专利名称：氧化吸附一体化饮用水除砷装置及方法
技术领域：
本发明涉及饮用水深度除砷领域，更具体地说，涉及一种采用超滤膜的氧化吸附一体化饮用水除砷装置及方法。
背景技术：
水体砷污染是一个全球性问题。基于地球化学和突发性水污染事故，据统计我国受到饮用水砷污染的人口约占世界的30%。鉴于砷对人体健康的巨大危害，美国疾病控制中心和国际癌症研究机构都将其定为第一类致癌物质。许多国家及世界卫生组织都对饮用水中砷的含量制定了严格标准。国际卫生组织、日本、德国、美国和我国先后将砷的饮用水卫生标准由原来的O. 05 mg/L调整到0.01mg/L。美国环保局还计划今后将这一控制标准升级为O. 002mg/L。因此，世界各国都把开发经济、高效、实用的饮用水深度除砷技术作为环境保护和安全健康工作的重点工作之一。饮用水中的砷主要以无机砷酸盐(五价砷)和亚砷酸盐(三价砷)的形式存在，其中三价砷毒性大、难去除，是开发水体深度除砷技术的重中之重。随着水质检测技术的发展，如贾第虫和隐孢子虫两虫问题，水蚤、红虫问题，水的生物稳定性问题等等，也成为饮用水水质安全保障关注重点之一。近年来，氧化铁、氧化锰为代表的除砷吸附剂的研发和应用，获得重大进展。但是大颗粒吸附剂需要固定床吸附装置，投资大、维护繁琐、不灵活；小颗粒吸附剂机械强度低、 沉降性能不理想、固液分离困难，吸附剂易进入饮用水给水管道，造成二次污染；并且此类吸附剂对于“两虫’ ’、水蚤和藻类都不能有效去除。近年来，超滤技术在饮用水处理领域受到了极大的关注。超滤能有效地去除水中颗粒物，使出水浊度降低至O. INTU以下，并能去除大分子有机污染物，能截留接近100%的两虫、水蚤、红虫、藻类、细菌甚至病毒等微生物。但是单独超滤技术不能有效去除水中无机砷。中国专利号201010279926.0申请日2010-09-07公开了一种饮用水除砷方法与系统，步骤是1、原水在进水管道上投加液氯后进入配水井，液氯的加入量以配水井出水余氯量在I. 40 I. 60mg/L ;将原水中三价砷氧化成五价砷；2、配水井稳压后分配至后端的混凝沉淀池，在混凝沉淀池进水管道投加lOmgFe/L的FeCL3，并在混凝沉淀池内停留 15 20min ;混凝沉淀池出水进入过滤池；3、过滤池出水进入储水箱,储水箱出水送往超滤膜组件，超滤膜组件的出水送入反渗透膜组件；4、反渗透膜组件的出水收集送入产水箱， 产水箱部分出水送往膜组件，其余出水进入清水池。它具有除砷彻底、去除效率高、安全可靠等优点，能有效去除水中的微量悬浮物、细菌、病毒。但是该专利处理后的水中砷浓度 〈O. OlmgAs/L，还是比较高，不能消除砷对人体的危害，满足不了人们的饮用水要求。而且该发明占地面积较大，生产成本较高。文献检索表明，对于采用超滤膜的氧化吸附一体化饮用水除砷装置及方法并未见文献报道。
发明内容
I.发明要解决的技术问题
针对由高含砷地区和突发性砷污染事件造成的城市和农村饮用水砷污染，现有除砷装置及方法处理后砷的浓度仍然较高，生产成本较高的问题，本发明提供一种氧化吸附一体化饮用水除砷装置及方法，将氧化、吸附和膜分离有机地结合，置于同一反应池内完成除砷过程，是一种便于工程应用、固定投资抵、运行成本低廉、能确保饮用水水质安全的深度除砷工艺及装置。2.技术方案
本发明的技术方案如下
一种氧化吸附一体化饮用水除砷装置，包括进水控制系统、反应器和超滤膜过滤系统， 还包括曝气氧化系统、排泥系统和出水控制系统，所述的进水控制系统连接到反应器中；所述的超滤膜过滤系统位于反应器的中下部，并且与出水控制系统相连接；所述的排泥系统包括排泥阀和排泥管，排泥阀位于排泥管上，用于控制排泥管的开闭，排泥管的一端连接在反应器的底部或反应器侧壁的下半部分；所述的曝气氧化系统包括曝气管、进气阀和空气泵，曝气管位于反应器的中下部，曝气管的一端伸出反应器的外部与进气阀和空气泵依次连接；所述的出水控制系统由出水阀门、抽吸泵和出水管依次连接组成，出水阀门与超滤膜过滤系统通过管道连接。所述的出水控制系统的连接管道上有真空表，位于连接出水阀门和超滤膜过滤系统的管道上，用于读取出水控制系统抽吸的气压。还包括反冲洗系统和吸附剂投加管，所述的反冲洗系统包括冲洗管和反冲洗阀门，所述的冲洗管通过反冲洗阀门接在反冲洗系统真空表和出水阀门之间；所述的吸附剂投加管的一端伸入反应器中。所述的进水控制系统由进水管、提升泵、高位水箱和恒位水箱通过管道依次连接构成，在重力流的情况下也可直接连接恒位水箱上。所述的曝气氧化系统还包括气体流量计，气体流量计接入在曝气管和进气阀之间。所述的超滤膜过滤系统包括超滤膜组件和超滤膜，超滤膜包裹在超滤膜组件上， 所述超滤膜的孔径为O. 01微米 O. 05微米。一种氧化吸附一体化饮用水除砷方法，包括以下步骤
