一种新的饮用水处理工艺及其系统的制作方法

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种新的饮用水处理工艺及其系统。

背景技术：

随着我国现代化建设进程的加速，工业的不断发展和扩大，特别是随着工农业的迅速发展和城镇人口的剧增，大量工业废水和生活污水处理不达标而直接排放，使我国许多城镇的地表水水源受到了不同程度污染，地表水中有机物的种类和数量大大增加，饮用水中发现了众多对人体有毒害的微量有机污染物、溶解性化学物质和氧化消毒副产物。与此同时，人们对饮用水质量的要求越来越高，解决饮用水净化处理问题，保障饮水安全成为改善我国居民生产生活条件的基本需要。

目前我国大部分水厂主要是采用以化学混凝、沉淀、砂滤为核心的常规饮用水处理工艺，该工艺很难有效解决上述的水质问题，无法保障处理后水的安全性；而大量加氯消毒则会将水中的有机污染物转化为对人体有严重毒害作用的消毒副产物，降低饮用水的化学安全性。传统制水工艺中，砂滤工艺占地面积大，对配水系统要求较高，且过滤精度低，工程应用中，除需保障严格的设计、安装条件外，还需要经常性地维护、检修，否则难以保证砂滤系统的正常净水效果。因此，有必要开发出适用于现有水质状况的新的饮用水处理工艺，保障居民饮用水健康。

技术实现要素：

本发明所要解决的问题在于提供一种新的饮用水处理工艺及其系统，能有效去除饮用水原水中微量污染物的，该工艺处理后的出水能满足生活《饮用水卫生标准(gb5749-2006)》。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种新的饮用水处理工艺，其特征在于它包括如下步骤：

1)准备饮用水处理系统；

2)首先原水通过第一输送管进入第一混凝池，在第一混凝池中通过第一混凝剂投加装置投加混凝剂，搅拌；

3)经过第一混凝池进行初步混凝反应后的水通过第二输送管进入超声波反应器；

4)经过超声波处理反应器处理后的水通过第三输送管进入第二混凝池，在这里通过第二混凝剂投加装置再次投加混凝剂，搅拌；

5)经过第二混凝池反应后的水通过第四输送管进入超滤膜反应池，在超滤膜反应池中抽吸泵的抽吸作用下通过超滤膜组件的分离。

所述混凝剂为聚合氯化铝或硫酸铝。

步骤2)所述原水在第一混凝池内停留时间为1～5min，第一混凝池内混凝剂的投加量为0.06～0.12mmol/l(al³⁺)。

步骤3)所述经过第一混凝池进行初步混凝反应后的水在超声波反应器内的停留时间为0.5～15min,超声波的加载频率为20～60khz,声能密度为0.1w/l～1.0w/l。

步骤4)所述经过超声波处理反应器处理后的水在第二混凝池停留时间为2～8min，第二混凝池内混凝剂的投加量为0.08～0.20mmol/l(al³⁺)。

步骤5)所述超滤膜组件中用到的超滤膜为中空纤维膜，膜孔径0.02～0.15μm，超滤膜的膜通量在20～80l/m²·h之间。

本工艺需专设的反洗水泵和压缩空气对超滤膜进行定期反冲洗，反洗用水采用抽吸泵16的出水，压缩空气采用专设的鼓风机通过空气管道送入超滤膜池。根据超滤膜池内混合液的水质情况确定超滤膜处理水池定期放空排泥的时间，通过打开放空阀门进行放空，然后重新进水。

实现上述工艺的饮用水处理系统，它包括第一输送管1、第一混凝池2、第一混凝剂投加装置3、第一搅拌装置4、第二输送管5、超声波反应器6、第三输送管7、第二混凝池8、第二混凝剂投加装置9、第二搅拌装置10、第四输送管11、超滤膜反应池12、超滤膜组件13、超滤膜池放空管14、第五输送管15、抽吸泵16；

