一种膜净水工艺的预处理方法
【专利摘要】公开了一种膜净水工艺的预处理方法，包括：预氧化处理、吸附处理和絮凝处理。通过预氧化处理和吸附处理去除水体中的有机污染物和无机污染物，减轻膜净水工艺的工作负荷；通过絮凝处理使水体中的胶体脱稳、并形成絮体，该絮体可以在膜表面形成具有絮凝活性和良好透水性的松散滤饼层，阻止细小颗粒进入膜孔、避免膜的深层污染；该滤饼层很容易从膜表面脱落，具有良好的沉淀性，无需沉淀和砂滤即可方便地排至池外，同时实现膜过滤系统的污泥平衡。本发明的预处理方法不仅可以避免小于膜孔径的污染物透过膜，提高膜净水工艺的出水水质，还可以根据待处理水的污染程实现预处理、强化预处理和应急预处理之间的灵活切换，解决膜净水工艺的不足。
【专利说明】
一种膜净水工艺的预处理方法
技术领域
[0001]本发明涉及水处理与净化技术领域，特别涉及一种净水膜工艺的预处理方法。
【背景技术】
[0002]以下对本发明的相关技术背景进行说明，但这些说明并不一定构成本发明的现有技术。
[0003]随着超滤/微滤膜制造成本和应用成本的降低，超滤/微滤膜在水处理与净化领域得到了越来越广泛的应用。超滤/微滤膜对水中颗粒物、胶体和微生物具有很好的去除效果，出水水质稳定，且优于其他过滤工艺出水水质。在饮用水行业，超滤/微滤膜过滤可以直接替代传统的沉淀和砂滤工序，能够大大节约占地面积和运行能耗、提高出水水质;在污水处理领域，超滤/微滤膜过滤可以和生物处理工艺相结合，替代沉淀池，同样可以减少占地面积、提高出水水质、减少污泥产量。超滤/微滤膜过滤工艺不仅可以用于新建项目，在改造项目中同样具有广阔的应用前景。
[0004]微滤/超滤膜处理的机理为物理筛分机理，大于膜孔径的污染物将会被截留，而小于膜孔径的污染物将会透过膜，因此，对于小于膜孔径的污染物的处理显得尤为重要。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提出一种净水膜工艺的预处理方法，利用本发明可以处理小于膜孔径的污染物，避免其透过膜，从而确保膜滤后水的水质。
[0006]根据本发明的膜净水工艺的预处理方法，包括如下步骤:
[0007](I)预氧化处理:向待处理水中投加预氧化药剂，去除其中的有机污染物和可被氧化的无机污染物；
[0008](2)吸附处理:向预氧化处理后的出水中投加吸附剂，去除其中的无机污染物和有机污染物；
[0009](3)絮凝处理:向吸附处理后的出水中投加絮凝剂，使其中的胶体脱稳、并形成絮体。
[0010]优选地，步骤(3)向吸附处理后的出水中投加絮凝剂时实时检测水中胶体的电动电位值，当所述电动电位值为-15mV ± 5mV时，停止投加絮凝剂。
[0011]优选地，絮凝处理的时间不低于15min。
[0012]优选地，预氧化药剂包括以下组分中的至少一种:高锰酸钾、液氯、二氧化氯。
[0013]优选地，预氧化处理后的出水的高锰酸盐指数不超过3.5mg/L。
[0014]优选地，预氧化处理的时间不低于1.5h。
[0015]优选地，吸附处理的时间不低于1.5h。
[0016]优选地，步骤(3)絮凝处理之前进一步包括:向待处理水中投加其他药剂;所述其他药剂包括以下组分中的至少一种:树脂、粉末活性炭。
[0017]优选地，步骤(I)预氧化处理之前进一步包括:
[0018]获取待处理水的高锰酸盐指数，若所述高锰酸盐指数大于5mg/L，对待处理水进行生物处理。
[0019]优选地，生物处理包括以下处理工艺中的至少一种:生物接触氧化工艺、MBBR工艺、曝气生物滤池工艺。
[0020]根据本发明的膜净水工艺的预处理方法，包括:预氧化处理、吸附处理和絮凝处理。通过预氧化处理和吸附处理去除水体中的有机污染物和无机污染物，减轻膜净水工艺的工作负荷;通过絮凝处理使水体中的胶体脱稳、并形成絮体。在膜处理过程中，本发明的预处理方法得到的絮体进入膜池之后进行二次絮凝，在膜表面形成松散的滤饼层，该滤饼层具有絮凝活性和良好的透水性，能够阻止细小颗粒进入膜孔、避免膜的深层污染，对膜进行物理清洗时，滤饼层很容易从膜表面脱落，脱落后的滤饼层具有良好的沉淀性，能够很快沉积到膜池底部，并发生浓缩现象，膜池底部经过沉淀、浓缩的污泥在膜池排泥时被排至池夕卜，实现膜过滤系统的污泥平衡。本发明可以处理小于膜孔径的污染物，避免其透过膜，从而确保膜滤后水的水质。
【具体实施方式】
