一种高藻水处理系统的制作方法
【专利摘要】一种高藻水处理系统，包括水质在线监测装置，投加控制装置，进水装置，膜处理装置和出水装置，本系统通过对膜处理进水浊度和藻类浓度的变化进行粉末活性炭或粉末活性炭与硅藻土混合物投加。保证产水水质的同时减缓了膜污染和降低清洗频率，并降低了运行费用。
【专利说明】一种高藻水处理系统
【技术领域】
[0001]本发明属于水处理领域，具体涉及一种高藻水处理系统。
【背景技术】
[0002]当前大部分地区采用湖泊、水库等地表水源作为饮用水水源，但这些水源不同程度存在富营养化问题，富营养化水体使得藻类过盛生长分泌大量代谢产物，特别在夏秋季节，水温高藻类快速繁殖，藻细胞及其代谢物不仅影响饮用水水质，同时增加水处理负荷，为去除藻类及其代谢产物对饮用水水质影响，粉末活性炭是使用比较广泛和有效的处理方法，由于粉末活性炭比表面积大，一方面粉末活性炭吸附藻细胞使其结构不破坏，体内藻毒素及臭味物质不会释放，另一方面粉末能吸附藻体分泌的藻毒素和臭味物质，粉末活性炭投加提高了饮用水水质。高乃云、刘成等在“高藻及微囊藻毒素污染原水的应急处理工艺研究”(中国给水排水2006年11月第21期22卷9~13页)中表明，粉末活性炭对高藻水中藻毒素的去除效果明显。
[0003]粉末活性炭投加量很大时，粉末活性炭能在膜表面形成一层结构疏松的碳层滤饼层，由于结构疏松易被反冲洗去除，但水厂实际应用中粉末活性炭投加量大于30mg/L连续投加很难实现，且一种水源水粉末活性炭投加量比较固定，不考虑藻类浓度变化进行相应的预处理变化，更没有考虑藻类浓度与浊度变化及粉末活性炭投加与膜污染之间的关系。而藻类浓度较高但浊度较低时，投加粉末活性炭粘附在膜表面反而会加剧膜污染，并由此导致频繁的维护性和周期性化学清洗，影响了处理系统的正常运行，提高了运行费用。
【发明内容】
[0004]目前膜处理高藻水(藻类浓度大于或等于100万个/L)预处理时，只投加粉末活性炭易导致膜污染，使得清洗频率和运行费用增加。
[0005]针对现有技术的上述缺陷，本发明通过藻类浓度与水质浊度变化的关系进行相应的预处理，在确保对藻类处理的同时减轻膜污染，降低相应的运行成本，提高膜运行稳定性。
[0006]本发明提供一种高藻水处理系统，包括水质在线监测装置，投加控制装置，进水装置，膜处理装置和出水装置，通过对膜处理进水浊度和藻类浓度的变化进行粉末活性炭或粉末活性炭与硅藻土混合物投加。待处理水首先进入在线监测装置进行相应水质检测，根据水质结果控制投加装置的投加状态及投加种类，然后待处理水进入进水装置，经进水装置处理后进入膜处理装置，最后膜处理后产水进入出水装置。
[0007]当在线监测进水藻类浓度大于或等于100万个/L且浊度小于20NTU时，进行粉末活性炭与硅藻土混合物投加；由于水质浊度较低，藻及代谢产物容易直接吸附在膜表面不易冲洗，造成对膜的污染，单独投加粉末活性炭由于粒径小，吸附在膜表面后不易冲洗，同时投加粉末活性炭与硅藻土混合物经投加控制装置加入进水装置，硅藻土粒径大且成分较复杂，部分表面带正电荷，经进水装置搅拌后藻及代谢产物易吸附在活性炭和硅藻土表面易凝集在一起，进入膜处理装置后，凝集一起的混合物在膜表面形成一层松散滤饼层易被冲洗，膜污染程度降低，保障出水水质同时降低投加成本；当在线监测进水藻类大于或等于100万个/L且浊度大于或等于20NTU时，进行粉末活性炭投加；由于进水浊度较高，部分藻类及代谢产物易与进水中的悬浮颗粒结合，对膜造成污染，投加粉末活性炭经投加控制装置加入进水装置，经进水装置搅拌后，进一步吸附水中的藻类及其代谢产物，进入膜处理装置后与悬浮物粘附一起吸附膜表面，冲洗时滤饼层易去除，降低了膜污染和确保产水水质。
[0008]进行粉末活性炭与硅藻土混合物投加时，投加总量优选为5~30mg/L，其中，粉末活性炭与硅藻土的质量配比优选为1:1~2:1。进行粉末活性炭投加时，投加量优选为5~30mg/L。基于实用性和可行性，保证处理效果及持续稳定投加，混合物投加量和单独投加粉末活性炭投加量进一步优选为15mg/L。
[0009]在线监测装置包括藻类浓度在线监测装置和浊度在线监测装置，通过对进水藻类浓度及浊度的监测，提供合理的预处理方法。
[0010]粉末活性炭与硅藻土混合物或粉末活性炭投加后，通过进水装置混合搅拌，与含藻待处理水体接触时间为10~60min。为有效利用活性炭的吸附能力，进水装置混合搅拌并与含藻待处理水体接触时间优选为30min左右。
[0011]系统膜处理装置为超滤膜装置，过滤方式为死端过滤，粉末活性炭或粉末活性炭与硅藻土混合物投加不影响系统回收率。
[0012]本发明的主要特点在于:
[0013]通过对高藻水的进水藻类及水质浊度监测，根据其之间关系选择恰当的预处理方法，在处理高藻水同时控制膜污染，确保膜稳定运行同时降低运行费用，可应用膜法地表水处理工艺。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为系统简图。
[0015]其中I为监测装置；2为投加装置；3为进水装置；4为膜处理装置；5为出水装置。