(I)将待处理的受砷污染饮用水通过进水控制系统加入反应器中；
(2 )空气泵向反应器内加入氧化剂进行曝气，将水中三价砷氧化为五价砷，并进行搅拌混合，气水比为4 I 40 I ；
(3)向反应器内投加吸附剂，用来吸附砷；
(4)水在反应器中反应2 20min后，出水控制系统启动，抽出处理后的水；
更进一步的，还包括以下步骤
(5)向反应器外排放饱和吸附剂，控制吸附剂在反应器内的停留时间在IOd 60d;排出的饱和吸附剂可以作为污泥处置，也可以再生后循环使用；
(6)超滤膜过滤系统的清洗，关闭出水控制系统，开启反冲洗系统，将反冲洗系统与水泵连接，通过超滤膜过滤系统使水流入反应器中，对反应器中的超滤膜过滤系统进行清洗。为保证膜通量，要定期对超滤膜过滤系统进行反冲洗，反冲周期视超滤膜组件的抽吸压力与膜通量而定；超滤膜组件反冲洗时关闭出水阀门，开启反冲洗阀门，将冲洗管接到一个水泵上，使水通过超滤膜过滤系统流向反应器，完成冲洗。所述步骤(I)的受砷污染饮用水中砷可以是无机三价砷，也可以是无机五价砷，总砷浓度小于I mg/L ;所述步骤(2)中的氧化剂可以是空气，也可以是空气与臭氧或氯气组成的混合气体，混合气体中空气所占的体积为95°/Γ99%。所述步骤(3)中的吸附剂为氧化铁或氧化锰，吸附剂其外形尺寸为10微米 500 微米，吸附剂投加量为5(T200mg/L ;步骤(4)中的出水控制系统抽水时抽吸压力为5kPa 50kPa,膜通量在5L/ m2 · h IOOL/ m2 · h范围内。3.有益效果
采用本发明提供的装置及方法，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果
(1)本发明巧妙地将饮用水处理工艺中的氧化、吸附与膜分离单元有机地结合起来，将氧化、吸附与膜分离置于同一个反应器内完成，显著降低了工程造价与运行费用，大幅度减少了占地面积，易于维护管理，便于推广应用；
(2)本发明采用孔径在O.01微米 O. 05微米范围内的超滤膜，在去除砷的同时，还能将水中颗粒物、大分子有机污染物和微生物在氧化吸附反应器中进行有效的固液分离， 有效控制和去除水中颗粒物、大分子有机污染物、两虫、水蚤、红虫、藻类、细菌病毒等微生物；
(3)本发明采用颗粒形尺寸在10微米 500微米范围内的氧化铁、氧化锰为吸附剂，能有效将无机砷从水体中去除，而且价格便宜，有效地降低处理成本；
(4)本发明采用较低的膜抽吸压力与膜通量，进一步降低了能耗，并能有效延缓膜污染，减少膜物理清洗与化学清洗的次数，并且带有反冲洗系统，对膜的清洗方便，延长膜的使用寿命，减少该工艺的维护运行费用；
(5)本发明利用曝气氧化作用将高毒性、难去除的三价砷转化为低毒性、易去除的五价砷；利用吸附剂高效的吸附富集作用将无机砷从饮用水中分离去除；最后利用超滤膜高效的截留能力将反应器内的饱和吸附剂回收，为吸附剂后续的再生、重复利用创造了条件，并且能有效的去处水中的砷。
图I为本发明实施例I的结构示意图2为本发明的结构示意图。图中1.进水管2.提升泵3.高位水箱4.恒位水箱5.反应器6.超滤膜过滤系统7.真空表8.出水阀门9.抽吸泵10.出水管11.反冲洗阀门12.冲洗管13.空气泵 14.进气阀 15.气体流量计16.曝气管17.排泥阀18.吸附剂投加管。
具体实施例方式以下通过实施例对本发明作进一步描述