[0021]下面对本发明的示例性实施方式进行详细描述。对示例性实施方式的描述仅仅是出于示范目的，而绝不是对本发明及其应用或用法的限制。
[0022]为了防止小于膜孔径的污染物将会透过膜，本发明在膜净水工艺之前进行预处理，通过絮凝处理使水体中的胶体脱稳并形成絮体，借助该絮体在膜表面二次絮凝形成的松散滤饼层阻止细小颗粒进入膜孔。
[0023]待处理水中一般含有较多的有机污染物和无机污染物。预处理阶段若不去除这些污染物，不仅会增加后续膜净水工艺的工作负荷，待处理水中的有机污染物还可以为微生物提供良好的生存环境，使膜池滋生微生物。此外，待处理水中有可能还有微生物有机体，这些微生物不断生长繁殖，进一步污染膜池，影响膜的使用寿命、并降低膜净水工艺的出水品质。为了去除待处理水中有机污染物和可能被氧化的无机污染物，并避免膜池滋生微生物，本发明在步骤(I)首先进行预氧化处理。具体地，向待处理水中投加预氧化药剂，去除其中的有机污染物和可被氧化的无机污染物。
[0024]为了避免投加的预氧化药剂带来的二次污染，可以选用一些对水体无污染的安全氧化剂，例如，预氧化药剂包括以下组分中的至少一种:高锰酸钾、液氯、二氧化氯。进行预氧化处理时，预氧化药剂的种类和添加量可以根据水体中污染物的种类以及污染程度进行确定，以实现常规预处理、强化预处理和应急预处理之间的灵活调整。例如，水体污染严重时采用强化预处理，选择氧化性较强的高锰酸钾等预氧化药剂。
[0025]从化学反应的角度来看，即使待处理水的污染非常严重，其中污染物的浓度也不高。若预氧化处理的时间较短，待处理水中可被氧化的污染物可能不能充分被氧化。为了保证预氧化药剂与待处理水中较低浓度污染物之间充分反应，提高预氧化处理的效果，可以控制预氧化处理的时间不低于1.5h。
[0026]高锰酸盐指数是反映水体中有机及无机可氧化物质污染的常用指标。定义为:在一定条件下，用高锰酸钾氧化水中的某些有机物及无机还原性物质，由消耗的高锰酸钾量计算相当的氧量，单位为氧的毫克/升。高锰酸盐指数越大，水体中有机及无机可氧化污染物含量越高，水体污染越严重。若进入膜净水工艺的进水中污染物含量较高，会增加膜净水工艺的工作负荷，进水中的污染物还会造成膜污染，影响膜净水工艺的出水质量。为此，在本发明的一些实施例中，控制预氧化处理后的出水的高锰酸盐指数不超过3.5mg/L。
[0027]步骤(I)预氧化处理之后进行吸附处理。在步骤(2)中，向预氧化处理后的出水中投加吸附剂，去除其中的无机污染物和有机污染物。
[0028]从化学反应的角度来看，即使待处理水的污染非常严重，其中污染物的浓度也不高。若吸附处理的时间较短，待处理水中可被吸附的污染物可能不能充分被吸附。为了保证待处理水中较低浓度的污染物充分被吸附剂吸附，提高吸附处理的效果，可以控制吸附处理的时间不低于1.5h。
[0029]本发明在步骤(3)絮凝处理:向吸附处理后的出水中投加絮凝剂，使其中的胶体脱稳、并形成絮体。现有技术的絮凝处理一般是向水体中投加絮凝剂，使其中的悬浮微粒集聚变大或形成大而密实的絮团，从而加快粒子的聚沉，达到固-液分离的目的。这种絮凝方式的出水送入浸没式膜处理设备时，由于无法在膜表面进行二次絮凝，膜表面不能形成滤饼层，因此无法阻止小于膜孔径的污染物进入膜孔，造成膜污染。与现有絮凝方式不同的是，本发明絮凝处理的主要目的并非使水体中的悬浮微粒集聚变大或形成大而密实的絮团以加快粒子聚沉，而是为了使水体中的胶体脱稳、并形成松散的絮体。为了保证可以形成絮体，本发明的预处理方法不应包括沉淀、砂滤或者活性炭过滤等过滤手段。
[0030]在膜处理过程中，本发明的预处理方法得到的絮体进入膜池之后可以在膜表面进行二次絮凝形成松散的滤饼层，该滤饼层具有絮凝活性和良好的透水性，能够阻止细小颗粒进入膜孔、避免膜的深层污染，对膜进行物理清洗时，滤饼层很容易从膜表面脱落，脱落后的滤饼层具有良好的沉淀性，能够很快沉积到膜池底部，并发生浓缩现象，膜池底部经过沉淀、浓缩的污泥在膜池排泥时被排至池外，实现膜过滤系统的污泥平衡。本发明可以处理小于膜孔径的污染物，避免其透过膜，从而确保膜净水工艺的出水水质。此外，由于本发明的滤饼层具有良好的沉淀性，便于排至池外，因此无需借助现有技术中的沉淀和砂滤等工艺排泥。
