专利名称：微污染水作饮用水处理工艺及所用动态膜支撑体的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种给水处理技术，尤其是微污染水作饮用水处理工艺及所用动态膜支撑体。
背景技术：
传统的饮用水处理工艺为原水一混凝一沉淀一过滤一消毒，此工艺主要适用于水源满足地表水三类标准的饮用水处理，处理主要去除对象是水中的悬浮物、胶体杂质和细菌。随着工业和现代农业的发展，以及人类物质文化生活不断提高，大量工业废水和生活污水排入环境水体中，导致越来越多的水源受到不同程度的机物污染。使得地表水水质恶化，成为微污染水源。导致传统饮用水处理工艺已显力不从心，不能有效去除其中的有机物特别是溶解性有机物，微污染水源的处理，已经成为当今饮用水处理面临的重要问题。其次，水中天然大分子有机物对胶体具有保护作用，导致处理混凝剂药耗增加，增加了处理成本。再就是，最后消毒采用传统的氯化消毒，其不足也逐渐显现，人们逐渐发现氯与水中某些有机成分反应，生成很多致癌物或诱变剂的卤代有机物，对人体构成潜在的威胁。特别是，常规处理已经不可能将致病原生动物去除，出水生物安全性得不到保障。因此原有饮用水处理工艺已经不能适应现在地表微污染水作饮用水处理。为此人们也提出多种改进，例如。采用臭氧+活性碳联合处理工艺，此法虽然能处理有机物微污染，但工艺流程长， 活性碳用量大，导致成本增高，不具有大型处理实用价值。采用类似污水处理工艺，在处理工艺中加入生物工艺，例如中国专利 CN101955301A提出采用竹炭生物接触氧化方法处理微污染水，处理工艺为沉淀-生物竹炭接触反应器-臭氧接触塔-快速砂滤塔-消毒器。中国专利CN101862555A微污染水源三级联用净水方法，采用絮凝沉淀处理、曝气生物活性炭吸附、沉淀、气浮净化。中国专利 CN101700914A泥渣循环絮凝-膜过滤反应器，采用接触絮凝和膜过滤相结合，借助剩余泥渣的强化絮凝功效，使饮用水处理过程中形成大尺寸的絮体基团，通过膜过滤分离。中国专利CN101007675膜加强生物反应(MEBR)微污染水处理方法，先采用固定床生物反应器，然后用中空纤维膜分离装置截留具有游离活性细菌、细菌尸体、其它悬浮物和部分大分子有机物。上述方法由于采用加入生物法，虽然从理论上能够去除微污染有机物，但仍存在某些不足，例如采用生物膜法，需使用大量填料价格较高、投资费用较大，脱落微生物抗消毒性大；传统常规过滤，对水中细小颗粒、细菌和微生物难以有效去除，出水生物安全性得不到保障。
发明内容
本发明目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种投资成本低，出水安全性高的微污染水作饮用水处理工艺。本发明另一目的在于提供一种上述工艺所用动态膜支撑体。
本发明第一目的实现，主要改进是核心采用动态膜生物反应器生化处理+超滤过滤工艺，代替现有物化法或结合生物法工艺，从而克服现有技术的不足，实现本发明。具体说，本发明微污染水作饮用水处理工艺，其特征在于处理流程包括顺次膜格栅处理，动态膜生物反应器生化处理，超滤处理，消毒处理。首先采用膜格栅处理，主要是通过高精度膜格栅截留大颗粒悬浮类物质，尤其是纤维及毛发类，为后续动态膜处理提供进水保障。膜格栅因孔径更细可截留0. 75mm以上颗粒及纤维，比一般格栅拦截效率高很多，可以将可能对膜组件有损害的颗粒完全除去，可使出水完全满足动态膜生物反应器进水要求，从而增强后续膜组件运行的稳定性。动态膜生物反应器(可以是内置式，也可以是外置式)，动态膜好氧处理本身对COD和氨氮具有良好的处理效果，动态膜生物反应器还提高了污泥浓度，减少占地与设备投资，并且通过截留微生物改善长污泥龄菌的生长微环境，强化反应器生化功能；并且通过絮体捕捉和生物降解达到对微污染小分子有机物的去除，弥补了仅用超滤组件对小分子有机物去除率低的难题，高精度过滤出水可以达到浊度小于5. ONTU，SS基本检测不出，COD彡20mg/l，降低了后续超滤系统的负荷。