一种超滤净水系统及其应用的制作方法

本发明涉及水处理系统，具体涉及一种生产饮用水的超滤净水系统。

背景技术：

超滤是一种加压膜分离技术，即在一定的压力下，使小分子溶质和溶剂穿过一定孔径的特制的薄膜，而使大分子溶质不能透过，留在膜的一边，从而使大分子物质得到了部分的纯化。超滤原理也是一种膜分离过程原理，超滤利用一种压力活性膜，在外界推动力(压力)作用下截留水中胶体、颗粒和分子量相对较高的物质，而水和小的溶质颗粒透过膜的分离过程。通过膜表面的微孔筛选可截留分子量较大的物质。当被处理水借助于外界压力的作用以一定的流速通过膜表面时，水分子和分子量小于300—500的溶质透过膜，而大于膜孔的微粒、大分子等由于筛分作用被截留，从而使水得到净化。也就是说，当水通过超滤膜后，可将水中含有的大部分胶体硅除去，同时可去除大量的有机物。

利用超滤生产饮用水的优势明显，超滤直接过滤原水对浊度的去除率很高，并且去除效果稳定，原水浊度的变化对出水水质没有明显影响；采用物理截留的方法对水体中污染物质进行有效截留，可以减少消毒剂的使用，从而减少消毒副产品的产生；同时，超滤工艺流程短，能源节约，低压运行，装置占地面积小。

超滤对饮用水的多种水质指标都有较好的保证效果，但由于水体中的溶解性有机物的分子量范围分布广，与超滤模孔径接近等原因，不易被超滤去除，而水源中的有毒化学物质对人体健康有严重威胁，限制了超滤对出水效果的保障能力；另一方面，许多研究认为有机物是造成超滤膜污染的主要原因，所谓污染是指被处理液中的微粒、胶体粒子、有机物和微生物等大分子溶质与膜产生物理化学作用或机械作用而引起在膜表面或模孔内吸附、沉淀使模孔变小或堵塞，长期运行后会导致膜进水压力升高，膜通量下降，从而增加运行成本，严重时会缩短膜的使用寿命，增加水处理成本。

在实际应用中，由于对水中污染物质的良好截流效果，超滤通常被作为净水处理工艺的最后处理单元。为了降低超滤膜污染的速度，同时降低超滤出水的有机物的风险，通常将超滤和一些预处理措施组合作为水厂的深度处理工艺。例如对超滤膜进水利用聚氯化铝进行混凝预处理，沉后水中的矾花絮体及其携带的污染物质，具有致密粘稠的特性，吸附在膜丝表面，从而减少有机污染物和膜的直接接触，能够一定程度上减缓膜污染的速度，但是长久下来，也易对水体环境中的各种污染物进行富集，物理反冲洗难以将其冲洗干净，最终将不利于超滤膜的长期稳定运行。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供一种新的超滤系统，在水体进行超滤前添加预处理操作，提高水体质量，保障超滤膜的长期稳定运行。同时，本发明还提供了运用该超滤净水系统处理水体的操作工艺。

本发明公开一种超滤净水系统，包括依次通过管道连接的混凝池、沉淀池、吸附装置以及超滤装置，其中超滤装置包括进水管、超滤管、浓水管和净水管，其中进水管连接超滤管的进水口，浓水管连接超滤管的浓水出口，净水管连接超滤管的净水出口，在浓水管出口设置三通阀，三通阀的出口分别连通混凝池和污水排放处。

对超滤膜进水进行混凝预处理后，絮体通过接触碰撞，吸附水中的悬浮液、有机物和胶体，并在重力作用下沉淀分离，再利用活性炭的强吸附性对小分子有机物以及部分未能完全沉淀的矾花絮体进行吸附去除，能够有效降低超滤膜的运行负荷，尤其是有机物的负荷，达到减缓膜污染速度的效果。同时，本发明在浓水管出口设置三通阀，三通阀的出口分别连通混凝池和污水排放处，在超滤过程中比膜孔大的溶质及溶质被截留，随水流排出，成为浓水，如果将浓水直接排除造成水资源的大量浪费，此时将浓水通入混凝池重新对水体进行提纯，节约水资源；在对超滤管进行清洗时，将清洗液通入污水排放处。

