一种处理微污染水的组合工艺及装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种处理微污染水的组合工艺及装置。该装置包括原水池、水泵、pH调节池、搅拌装置、电凝聚槽、自动换相脉冲电源、沉淀池、中空纤维超滤膜组件、清水池。所述电凝聚槽内设有数块电极板，自动换相脉冲电源与电凝聚槽中的电极板相接，pH调节池通过水泵与原水池相接，电凝聚槽通过水泵与pH调节池的进口相接，电凝聚槽与沉淀池相接，沉淀池通过水泵与中空纤维超滤膜组件的进水口相接，中空纤维超滤膜组件接清水池。本发明将电凝聚和超滤技术各自的优势有机的结合，形成了一种针对微污染水处理的组合工艺，具有工艺简单、占地面积小、稳定性高、无二次污染等优点，解决了传统超滤工艺中膜易污染的问题，同时去除有机物、氮磷等多种污染物，且去除效果优于传统的化学法和生物法。
【专利说明】-种处理微污染水的组合工艺及装置
【技术领域】
[0001] 本发明属于水污染控制领域，涉及一种处理微污染水的组合工艺及装置。
【背景技术】
[0002] 近年来，城市中未经处理的工业废水和生活污水排入水体，造成水体持续性污染， 使得一些饮用水水源成为了微污染水体。这些微污染水体中含有很多种微量的有机污染 物，虽其浓度不高，但是多为有毒有害污染物，甚至有致畸、致癌和可疑致癌的作用，对人体 健康危害极大；同时水体中的氮磷污染日趋严重，使得湖泊、河流等水体出现了不同程度的 富营养化，致使水体中藻类过量繁殖，对水处理产生了多种负面影响。
[0003] 而且目前常规饮用水处理的目标主要集中在浊度和颗粒物的去除，对有机物的去 除率有限，对于小分子量的有机物去除率更低。这种情况下产生了许多饮用水净水器，其主 要手段是利用活性炭或活性炭纤维进行吸附。而活性炭对于大于3000和小于1000的有机 物的去除效果都不好。
[0004] 传统的化学药剂法，投加量大，费用高，而且会增加水中氯化物、硫酸盐等的含量， 使水质味道变差，对水中的有机物和氨氮的去除率也较低。
[0005] 传统的生物法，能够去除60%左右的有机物，运行成本低，但是占地面积大，投资 高，停留时间长，不易管理。
[0006] 可见传统单一的方法已无法满足微污染水的处理要求，迫切需要一项去除效率 高、投资小的组合工艺来解决水源的微污染问题。
[0007] 膜过滤技术是颇具竞争力的新型水处理方法，利用具有选择透过性的薄膜，在一 定外推动力作用下使溶液中的溶质和溶质，溶质和溶剂分离，达到提纯、浓缩和净化的目 的。与传统工艺相比，超滤工艺具有很好的去除浊度和病原微生物的效果，但对氮、磷及有 机物的去除率不高，且水中有机物又会造成膜的污染，致使工艺成本增加。因此，超滤技术 需要和其它工艺组合来对微污染水进行处理。
[0008] 电凝聚技术是一种环境友好的水处理技术。电凝聚法进行预处理可以弥补超滤的 不足之处，它能有效地去除氮磷及有机物，同时减缓了膜的污染。
[0009] 目前，以超滤技术为核心的组合工艺在水处理中的研究也越来越多。如混凝-超 滤组合工艺已在饮用水处理中得到了广泛应用，但化学混凝剂的大量投加不仅会增加成 本，还会造成二次污染；吸附-超滤组合工艺虽然提高了有机物的去除率，但是对水中的氮 磷去除效果甚微；生物-超滤组合工艺对有机物也有较高的去除率，但是运行一段时间后， 细菌的大量繁殖会使后续膜组件产生微生物污染。可见在实际的应用过程中，膜污染加重 的现象依然会出现。此外，也出现了一些电凝聚-超滤相关的水处理专利，如混凝-电凝 聚-超滤法处理采油废水装置（申请号：200810012266. 2)和基于电化学和超滤的制革废水 循环利用装置（申请号：201110044405. 1)，其处理对象分别为采油和制革废等水，因此在处 理过程会投加混凝剂，而若将此类装置应用到微污染水的处理上，则显得过于复杂，增加了 不必要的成本投入。
[0010] 因此在实际工程中，应根据原水水质、出水水质要求和现场条件，确定经济化和环 境友好化的组合工艺，尽可能简化装置，充分发挥各单元工艺的优点，达到互补促进的效 果。
【发明内容】
[0011] 本发明的目的是针对现有微污染水处理技术上存在的不足，将电凝聚法和超滤技 术有机的结合在一起，形成一种去除物广、去除率高、操作简便、无二次污染的微污染水处 理的组合工艺。