第一输送管1的输入端接饮用水原水，第一输送管1的输出端与第一混凝池2的进水口连通，在第一混凝池2的顶部设有第一混凝剂投加装置3,在第一混凝池2中设有第一搅拌装置4，第二输送管5的输入端与第一混凝池2的出水口连通，第二输送管5的输出端与超声波反应器6的进水口连通，第三输送管7的输入端与超声波反应器的出水口连通，第三输送管7的输出端与第二混凝池8的进水口连通，在第二混凝池8的顶部设有第二混凝剂投加装置9,在第二混凝池8中设有第二搅拌装置10，第四输送管11的输入端与第二混凝池8的出水口连通，第四输送管11的输出端与超滤膜反应池12的进水口连通，在超滤膜反应池12中设有超滤膜组件13，在超滤膜反应池12底部设有放空管14，放空管14上设有手动阀门，第五输送管15的输入端与超滤膜组件13的出水口连通，第五输送管15的输出端与抽吸泵16的进水口连通。

本发明的有益效果是：

1.本发明将混凝、超声、超滤工艺结合使用，通过第一混凝池投加少量混凝剂，混凝剂的水解反应产生的正电荷中和原水中带负电的胶体粒子，使得胶体粒子脱稳聚集成大的絮体颗粒，然后经过超声波反应器，一方面利用超声波产生的·o、·h、·oh自由基和h2o2等强氧化物质能对水中不同分子量有机物、臭味物质及氨氮等进行高效去除,同时能杀菌和消毒，另一方面超声波空化作用产生的剪切力能对水中的絮体颗粒物质起到预破碎作用，使之粒径变小，增大其表面积，有利于进一步吸附水中难以去除的颗粒物质、有机物以及胶体物质,同时这些小絮体颗粒能在第二混凝池中起到增强凝聚核心的作用，显著的增强了第二混凝池的混凝效果，减少混凝剂投加量。

2.本发明将超滤装置作为最后的屏障，所用超滤设备为浸没式超滤设备，工作压力较低，耗能相对较小。一方面利用超滤膜的截留特性，除去水中的絮体颗粒，有机污染物，细菌，胶体物质等，确保饮用水的安全，另一方面在超滤之前原水经过混凝及超声协同预处理，使得水中的絮体颗粒较常规的混凝产生的絮体颗粒大，使得超滤膜污染层表面比较粗糙，颗粒间存在间隙，仍有很好的渗透性，而且很容易被水流扰动去除，故本发明可以有效地缓解膜污染速率，降低反冲洗频率，延长超滤膜的使用寿命。

3.和常规的饮用水处理工艺(混凝-沉淀-过滤-消毒)相比，本发明省去了沉淀池、过滤池，大大减小了占地面积，简化了系统的运行控制；同时也省去了消毒池，避免了常规工艺中饮用水加氯消毒会产生对人体有害的副产物的问题。

4.整套装置工艺简单，装置集成化程度高，体积小，操作简易，处理效果好。

以下通过实例对本发明作详细说明。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

一种新的饮用水处理工艺，它包括如下步骤：

1)准备饮用水处理系统；

2)首先原水通过第一输送管1进入第一混凝池2，在第一混凝池2中通过第一混凝剂投加装置3投加混凝剂(混凝剂为聚合氯化铝或硫酸铝)，在第一混凝池2中第一搅拌装置4的搅拌作用下，混凝剂进行水解反应产生正电荷粒子与水中带负电荷的胶体粒子进行电中和反应，降低胶体表面的电位，使水中胶体污染物脱稳聚集成大的絮体颗粒；

3)经过第一混凝池2进行初步混凝反应后的水通过第二输送管5进入超声波反应器6，在这里经过一定声能密度的超声波的空化作用产生的·o、·h、·oh自由基和h2o2等强氧化物质能对水中不同分子量有机物、臭味物质及氨氮等进行高效去除,同时能杀菌和消毒；另一方面超声波的空化作用产生的剪切力能对水中絮体颗粒产生预破碎作用，使大絮体破碎成小絮体，絮体颗粒比表面积增大,对应的吸附容量增大,絮体的吸附点数相应越多,水中难以去除的颗粒物质、有机物以及胶体物质被吸附到絮体表面的几率增加,能有效的强化后续混凝作用；

4)经过超声波处理反应器6处理后的水通过第三输送管7进入第二混凝池8，在这里通过第二混凝剂投加装置9再次投加混凝剂(聚合氯化铝或硫酸铝)，在第二搅拌装置10的搅拌作用下，混凝剂迅速发生水解反应，由于前面已经形成的小絮体颗粒可以增加水中的凝结核，使得新投加的混凝剂水解产生的絮凝作用显著增强，在水解产物的网捕卷扫作用下能够粘结破碎的小絮体，促进絮体再絮凝，更牢固地粘结在一起，快速生成更大粒径的絮体，使得絮体更容易从水中分离出来，为后续的超滤膜分离工艺减轻了负荷；

