的。 3 8.结论 4 因而，与使用现有方法生产的已处理水相比，根据本发明的方法使得能够即使不 生产更高品质也能生产相当品质的已处理水。根据本发明的方法使得能够解决在使用过滤 膜的过程中频繁遇到的问题，即由于有可能与注入到反应器中的空气的作用相结合的吸附 性材料的磨损特性所导致的膜的过早机械损耗。实际上，不但不象本来想象的那样会加重 膜的磨损问题，对膜来说为惰性的颗粒状聚合物材料的添加使得能够保护运些膜的表面。 更特别地，反应器的揽拌使得能够同时悬浮吸附性粉末状材料和颗粒状聚合物材料。因而， 吸附性材料对膜的摩擦受到限制:根据本发明的方法因而能够有效地减少导致膜机械损耗 的磨损现象。
[0122]另外，组成颗粒状聚合物材料的颗粒由于它们在水中的运动而在介质中处于端流 状态，从而防止吸附性粉末状材料附着到过滤膜上和阻塞运些膜的孔。如此，根据本发明的 方法还起到了限制膜堵塞的作用。
【主权项】
1. 水处理方法，包括： 使所述水与浓度为O. l-5g/L的吸附性粉末状材料在包含至少一个浸没式过滤膜的膜 反应器中接触的步骤； 在所述膜反应器中通过浸没式膜过滤包含所述吸附性粉末状材料的所述水的步骤，所 述膜至少部分地由有机材料构成； 其特征在于该方法包括旨在限制所述至少一个浸没式膜被所述吸附性粉末状材料磨 损的步骤，所述步骤在于： 在所述膜反应器中使包含所述吸附性粉末状材料的所述水与浓度为lg/L-10g/L的由 颗粒构成的颗粒状聚合物材料接触，所述颗粒具有的平均直径和1.05-1.5的密度； 并且， 在包含所述至少一个过滤膜的所述膜反应器内搅拌由水、吸附性粉末状材料和颗粒状 聚合物材料构成的所述混合物。2. 根据权利要求1的方法，其特征在于，由水、颗粒状聚合物材料和吸附性粉末状材料 构成的所述混合物在所述膜反应器内的所述搅拌至少部分地通过序列或非序列注入空气 到所述混合物中而产生。3. 根据权利要求1或2的方法，其特征在于，由水、颗粒状聚合物材料和吸附性粉末状材 料构成的所述混合物在所述膜反应器内的所述搅拌至少部分地通过由水和吸附性粉末状 材料构成的所述混合物的至少一部分在所述反应器中的再循环而产生。4. 根据上述权利要求任一项的方法，其特征在于，所述吸附性粉末状材料是粉末状活 性炭(CAP)。5. 根据上述权利要求任一项的方法，其特征在于，所述颗粒状聚合物材料选自聚丙烯 珠粒，碳酸化聚丙烯珠粒，填充有矿物的中空聚丙烯珠粒，聚碳酸酯珠粒，聚氨酯珠粒，聚甲 基丙烯酸甲酯珠粒，聚对苯二甲酸丁二醇酯珠粒，聚甲醛珠粒，聚乙烯珠粒，以及聚氯乙烯 珠粒。6. 根据上述权利要求任一项的方法，其特征在于，所述待处理水在所述膜反应器中以 3-15m/h的速度流通。7. 根据上述权利要求任一项的方法，其特征在于，所述浸没式膜选自纳滤膜、超滤膜和 微滤膜。8. 根据上述权利要求任一项的方法，其特征在于，该方法还包括注入臭氧到待处理水 中的步骤，所述注入臭氧的步骤可在所述膜反应器的上游或者在所述膜反应器中进行。9. 用于实施根据权利要求1-8任一项的方法的水处理设备，包括： 至少一个膜反应器(40)，所述膜反应器整合有至少一个包含至少一个过滤膜的膜过滤 单元(41); 用于传送待处理水到所述至少一个膜反应器(40)中的装置（1); 用于注入吸附性粉末状材料到所述待处理水中的装置(3); 用于再循环所述膜反应器(40)的内容物的至少一部分的装置(45,46); 在所述膜反应器中以1-1(^/1的浓度存在的由平均直径为1111111-5111111且密度为1.05-1.5 的颗粒构成的颗粒状聚合物材料(42); 用于将所述颗粒状聚合物材料(42)保留在所述膜反应器(40)的内部的装置(44); 用于搅拌所述膜反应器(40)的内容物的装置； 用于排出来自所述膜过滤单元(41)的已处理水的装置(50,51); 用于清除来自所述膜反应器(40)的水和吸附性粉末状材料和过量污泥的混合物的装 置(47)。10. 根据权利要求9的设备，其特征在于，所述颗粒状聚合物材料选自聚丙烯珠粒，碳酸 化聚丙烯珠粒，填充有矿物的中空聚丙烯珠粒，聚碳酸酯珠粒，聚氨酯珠粒，聚甲基丙烯酸 甲酯珠粒，聚对苯二甲酸丁二醇酯珠粒，聚甲醛珠粒，聚乙烯珠粒，以及聚氯乙烯珠粒。11. 根据权利要求9或10任一项的设备，其特征在于，所述膜反应器(40)包括： 所述水与所述吸附性粉末状材料预接触的区域(48)，在所述区域中连通有用于传送待 处理水的所述装置(1)，用于注入所述吸附性粉末状材料的所述装置(3)连通到所述接触区 域中或者连通到用于传送待处理水的所述装置(1)中；以及 膜过滤区域(49); 所述预接触区域(48)与所述过滤区域(49)是物理上彼此分离的，所述设备包括用于传 送所述接触区域(48)的内容物到所述过滤区域(49)中的装置(46)。12. 根据权利要求9-11任一项的设备，其特征在于，用于搅拌所述膜反应器(40)的内容 物的所述装置包括在所述膜反应器(40)的内部提供的至少一个空气注入栏(43)。13. 根据权利要求11和12的设备，其特征在于，所述空气注入栏(43)位于所述预接触区 域(48)中。14. 根据权利要求9-13任一项的设备，其特征在于，用于搅拌所述膜反应器(40)的内容 物的所述装置包括用于再循环所述膜反应器(40)的内容物的至少一部分的所述装置(45， 46)〇15. 根据权利要求9-14任一项的设备，其特征在于，该设备包括用于注入臭氧到所述待 处理水中的装置(2)。
【文档编号】C02F103/34GK105934410SQ201480074249
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2014年12月11日
【发明人】A·加伊德, A·塔齐培恩, C·黛尼斯马提尼兹
【申请人】威立雅水务解决方案与技术支持公司