[0031]絮凝剂的种类和添加量可以根据水体中污染物的种类以及污染程度进行确定。水中的污染物质是以胶体的形式存在，因此可以根据水中胶体的电动电位确定絮凝剂的添加量。在胶体溶液中，分散在介质中的微粒由于自身的电离或表面吸附其他粒子而形成带一定电荷的胶粒，同时在胶粒附近的介质中必然分布有与胶粒表面电性相反而电荷数量相同的反离子，形成一个扩散双电层。在外电场作用下，荷点的胶粒携带起周围一定厚度的吸附层向带相反电荷的电极运动，在荷电胶粒吸附层的外界面与介质之间相对运动的边界处相对于均匀介质内部产生一电势，为ζ电势。它随吸附层内离子浓度，电荷性质的变化而变化。它与胶体的稳定性有关，ζ绝对值越大，表明胶粒电荷越多，胶粒间斥力越大，胶体越稳定。若水中胶体的电极电位的绝对值太小，形成的絮体过于松散，不利于二次絮凝时形成有效的滤饼层;若水中胶体的电动电位的绝对值太大，形成的絮体太大太密，容易形成沉淀堵塞膜孔;此外絮体太大太密形成沉淀，在膜净水过程中无法在膜表面形成具有絮凝活性和良好透水性的滤饼层，使得小于膜孔径的污染物透过膜孔，造成膜污染，影响膜净水工艺的出水水质。在本发明的优选实施例中，步骤(3)向吸附处理后的出水中投加絮凝剂时实时检测水中胶体的电动电位值，当水中胶体的电动电位值为-15mV ± 5mV时，停止投加絮凝剂。
[0032]为了提高絮凝处理的效果，在本发明的一些实施例中，絮凝处理的时间不低于15min0
[0033]待处理水中有可能含有重金属及其他难降解有机物，为了去除这些物质，在步骤
(3)絮凝处理之前可以进一步包括:向待处理水中投加其他药剂;所述其他药剂包括以下组分中的至少一种:树脂、粉末活性炭。
[0034]对于污染较严重的待处理水，在步骤(I)预氧化处理之前可以进一步包括:获取待处理水的高锰酸盐指数，若高锰酸盐指数大于5mg/L，对待处理水进行生物处理。本发明中，生物处理可以包括以下处理工艺中的至少一种:生物接触氧化工艺、MBBR(Moving BedB1film Reactor，移动床生物膜反应器)工艺、曝气生物滤池工艺。生物接触氧化工艺、MBBR工艺和曝气生物滤池工艺是本领域的常用技术手段，本发明在此不再赘述。
[0035]与现有技术相比，本发明处理小于膜孔径的污染物，避免其透过膜，提高膜净水工艺的出水水质。
[0036]虽然参照示例性实施方式对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明并不局限于文中详细描述和示出的【具体实施方式】，在不偏离权利要求书所限定的范围的情况下，本领域技术人员可以对所述示例性实施方式做出各种改变。
【主权项】
1.一种膜净水工艺的预处理方法，其特征在于包括如下步骤: (1)预氧化处理:向待处理水中投加预氧化药剂，去除其中的有机污染物和可被氧化的无机污染物； (2)吸附处理:向预氧化处理后的出水中投加吸附剂，去除其中的无机污染物和有机污染物； (3)絮凝处理:向吸附处理后的出水中投加絮凝剂，使其中的胶体脱稳、并形成絮体。2.如权利要求1所述的预处理方法，其中，步骤(3)向吸附处理后的出水中投加絮凝剂时实时检测水中胶体的电动电位值，当所述电动电位值为-15mV ± 5mV时，停止投加絮凝剂。3.如权利要求2所述的预处理方法，其中，絮凝处理的时间不低于15min。4.如权利要求1所述的预处理方法，其中，预氧化药剂包括以下组分中的至少一种:高锰酸钾、液氯、二氧化氯。5.如权利要求4所述的预处理方法，其中，预氧化处理后的出水的高锰酸盐指数不超过3.5mg/L。6.如权利要求5所述的预处理方法，其中，预氧化处理的时间不低于1.5h。7.如权利要求1所述的预处理方法，其中，吸附处理的时间不低于1.5h。8.如权利要求1所述的预处理方法，其中，步骤(3)絮凝处理之前进一步包括:向待处理水中投加其他药剂;所述其他药剂包括以下组分中的至少一种:树脂、粉末活性炭。9.如权利要求1-8任一所述的预处理方法，其中，步骤(I)预氧化处理之前进一步包括: 获取待处理水的高锰酸盐指数，若所述高锰酸盐指数大于5mg/L，对待处理水进行生物处理。10.如权利要求9所述的预处理方法，其中，生物处理包括以下处理工艺中的至少一种: 生物接触氧化工艺、MBBR工艺、曝气生物滤池工艺。
【文档编号】C02F9/14GK106007064SQ201610473669
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月24日
【发明人】张国宇, 马百文
【申请人】北京金泽环境能源技术研究有限公司, 中国科学院生态环境研究中心