在上述组合的基础上，本发明还进行了优化还包括臭氧发生器，所述臭氧发生器连通沉淀池。在超滤前引入臭氧有助于进一步提高膜通量、提高有机物去除率，减缓膜污染的速度，改变水体中污染物的特性。臭氧能够直接降解有机物，减少进入活性炭池中的有机负荷：一方面把大分子有机物降解为小分子有机物，改变水中有机物的分子量分布，提高水中有机物的可生化性，从而有利于强化后续活性炭工艺对于中小分子量有机物的吸附降解：最后一个作用就是为后续活性炭工艺充氧有利于活性炭好氧微生物的生长。

进一步地，上述超滤管有若干根且并排设置，所述进水管设有与超滤管数量对应的排出道连通所有超滤管的进水口，所述浓水管连通所有超滤管的浓水出口，所述净水管连通所有超滤管的净水出口。将超滤管设为独立的并联短管，有利于超滤管的清洗，同时方便维修更换。

进一步地，超滤管净水出口处设有水体检测装置。水体检测装置能够对各个独立的超滤管进行检测。

上述吸附装置为活性炭吸附罐。吸附被处理水中的有机溶质，使被处理水得到净化。

本发明还提供上述超滤净水系统的应用，具体包括以下步骤：

(1)在混凝池中加入混凝剂，将原水通入混凝池，充分搅拌；

(2)将混凝池中的水泵入沉淀池，充分沉淀；沉淀池中的上层清液通入吸附装置中；

(3)经吸附过滤后通入超滤装置，旋转三通阀使浓水管连通混凝池，重新净化；

(4)清洗超滤装置，调节三通阀使洗液流入污水排放处。

在加入臭氧发生器时，本发明的应用具体包括以下步骤：

(1)在混凝池中加入混凝剂，将原水通入混凝池，充分搅拌；

(2)将混凝池中的水泵入沉淀池，打开臭氧发生器，将臭氧通入沉淀池中，充分沉淀；沉淀池中的清液通入吸附装置中；

(3)经吸附过滤后通入超滤装置，旋转三通阀使浓水管连通混凝池，重新净化；

(4)清洗超滤装置，调节三通阀使洗液流入污水排放处。

上述混凝剂为聚合氧化铝或硫酸铝。吸附装置为活性炭吸附罐。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：在水体进行超滤前添加预处理操作，在原有的混凝沉淀的基础上，增加臭氧氧化和活性炭吸附操作，保障了超滤膜的稳定运行，减缓膜污染的速度，提高了有机物的去除率，全面的保障了水质的安全。同时，将浓水通入混凝池重新对水体进行提纯，节约水资源。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图；

图2是本发明实施例2的结构示意图；

图3是本发明超滤装置结构示意图。

图中标记：

1.混凝池，2.沉淀池，3.活性炭吸附罐，4.超滤装置，5.净水池，6.三通阀，7.阀门，8.泵，9.臭氧发生器，41.超滤管，42.进水口，43.净水出口，44.浓水出口，45.进水管，46.净水管，47.浓水管，48.水体检测装置。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明进行进一步的阐明。

实施例1

通过管道连接的混凝池1、沉淀池2、活性炭吸附罐3以及超滤装置4，其中超滤装置包括进水管45、超滤管41、浓水管47和净水管46，超滤管41有若干根且并排设置，进水管45设有与超滤管数量对应的排出道连通所有超滤管的进水口42，浓水管47连通所有超滤管的浓水出口44，净水管46连通所有超滤管的净水出口43，在浓水管47出口设置三通阀6，三通阀的出口分别连通混凝池1和污水排放处，净水流入净水池5。超滤管净水出口处设有水体检测装置48。