动态膜处理后，采用超滤处理(例如压力或浸没式超滤膜系统)， 2 50nm细小的孔径，例如更好的截留精度为10 — 20万道尔顿，可以去除水中粒径处于胶体范围内的所有大分子有机物，出水浊度可以降至0. INTU以下，几乎能去除全部病原微生物，例如细菌、病毒、两虫、藻类和水生生物，保证出水的安全性，只需加入少量含氯消毒剂 (例如常用的二氧化氯、氯气)或臭氧等，投加量仅需满足防止二次污染要求，避免水在输配过程中受到二次污染，从而大大减少了含氯消毒剂的用量，也显著减少了消毒副产物的生成量，提高了水的化学安全性，克服了现有技术大量投加含氯消毒剂的不足。本发明第二目的实现，考虑到微污染水中污泥絮体较小，通过降低动态膜支撑体孔径(低于污水处理用动态膜支撑体孔径)满足成膜要求，以及确保高的截留精度。具体说，本发明微污染水作饮用水处理用动态膜支撑体，包括多孔性片材支撑体，其特征在于所说多孔性片材的平均孔径为30-40微米。试验表明，如果平均孔径过小，虽然对在支撑体上成膜及高过滤精度是有利的，但会造成出水通量小和过滤周期短，这是不希望的；平均孔径过大，因微污染水中有机物浓度低，形成絮体细小，不利于被截留形成动态膜层，在试验基础上选择此孔径范围区间作支撑体。此范围为申请人试验的较佳区间，不能理解为精确数学端值，适当偏离也不是不可以。本发明中多孔性片材其材质，同现有技术可以是聚酯、玻璃纤维、尼龙、聚丙烯晴等有机多孔片材材料。所述支撑体，其形式包括但不限于平板式、管式、卷式、盘式等，其中较为常用为管式。本发明微污染水作饮用水处理工艺，由于采用前述特定工艺组合(膜格栅一动态膜一超滤一消毒处理工艺)，相对于现有技术具有以下突出优点1、抗原水有机污染能力强动态膜生物反应器可去除中、小有机污染物，超滤可去除粒径处于胶体范围的有机污染物，并且动态膜在前超滤在后，可以大大提高超滤负荷。2、处理无须投加混凝剂、无须传统的沉淀池和过滤池动态膜生物反应器通过絮体捕捉和初步截留可将细小颗粒截留在池内，不仅完全可以替代常规的絮凝+沉淀+过滤处理方式，而且可去除水中的有机物、氨氮等，动态膜对有机物的去除率可达95%以上、NH3-N去除率为90%以上、色度的去除率大于90%，超滤系统则可将全部更细小的病原微生物(细菌、病毒、藻类和两虫等)进行去除，出水浊度小于0. 1NTU，出水水质的安全性得到了有效的保障。3、节省消毒剂投加量，消毒副产物少，出水安全性更好，节约处理成本超滤可将病原微生物去除，因此减少了消毒药剂投加量，动态膜和超滤组合可将有机物去除，进一步降低了消毒副产物的产生，出水的化学安全性高。4、系统运行稳定膜格栅对大颗粒的高效去除可保护后续膜组件，动态膜组件对有机物、悬浮物的截留则可大大延长超滤组件的运行周期和使用寿命。5、设备集成度高 膜格栅、动态膜、超滤膜均为集成度高的成套设备，处理效率高，其组合可节约土地和建设成本，实现大部分工艺的设备化，适用于新建和改造水厂。6、动态膜生物反应器采用平均孔径30-40微米多孔性片材作支撑体，成本低廉，成膜性好，抗污染能力强，单位产水通量大。 是一种投资成本低，出水安全性高的有效膜处理方法。相对传统的MBR，动态膜组件价格低廉，抗污染能力强，单位膜面积的产水量大，运行能耗低，以及不需大量填料，因而具有投资成本低。以下结合二个具体实施例，示例性说明及帮助进一步理解本发明实质，但实施例具体细节仅是为了说明本发明，并不代表本发明构思下全部技术方案，因此不应理解为对本发明总的技术方案限定，一些在技术人员看来，不偏离本发明构思的非实质性增加和/ 或改动，例如以具有相同或相似技术效果的技术特征简单改变或替换，均属本发明保护范围。