【具体实施方式】
[0016]测试方法:
[0017]浊度:HACH2100N在线浊度仪。
[0018]藻类浓度:用HACH Hydrolab DS5测得的蓝绿藻浓度。
[0019]实施例1:
[0020]在线监测某地表水浊度10NTU，藻类浓度200万个/L，投加装置启动运行，投加15mg/L的粉末活性炭和硅藻土混合物进入进水装置，粉末活性炭和硅藻土混合物的质量配比为1:1,经混合30min后,从进水装置进入超滤膜装置进行过滤,膜过滤通量为2.0m/d,过滤周期时间为30min,反洗加空气冲洗1.0min,并且每天用300ppmNaC10进行一次维护性清洗，膜连续运行稳定，膜化学清洗周期超过60天，其出水未检测出藻类，微囊藻毒素、土臭素及2-甲基异冰片含量也均达到最新生活饮用水卫生标准。粉末活性炭与硅藻土混合物投加不仅去除了藻类及其代谢物的污染，而且减缓了膜污染，确保产水水质同时降低清洗频率，对比固定投加相同量粉末活性炭，运行费用降低了 25%。
[0021]对比例1:
[0022]同实施例1相同的地表水，在线监测地表水藻类浓度200万个/L，根据现有技术固定投加15mg/L粉末活性炭混合30min后，从进水装置进入超滤膜装置进行过滤，膜过滤通量为2.0m/d,过滤周期时间为30min，反洗加空气冲洗1.0min,并且每天用浓度300ppmNaC10进行一次维护性清洗，随着过滤运行进行，膜压差偏高，膜化学清洗周期为30天，其出水未检测出藻类，微囊藻毒素、土臭素及2-甲基异冰片含量均达到最新生活饮用水卫生标准。
[0023]实施例2:
[0024]在线监测某地表水浊度10NTU，藻类浓度1000万个/L，投加装置启动，投加15mg/L的粉末活性炭与硅藻土混合物进入进水装置，粉末活性炭和硅藻土混合物的质量配比为2:1,混合30min后从进入超滤膜装置进行过滤,膜过滤通量为2.0m/d,过滤周期时间为30min,反洗加空气冲洗1.0min,并且每天用浓度300ppmNaC10进行一次维护性清洗,膜运行稳定，膜化学清洗周期达到60天，其出水未检测出藻类，微囊藻毒素、土臭素及2-甲基异冰片含量均达到最新生活饮用水卫生标准，粉末活性炭和硅藻土混合物投加去除了水体中藻类及其代谢物的污染，并缓解了膜污染速度，确保产水水质同时延长清洗周期，减少化学药剂使用及提高膜使用率，对比固定投加相同量粉末活性炭，运行成本降低了 20%。
[0025]对比例2:
[0026]同实施例2相同的地表水，在线监测某地表水藻类浓度1000万个/L，根据现有技术固定投加15mg/L的粉末活性炭进入进水装置，混合30min后从进入超滤膜装置进行过滤，膜过滤通量为2.0m/d，过滤周期时间为30min，反洗加空气冲洗1.0min，并且每天用浓度300ppmNaC10进行一次维护性清洗，膜运行压差增长较快，膜化学清洗周期为20天，其出水未检测出藻类，微囊藻毒素、土臭素及2-甲基异冰片含量均达到最新生活饮用水卫生标准。
[0027]实施例3:
[0028]在线监测某地表水浊度30NTU，藻类浓度1000万个/L，投加装置启动，投加15mg/L粉末活性炭进入进水装置，混合30min后进入超滤膜装置进行过滤，膜过滤通量为2.0m/d,过滤周期时间为30min,反洗加空气冲洗1.0min,并每天用浓度300ppmNaC10进行一次维护性清洗，膜运行较稳定，化学清洗周期达45天，其出水未检测出藻类，微囊藻毒素、土臭素及2-甲基异冰片含量均达到最新生活饮用水卫生标准，高浊度地表水投加粉末活性炭吸附藻类及其代谢产物，同时与水中颗粒物作用在膜表面形成松软滤饼层，缓解了膜污染速度。
【权利要求】
1.一种高藻水处理系统，包括水质在线监测装置，投加控制装置，进水装置，膜处理装置和出水装置，其特征在于:所述系统通过对膜处理装置进水浊度和进水藻类浓度的在线监测进行粉末活性炭投加或粉末活性炭与硅藻土混合物投加。
2.根据权利要求1所述的一种高藻水处理系统，其特征在于:当在线监测测得进水藻类浓度大于或等于100万个/L且浊度小于20NTU时，进行粉末活性炭与硅藻土混合物投加；当在线监测进水藻类浓度大于或等于100万个/L且浊度大于或等于20NTU时，进行粉末活性炭投加。
3.根据权利要求2所述的一种高藻水处理系统，其特征在于:进行粉末活性炭与硅藻土混合物投加时，投加总量为5~30mg/L，其中，粉末活性炭与硅藻土的质量配比为1:1~2:1。
4.根据权利要求2所述的一种高藻水处理系统，其特征在于:进行粉末活性炭时，投加量为5~30mg/L。
5.根据权利要求1所述的一种高藻水处理系统，其特征在于:所述的膜处理装置为超滤膜装置，过滤方式为死端过滤。
【文档编号】C02F9/02GK104176839SQ201310188484
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2013年5月21日 优先权日:2013年5月21日
【发明者】邹高辉, 常春, 杨瑜芳 申请人:东丽先端材料研究开发（中国）有限公司