5)经过第二混凝池8反应后的水通过第四输送管11进入超滤膜反应池(浸没式超滤膜池)12，在超滤膜反应池12中抽吸泵16的抽吸作用下通过超滤膜组件13的分离作用滤去水中的絮体颗粒、残余的有机污染物以及胶体、细菌、病毒；抽吸泵16的出水即为符合gb5749-2006卫生标准的饮用水。

步骤2)所述原水在第一混凝池内停留时间为1～5min，第一混凝池内混凝剂的投加量为0.06～0.12mmol/l(al³⁺)。

步骤3)所述经过第一混凝池进行初步混凝反应后的水在超声波反应器内的停留时间为0.5～15min,超声波的加载频率为20～60khz,声能密度为0.1w/l～1.0w/l。

步骤4)所述经过超声波处理反应器处理后的水在第二混凝池停留时间为2～8min，第二混凝池内混凝剂的投加量为0.08～0.20mmol/l(al³⁺)。

步骤5)所述超滤膜组件中用到的超滤膜为中空纤维膜，膜孔径0.02～0.15μm，超滤膜的膜通量在20～80l/m²·h之间。

如图1所示，实现上述工艺的饮用水处理系统，它包括第一输送管1、第一混凝池2、第一混凝剂投加装置3、第一搅拌装置4、第二输送管5、超声波反应器6、第三输送管7、第二混凝池8、第二混凝剂投加装置9、第二搅拌装置10(或称搅拌器)、第四输送管11、超滤膜反应池12、超滤膜组件13、超滤膜池放空管14、第五输送管15、抽吸泵16；

第一输送管1的输入端接饮用水原水，第一输送管1的输出端与第一混凝池2的进水口连通，在第一混凝池2的顶部设有第一混凝剂投加装置3,在第一混凝池2中设有第一搅拌装置4，第二输送管5的输入端与第一混凝池2的出水口连通，第二输送管5的输出端与超声波反应器6的进水口连通，第三输送管7的输入端与超声波反应器的出水口连通，第三输送管7的输出端与第二混凝池8的进水口连通，在第二混凝池8的顶部设有第二混凝剂投加装置9,在第二混凝池8中设有第二搅拌装置10，第四输送管11的输入端与第二混凝池8的出水口连通，第四输送管11的输出端与超滤膜反应池12的进水口连通，在超滤膜反应池12中设有超滤膜组件13，在超滤膜反应池12底部设有放空管14，放空管14上设有手动阀门，放空管14排出污泥混合液另作处理，第五输送管15的输入端与超滤膜组件13的出水口连通，第五输送管15的输出端与抽吸泵16的进水口连通，整个系统的出水最后由抽吸泵16抽送到用户使用。

实施实例1:

本实施实例中,原水中uv254为o.065cm^-1，codcr浓度为6.5mg/l，氨氮浓度为0.7mg/l,总大肠菌群为4mpn/100ml。采用本发明工艺，原水进入第一混凝池，在第一混凝池中投加聚合氯化铝作为混凝剂，混凝剂投加量为0.07mmol/l(al³⁺)，在第一混凝池中反应时间为3.5min。然后进入超声波反应器,超声波加载频率为35khz,声能密度为0.3w/l,反应时间5min。原水经过超声波反应器后进入第二混凝池，第二混凝池中投加聚合氯化铝作为混凝剂，混凝剂投加量为0.15mmol/l(al³⁺)，在第二混凝池中反应时间为4min。原水经过第二混凝池反应后进入超滤膜池，超滤膜(超滤膜组件13)为中空纤维膜，膜孔径0.12μm，超滤膜组件的膜通量为60l/m²·h。采用上述方法进行处理，出水uv254为o.02cm^-1,codcr浓度为1.2mg/l，氨氮浓度为o.11mg/l，总大肠菌群为0,达到《国家生活饮用水卫生标准(gb5749-2006)》要求。

本发明所列举的各原料，以及本发明各原料的上下限、区间取值，以及工艺参数(如时间等)的上下限、区间取值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。