[發明專利]用于飲用水深度處理的組合工藝

無效

• 申請號: 200710059489.X
• 申請日: 2007-09-04
• 公開（公告）號: CN101148295A
• 公開（公告）日: 2008-03-26
• 發明（設計）人: 郭曉燕
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: C02F9/02
• 分類號: C02F9/02;C02F1/28;C02F1/52;C02F1/44
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種飲用水深度處理的工藝，能夠有效去除飲用水中的天然有機物，從而減少消毒時副產物的產生量，屬于飲用水處理技術領域。

技術背景

隨著人們生活水平的提高，對飲用水水質要求也逐漸提高，原有的飲用水工藝已經不能滿足人們的健康要求，消毒副產物量必須要加以控制。地表水中的天然有機物是消毒副產物的主要前體物質，需要采用合適的方法去除。

地表水中天然有機物(NOM)主要是指動、植物在自然循環過程中經分解所產生的大分子有機物。作為飲用水水源，地表水中天然有機物具有較大的危害：天然有機物能夠吸附在膠體和懸浮物的表面使系統穩定，干擾對水中其它污染物的去除，增加水處理成本；天然有機物會引起水的色度和味道的變化；沒有被去除的天然有機污染物進入管網后，為管壁上附著的微生物和細菌提供營養，加速管網系統的腐蝕和微生物再生長；最重要的是，NOM是氯化消毒副產物的前體物，使水中的致突變物質含量增加。因此，NOM的去除成為目前水處理界的熱點之一，對于提高給水水質以及保障人民健康具有重要的意義。

目前天然有機物的去除方法主要有強化混凝、顆粒活性炭吸附、膜過濾等。

天然有機物大部分是水溶性腐殖質，包括腐植酸和富里酸，用凝聚方法處理的去除率很低。現有的傳統水處理工藝對天然有機物的去除效率一般為20％～50％，出水中有機物含量仍然很高。強化混凝能夠有效提高水溶性腐殖質的去除率。Christian等人在研究強化混凝對水中天然有機物的去除數據表明：同傳統處理工藝相比，強化混凝對溶解性有機碳(DOC)的去除率提高了32％，對可生物降解的溶解性有機碳(BDOC)的去除率提高20％。對DOC和腐植酸濃度高的原水，強化混凝是去除天然有機物的一種有效和經濟的方法。但該方法對腐殖質的去除率一般低于60％，對非腐殖質的親水性有機物的去除效果較差。

活性炭是用于去除地表水中的天然有機物的一個良好方法。DOC的去除率平均為8～48％，三鹵甲烷生成能力的去除率在29～56％。但現有研究表明，活性炭去除氯化致突變物質前體物的效果不穩定，對低分子極性強的有機物和大分子有機物不能吸附。實際中，活性炭吸附一般和其它工藝組合使用去除天然有機物，如和臭氧以及生物處理聯合使用，也經常采用強化混凝作為活性碳吸附的預處理工藝。但上述工藝均存在去除率不高，對小分子有機物效果差等缺點。

由于膜分離技術節能環保、操作簡便、設備簡單等特點，使得該行業得到了迅速發展，并已獲得廣泛應用。膜分離技術可以有效地去除水體中的天然有機物，減少消毒副產物的產生。膜過濾對天然有機物的去除主要取決于天然有機物和膜孔徑之間的尺寸相對大小、靜電斥力和有機物顆粒的親水性或憎水性。美國加利福尼亞州和加拿大所進行的用超濾膜和納濾膜去除天然有機物的實驗結果證明，超濾膜對TOC去除率在22％以下，而用納濾膜對TOC的去除率為55～83％，納濾膜對天然有機物的去除率較高。但大分子量的有機物，用納濾可能引起膜的快速污染、壓力升高等操作問題，而超濾膜雖然去除效果較差，但污染情況要輕，因此，采用納濾還是超濾去除NOM需要綜合考慮。實踐表明，天然有機物會對膜造成污染從而大大降低了膜的分離能力。如何選擇合適的膜以減少膜污染的發生，使得膜能夠穩定地運行并延長膜的清洗周期，這具有重要的應用意義。

鑒于上述三種處理工藝的缺點，本專利提出吸附-混凝-超濾組合工藝來去除地表水中NOM，即采用吸附劑吸附NOM的同時加入少量高分子的混凝劑，將污染物吸附到吸附劑和混凝劑表面，形成大于超濾膜孔徑尺寸的團聚微粒，并采用超濾膜去除團聚的污染微粒。該微粒在超濾膜表面形成一層孔徑較小的凝膠層而繼續吸附截留NOM，增加截留率。大于超濾膜孔徑的微粒截留在膜表面上，使大部分污染物截留在膜表面的凝膠層內，超濾膜孔內的污染減輕，采用正沖或反沖方法進行水力清洗時很容易將凝膠層洗去。該組合工藝能夠增加NOM的去除率，而且使超濾膜更易清洗，降低超濾膜的操作費用。

發明內容

本發明的目的是提供一種高效去除飲用水中天然有機物的組合工藝。

本發明采用下述技術方案來實現的。

一種高效去除地表水中天然有機物的組合工藝，包括吸附、混凝和超濾過程。包括以下幾個步驟：

(1)吸附：采用吸附劑對原水進行吸附，根據使用的吸附劑和吸附去除情況進行過濾或不過濾直接進行下一過程；

(2)混凝：向已經吸附的原水中加入混凝劑進行混凝，使吸附微粒長大，然后進行微濾或直接用于下一過程；

(3)超濾：采用超濾膜對上述過程的出水進行超濾過程，去除吸附劑和混凝劑，并定期進行清洗，包括物理清洗和化學清洗。

其中：