具体实施例方式实施例1 微污染河水，水质C0D浓度为59. 2mg/L, NH3-N浓度为4. lmg/L,浊度为 21ONTU, pH 为 7. 0。采用平均孔径为37. 5微米的无纺布卷绕成Φ6πιπι中空管制备动态膜支撑体。原水首先经过调节池，停留8个小时使其水质、水量得到均化。经0. 75mm孔径不锈钢编织网构成的膜格栅过滤去除大颗粒物质。用提升泵将水送入由平均孔径为37. 5微米的内置式动态膜反应器中，尺寸为12m*12m*;3m，停留时间3. 5小时，组件规格为IOm2/支， 底部曝气以保持动态膜表面错流流速2cm/s及提供充分的溶解氧，动态膜采用重力出流， 压头为30cm，可保持60L/m2h的出水通量，C0D16mg/l。底部设备排泥系统，每30d排泥一次。动态膜出水收集至中间容器，再送至超滤过滤，超滤采用内压式超滤膜，截留精度为15 万道尔顿，通量为60L/m2h。出水经加氯(C1&投量为0. 5 1. Omg/L)消毒后，送入清水容器，检测完全满足《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)的要求。膜格栅、动态膜、超滤系统均配有反冲洗系统。实施例2 受有机污染严重的微污染河水，水质C0D浓度为93. 2mg/L, NH3-N浓度为 6.4 mg/L，浊度为 240NTU, pH 为 6. 9。基本处理同例1，原水首先经过调节池，停留8个小时使其水质、水量得到均化。经 0. 75mm孔径膜格栅过滤去除大颗粒物质。用提升泵将水送入外置式动态膜生物反应池中 (支撑体平均孔径30. 0微米)，停留时间为4小时，规格为IOm2/支，底部曝气以保持动态膜表面错流流速2. 5cm/s及提供充分的溶解氧，动态膜采用重力出流，压头为30cm，可保持 eOL/m !的出水通量，处理出水C0D18mg/l。底部设备排泥系统，每30d排泥一次。动态膜出水收集至中间容器，再送至超滤过滤，超滤采用内压式超滤膜，截留精度为20万道尔顿，通量为eOL/m !。出水经加氯(ClO2投量为0. 5 1. Omg/L)消毒后，送入清水容器，检测完全满足《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)的要求。 对于本领域技术人员来说，在本专利构思及具体实施例启示下，能够从本专利公开内容及常识直接导出或联想到的一些变形，本领域普通技术人员将意识到也可采用其他方法，或现有技术中常用公知技术的替代，以及特征的等效变化或修饰，特征间的相互不同组合，例如在进入膜格栅处理前先经通常预处理，动态膜支撑体材质的改变，消毒剂的改变，等等的非实质性改动，同样可以被应用，都能实现本专利描述功能和效果，不再一一举例展开细说，均属于本专利保护范围。
权利要求
1.微污染水作饮用水处理工艺，其特征在于处理流程包括顺次膜格栅处理，动态膜生物反应器生化处理，超滤处理，消毒处理。
2.根据权利要求1所述微污染水作饮用水处理工艺，其特征在于动态膜生物反应器为自生动态膜生物反应器。
3.根据权利要求1或2所述微污染水作饮用水处理工艺，其特征在于动态膜生物反应器生化处理至COD彡20mg/l出水进入超滤处理。
4.根据权利要求3所述微污染水作饮用水处理工艺，其特征在于超滤截留精度10-20万道尔顿。
5.根据权利要求4所述微污染水作饮用水处理工艺，其特征在于超滤出水消毒剂加量为 0. 5 1. Omg/Lo
6.微污染水作饮用水处理用动态膜支撑体，包括多孔性片材支撑体，其特征在于所说多孔性片材的平均孔径为30-40微米。
全文摘要
本发明涉及一种微污染水作饮用水处理工艺及所用动态膜支撑体，其特征是处理流程包括顺次膜格栅处理，动态膜生物反应器生化处理，超滤处理，消毒处理。相对于现有技术，有机结合特定工艺组合，不仅处理精度好，出水安全性高，而且投资成本低，占地面积省，运行能耗低，低成本解决了微污染水作饮用水处理工艺。
文档编号C02F9/14GK102180572SQ20111008386
公开日2011年9月14日 申请日期2011年4月4日 优先权日2011年4月4日
发明者何君, 洪树虎, 熊江磊 申请人:江苏百纳环境工程有限公司