使用时，在混凝池中加入混凝剂聚合氧化铝，其添加量为2mg/l，将原水通入混凝池，充分搅拌，其中原水的codmn为0.72，uv254为0.0324；将混凝池中的水泵入沉淀池，充分沉淀；然后通入吸附装置中，活性炭吸附罐装填厚度为0.5m；经吸附过滤后通入超滤装置，旋转三通阀使浓水管连通混凝池，重新净化。在清洗超滤装置时，调节三通阀使洗液流入污水排放处。经上述操作后最终得到的净水的codmn的去除率达到59.2％，uv254去除率为58％，多次检测细菌总数为0～1cfu/ml。

实施例2

本实施例采用实施例1中的系统进行水体净化，具体操作如下：在混凝池中加入混凝剂聚合氧化铝，其添加量为2mg/l，将原水通入混凝池，充分搅拌，其中原水的codmn为0.68，uv254为0.0316；将混凝池中的水泵入沉淀池，充分沉淀；然后通入吸附装置中，活性炭吸附罐装填厚度为0.5m；经吸附过滤后通入超滤装置，旋转三通阀使浓水管连通混凝池，重新净化。在清洗超滤装置时，调节三通阀使洗液流入污水排放处。经上述操作后最终得到的净水的codmn的去除率达到56.2％，uv254去除率为60％，多次检测细菌总数为0～1cfu/ml。

实施例3

通过管道连接的混凝池1、沉淀池2、活性炭吸附罐3以及超滤装置4，还包括臭氧发生器9，所述臭氧发生器9连通沉淀池2，其中超滤装置4包括进水管45、超滤管41、浓水管47和净水管46，超滤管41有若干根且并排设置，进水管45设有与超滤管41数量对应的排出道连通所有超滤管的进水口42，浓水管47连通所有超滤管的浓水出口44，净水管46连通所有超滤管41的净水出口43，在浓水管出口设置三通阀6，三通阀的出口分别连通混凝池1和污水排放处。超滤管净水出口处设有水体检测装置48。

使用时，在混凝池中加入混凝剂聚合氧化铝，其添加量为2mg/l，将原水通入混凝池，充分搅拌，其中原水的codmn为0.71，uv254为0.0318；将混凝池中的水泵入沉淀池，打开臭氧发生器，将臭氧投入沉淀池中，投量为1mg/l，接触时间为5min；沉淀后将水通入吸附装置中，活性炭吸附罐装填厚度为0.5m；经吸附过滤后通入超滤装置，旋转三通阀使浓水管连通混凝池，重新净化。在清洗超滤装置时，调节三通阀使洗液流入污水排放处。经上述操作后最终得到的净水的codmn的去除率达到66％，uv254去除率为72％，多次检测细菌总数均为0cfu/ml。

实施例4

本实施例采用实施例3中的超滤系统进行水体净化，在混凝池中加入混凝剂聚合氧化铝，其添加量为2mg/l，将原水通入混凝池，充分搅拌，其中原水的codmn为0.73，uv254为0.0322；将混凝池中的水泵入沉淀池，打开臭氧发生器，将臭氧投入沉淀池中，投量为1mg/l，接触时间为5min；沉淀后将水通入吸附装置中，活性炭吸附罐装填厚度为0.5m；经吸附过滤后通入超滤装置，旋转三通阀使浓水管连通混凝池，重新净化。在清洗超滤装置时，调节三通阀使洗液流入污水排放处。经上述操作后最终得到的净水的codmn的去除率达到68％，uv254去除率为75％，多次检测细菌总数均为0cfu/ml。

对比例1

通过管道连接的混凝池、沉淀池以及超滤装置，其中超滤装置包括进水管、超滤管、浓水管和净水管，超滤管有若干根且并排设置，进水管设有与超滤管数量对应的排出道连通所有超滤管的进水口，浓水管连通所有超滤管的浓水出口，净水管连通所有超滤管的净水出口。

使用时，在混凝池中加入混凝剂聚合氧化铝，其添加量为2mg/l，将原水通入混凝池，充分搅拌，其中原水的codmn为0.68，uv254为0.0312；将混凝池中的水泵入沉淀池，充分沉淀；然后通入超滤装置。经上述操作后最终得到的净水的codmn的去除率为47.8％，uv254去除率为30％，多次检测细菌总数为0～3cfu/ml。

上述实施例仅仅是较佳的实施例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本发明的技术范畴。