[0012] 本发明提出的处理微污染水的组合装置，该装置包括原水池1、pH调节池3、搅拌 装置4、电凝聚槽5、自动换相脉冲电源7、沉淀池8、中空纤维超滤膜组件9和清水池10,其 中：所述电凝聚槽5内设有若干块电极板6,自动换相脉冲电源7输出端口由导线与位于电 凝聚槽5中的电极板6相接，pH调节池3入水口通过水泵与原水池1出水口相接，电凝聚 槽5入水口通过水泵与pH调节池3出水口相接，电凝聚槽5出水口与沉淀池8入口相接， 沉淀池8的出水口通过水泵与中空纤维超滤膜组件9的进水口相接，中空纤维超滤膜组件 9的出水口接清水池。
[0013] 本发明中，所述电极板6平行布置于电凝聚槽5内，电极板6两侧通过卡槽11固 定于电凝聚槽5内，相邻的电极板6的间距为5-40mm。
[0014] 本发明中，所述电凝聚槽5的进水口和出水口均设有阀门。
[0015] 本发明提出的一种处理微污染水的组合装置采用的工艺，具体步骤如下： (1) 将储存于原水池的水导入pH调节池中，进行pH调节； (2) 将经pH调节后的水由水泵打入电凝聚槽中，开启搅拌装置的同时，打开自动换相 脉冲电源，使电流密度稳定在一个值；即根据微污染水质和处理要求的不同控制电流密度 为 1-lOmA/cm2,电解时间为 5_60min ; (3) 将经过电凝聚预处理后的水导入沉淀池，静沉10-30min时间使电解出来的絮体得 到沉降； (4) 调节中空纤维超滤膜组件的跨膜压差和出水流速，将经过步骤（3)的上清液通过泵 导入中空纤维超滤膜组件中； (5) 将中空纤维超滤膜组件的出水导入清水池中。
[0016] 本发明中，所述若干电极板6与所述自动换相脉冲电源7采用单级连接的方式，处 理过程中，通过自动换相脉冲电源不断转换电极板的极性。
[0017] 本发明中，所述搅拌装置4的转速为80_500r/min。
[0018] 本发明中，中空纤维超滤膜组件9为内压式PVC合金，截留分子质量为5_50kDa，产 水量为 〇. 5-6. 4m3/h。
[0019] 本发明与传统的水处理技术相比，具有以下优点： 电凝聚气浮产生的氢氧化物具有比传统化学絮凝更强的活性，对微污染水中的有机物 和无机物都有强大的絮凝作用。
[0020] 电凝聚能产生均匀稳定的微小气泡，能够气浮去除最小的胶体颗粒，阴极产生的 氢气具有比加压气浮强大一倍的浮载力，显著加强了微污染水中油类物质、SS、COD的去除。
[0021] 无需投加化学药剂，节省了相应的材料及设备费用，且不会产生二次污染。
[0022] 电凝聚的适用范围广，不受水质影响，可根据不同的水质调节最佳电解电流密度， 使出水达到要求。
[0023] 水中有机物易造成超滤膜的污染，致使工艺成本增加，用电凝聚进行预处理，大幅 度减缓了膜的污染，延长了膜的清洗周期。
[0024] 超滤膜组件本身没有运动部件，功耗较低，对工作温度无特殊要求。
[0025] 超滤膜分离过程的处理利能力和规模可根据实际情况调整，试验设备可直接成比 例放大应用于实际工程。
[0026] 装置占地面积小，运转简单，操作方便，易实现自动化，易维护。
【专利附图】
【附图说明】
[0027] 图1为电凝聚、超滤和电凝聚-超滤组合工艺分别对污染物的去除效果图； 图2为本发明的装置图； 图3为电凝聚槽的示意图。
[0028] 图中标号：1为原水池，2为水泵，3为pH调节池，4为搅拌装置，5为电凝聚槽，6为 电极板，7为自动换相脉冲电源,8为沉淀池 ,9为中空纤维超滤膜组件,10为清水池，11为卡 槽。
【具体实施方式】
[0029] 以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。
[0030] 实施例1 : 参见图2,本发明所述的处理微污染水的装置，包括原水池1、水泵2、pH调节池3、搅拌 装置4、电凝聚槽5、电极板6、自动换相脉冲电源7、沉淀池8、中空纤维超滤膜组件9、清水 池10。所述电凝聚槽5内的卡槽11中设有若干块电极板6,自动换相脉冲电源7输出端口 由导线与位于电凝聚槽5中的电极板6相接，pH调节池3入水口通过水泵与原水池1出水 口相接，电凝聚槽5入水口通过水泵与pH调节池3出水口相接，电凝聚槽5出水口与沉淀 池8入口相接，沉淀池8的出水口通过水泵与中空纤维超滤膜组件9的进水口相接，中空纤 维超滤膜组件9的出水口接清水池。
