[發(fā)明專利]一種強化微界面吸附作用去除水中天然有機物的吸附凝聚方法

有效

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• 申請日: 2010-08-06
• 公開（公告）號: CN102344180A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曲久輝;劉銳平;劉會娟;蘭華春;田川;李杰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28;C02F1/52;C02F1/58
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于飲用水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及在飲用水混凝處理過程中通過強化微界面吸附作用以提高混凝對天然有機物去除效果的方法。

背景技術(shù)

混凝是飲用水處理的核心單元，混凝效果的好壞直接決定后續(xù)沉淀、過濾單元的運行效果。混凝工藝最初的控制目標是濁度、膠體顆粒物等，隨著水源有機污染加劇以及控制消毒副產(chǎn)物的需求，混凝被賦予更多的功能，去除天然有機物及消毒副產(chǎn)物前驅(qū)物成為混凝的重要目標之一，而強化混凝也被美國國家環(huán)保局認為是去除消毒副產(chǎn)物前驅(qū)物、控制消毒副產(chǎn)物生成的最有效技術(shù)之一。

以天然有機物為去除目標的強化混凝和以濁度、顆粒物為目標的傳統(tǒng)混凝有本質(zhì)的區(qū)別。傳統(tǒng)混凝工藝以電中和、網(wǎng)捕、卷掃等為主要作用機制，通過壓縮膠體表面雙電層、膠體脫穩(wěn)等完成水中膠體顆粒的凝聚絮凝過程。混凝劑投量主要通過膠體顆粒物表面電中和為重要依據(jù)，因此傳統(tǒng)混凝工藝對腐殖酸、富里酸等溶解性天然有機物去除效果較差。在傳統(tǒng)混凝工藝基礎(chǔ)上提高天然有機物去除效果的方法主要包括：1)提高混凝劑投量，增大混凝水解產(chǎn)物(如氫氧化鋁Al(OH)₃)含量，充分發(fā)揮其對水中天然有機物的吸附去除作用；2)調(diào)節(jié)pH值，一般將pH值降低至6左右以提高絮凝劑與天然有機物的相互作用，但此方法操作復(fù)雜且不易控制；3)優(yōu)化絮凝劑種類，例如采用Al₁₃含量更高的絮凝劑；4)利用軟化過程中產(chǎn)生的CaCO₃、Mg(OH)₂等對天然有機物吸附作用，但此方法僅適合高硬度的水的處理。

在上述方法中，提高混凝劑投量在工程中最為常用，在應(yīng)用中仍存在以下問題：1)消耗水中堿度，pH值降低，出水對管網(wǎng)腐蝕性增強；2)出廠水鋁濃度存在超標風(fēng)險；3)藥劑成本可能顯著提高等等。由于該方法主要依靠絮凝劑本身的作用，忽略了混凝反應(yīng)過程中絮凝劑的形態(tài)變化及其對天然有機物形態(tài)去除的影響，也未考慮天然有機物自身性質(zhì)及其與絮凝劑不同形態(tài)的相互作用關(guān)系與反應(yīng)過程，從而單獨依靠絮凝劑水解產(chǎn)物(如氫氧化鋁)的作用對天然有機物去除能力受到明顯限制。反之，若在絮凝過程中引入與絮凝劑水解產(chǎn)物具有不同吸附特性的吸附劑，通過在微界面尺度上強化吸附去除天然有機物的作用，則有可能在較低的藥劑投量下通過吸附凝聚的共同作用獲得更佳的天然有機物去除效果。

本發(fā)明圍繞混凝工藝，以強化去除天然有機物、控制消毒副產(chǎn)物為目標，提出一種強化微界面吸附過程、進而通過吸附/凝聚共同作用以有效去除水中天然有機物的方法。本發(fā)明可有效改善飲用水常規(guī)處理工藝對天然有機物去除效果，降低沉后水和濾后水的濁度及耗氧量等。此外，本發(fā)明還可改善低濁水、低溫水、低溫低濁水、高有機污染水的混凝沉淀效果，降低沉后水濁度及顆粒物濃度。本發(fā)明主要應(yīng)用于飲用水廠凈化，也可應(yīng)用于以中水回用為目的的污水廠二級出水深度處理。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是針對遭受天然有機物污染且采用常規(guī)處理工藝(混凝+沉淀+過濾+消毒)的飲用水廠，提供一種性能高效、經(jīng)濟可行、易于在工程中應(yīng)用的方法，以有效提高混凝去除天然有機物效果，進而控制后氯化消毒過程中消毒副產(chǎn)物生成量。

本發(fā)明的技術(shù)原理在于，在混凝過程中利用原位反應(yīng)的方法引入一種與絮凝劑水解產(chǎn)物不同的吸附劑及其微觀尺度上的吸附界面，通過吸附劑的微界面吸附作用和絮凝劑的凝聚絮凝作用提高天然有機物去除效果。