[0031] 微污染水经过电凝聚-超滤组合工艺后，达到饮用水的要求：电凝聚处理一超滤 处理。具体的实施步骤如下： (1) 将储存于原水池1的水导入pH调节池3中，进行pH调节； (2) 将pH调节池3中的水由泵导入电凝聚槽5中，开启搅拌装置4的同时，打开自动换 相脉冲电源7，使电凝聚槽内的电流密度稳定在一个值； (3) 将经过电凝聚预处理后的水导入沉淀池8,静沉之后使絮体得到沉降； (4) 调节中空纤维超滤膜组件9的跨膜压差和出水流速，将经过步骤（3)的上清液通过 水泵导入中空纤维超滤膜组件9中； (5) 将中空纤维超滤膜组件9的出水导入清水池10中。
[0032] 用上述装置用于模拟微污染水的处理。
[0033] 电凝聚槽5中平行布置6块纯铝板作为电极板6,极板间距20mm，脉冲电源的突 变脉冲周期为15s，改变不同的电流密度（1. 14mA/cm2、2. 28mA/cm2、3. 42mA/cm2、4. 56mA/ cm2 )，电解时间40min，中空纤维超滤膜组件9为内压式PVC合金，截留分子质量为50kDa， 在进水pH为7. 2、浊度为20NTU、TOC浓度为100mg/L、氨氮浓度为lmg/L、总磷浓度为lmg/ L的条件下，电凝聚槽5的出水在沉淀池8中静置20min后，再经过中空纤维超滤膜组件9 过滤后，测定出水的浊度、T0C、氨氮和总磷的浓度，结果如表1所示。
[0034] 表1不同的电流密度对各污染物去除的影响
【权利要求】
1. 一种处理微污染水的组合装置，该装置包括原水池（1)、pH调节池（3)、搅拌装置 (4) 、电凝聚槽（5)、自动换相脉冲电源（7)、沉淀池（8)、中空纤维超滤膜组件（9)和清水池 (10)，其特征在于：所述电凝聚槽（5)内设有若干块电极板￠)，自动换相脉冲电源（7)输 出端口由导线与位于电凝聚槽（5)中的电极板（6)相接，pH调节池（3)入水口通过水泵与 原水池（1)出水口相接，电凝聚槽（5)入水口通过水泵与pH调节池（3)出水口相接，电凝 聚槽（5)出水口与沉淀池（8)入口相接，沉淀池（8)的出水口通过水泵与中空纤维超滤膜 组件（9)的进水口相接，中空纤维超滤膜组件（9)的出水口接清水池。
2. 根据权利要求1所述的一种处理微污染水的组合装置，其特征在于：所述电极板（6) 平行布置于电凝聚槽（5)内，电极板（6)两侧通过卡槽（11)固定于电凝聚槽（5)内，相邻 的电极板（6)的间距为5-40mm。
3. 根据权利要求1所述的一种处理微污染水的组合装置，其特征在于：所述电凝聚槽 (5) 的进水口和出水口均设有阀门。
4. 一种处理微污染水的组合装置采用的工艺，其特征在于，具体步骤如下： (1) 将储存于原水池的水导入pH调节池中，进行pH调节； (2) 将经pH调节后的水由水泵打入电凝聚槽中，开启搅拌装置的同时，打开自动换相 脉冲电源，使电流密度稳定在一个值；即根据微污染水质和处理要求的不同控制电流密度 为 1-lOmA/cm2,电解时间为 5_60min ; (3) 将经过电凝聚预处理后的水导入沉淀池，静沉10-30min时间使电解出来的絮体得 到沉降； (4) 调节中空纤维超滤膜组件的跨膜压差和出水流速，将经过步骤（3)的上清液通过水 泵导入中空纤维超滤膜组件中； (5) 将中空纤维超滤膜组件的出水导入清水池中。
5. 根据权利要求4所述的一种处理微污染水的组合装置采用的工艺，其特征在于：所 述若干电极板（6)与所述自动换相脉冲电源（7)采用单级连接的方式，处理过程中，通过自 动换相脉冲电源不断转换电极板的极性。
6. 根据权利要求1所述的一种处理微污染水的组合装置采用的工艺，其特征在于：所 述搅拌装置（4)的转速为80-500r/min。
7. 根据权利要求1所述的一种处理微污染水的组合装置采用的工艺，其特征在于：中 空纤维超滤膜组件（9)为内压式PVC合金，截留分子质量为5-50kDa，产水量为0. 5-6. 4m3 / h〇
【文档编号】C02F9/06GK104098209SQ201410342465
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月18日 优先权日:2014年7月18日
【发明者】沈峥, 张亚雷, 贺群丹, 杨龙, 文志潘, 彭博宇, 周雪飞 申请人:同济大学