如图2所示，一种氧化吸附一体化饮用水除砷装置，包括进水控制系统、反应器5和超滤膜过滤系统6，还包括曝气氧化系统、排泥系统和出水控制系统，所述的进水控制系统连接到反应器5中；所述的超滤膜过滤系统6位于反应器5的中下部，并且与出水控制系统相连接；所述的排泥系统包括排泥阀17和排泥管，排泥阀17位于排泥管上，用于控制排泥管的开闭，排泥管的一端连接在反应器5的底部或反应器5侧壁的下半部分；所述的曝气氧化系统包括曝气管16、进气阀14和空气泵13，曝气管16位于反应器5的中下部，曝气管16 的一端伸出反应器5的外部与进气阀14和空气泵13依次连接；所述的出水控制系统由出水阀门8、抽吸泵9和出水管10依次连接组成，出水阀门8与超滤膜过滤系统6通过管道连接。所述的出水控制系统的连接管道上有真空表7，位于连接出水阀门8和超滤膜过滤系统6的管道上，用于读取出水控制系统抽吸的气压。还包括反冲洗系统和吸附剂投加管18，所述的反冲洗系统包括冲洗管12和反冲洗阀门11，所述的冲洗管12通过反冲洗阀门11接在反冲洗系统真空表7和出水阀门8之间；所述的吸附剂投加管18的一端伸入反应器5中。所述的进水控制系统由进水管I、提升泵2、高位水箱3和恒位水箱4通过管道依次连接构成，在重力流的情况下也可直接连接恒位水箱4上。所述的曝气氧化系统还包括气体流量计15，气体流量计15接入在曝气管16和进气阀14之间。所述的超滤膜过滤系统6包括超滤膜组件和超滤膜，超滤膜包裹在超滤膜组件上，所述超滤膜的孔径为O. 01微米 O. 05微米。一种氧化吸附一体化饮用水除砷方法，包括以下步骤
(1)将待处理的受砷污染饮用水通过进水控制系统加入反应器5中；
(2)空气泵13向反应器5内加入氧化剂进行曝气，将水中三价砷氧化为五价砷，并进行搅拌混合，气水比为4 I 40 I ；
(3)向反应器5内投加吸附剂，用来吸附砷；
(4)水在反应器5中反应2 20min后，出水控制系统启动，抽出处理后的水；
(5)向反应器5外排放饱和吸附剂，控制吸附剂在反应器5内的停留时间在IOd 60d；
(6)超滤膜过滤系统6的清洗，关闭出水控制系统，开启反冲洗系统，将反冲洗系统与水泵连接，通过超滤膜过滤系统6使水流入反应器5中，对反应器5中的超滤膜过滤系统6 进行清洗。所述步骤(I)的受砷污染饮用水中砷可以是无机三价砷，也可以是无机五价砷，总砷浓度小于I mg/L;所述步骤2中的氧化剂可以是空气，也可以是空气与臭氧或氯气组成的混合气体，混合气体中空气所占的体积为95°/Γ99%。所述步骤(3)中的吸附剂为氧化铁或氧化锰，吸附剂其外形尺寸为10微米 500微米，吸附剂投加量为5(T200 mg/L ;步骤(4)中的出水控制系统抽水时抽吸压力为5 kPa 50 kPa,膜通量在5L/ m2 · h IOOL/ m2 · h范围内。实施例I
如图I所示，一种氧化吸附一体化饮用水除砷装置，包括进水控制系统、反应器5、超滤膜过滤系统6，还包括曝气氧化系统、排泥系统和出水控制系统，所述的进水控制系统连接到反应器5中；所述的超滤膜过滤系统6位于反应器5的中下部，并且与出水控制系统相连
7接；所述的排泥系统包括排泥阀17和排泥管，排泥阀17位于排泥管上，用于控制排泥管的开闭，排泥管的一端连接在反应器5的底部或反应器5侧壁的下半部分；所述的曝气氧化系统包括曝气管16、进气阀14和空气泵13，曝气管16位于反应器5的中下部，曝气管16的一端伸出反应器5的外部与进气阀14和空气泵13依次连接；所述的出水控制系统由出水阀门8、抽吸泵9和出水管10依次连接组成，出水阀门8与超滤膜过滤系统6通过管道连接。所述的出水控制系统的连接管道上有真空表7，位于连接出水阀门8和超滤膜过滤系统6的管道上，用于读取出水控制系统抽吸的气压。还包括反冲洗系统和吸附剂投加管18，所述的反冲洗系统包括冲洗管12和反冲洗阀门11，所述的冲洗管12通过反冲洗阀门11接在反冲洗系统真空表7和出水阀门8之间；所述的吸附剂投加管18的一端伸入反应器5中。所述的曝气氧化系统还包括气体流量计15，气体流量计15接入在曝气管16和进气阀14之间。所述的超滤膜过滤系统6包括超滤膜组件和超滤膜，超滤膜包裹在超滤膜组件上。氧化吸附一体化饮用水除砷方法，包括以下步骤
(1)将待处理的受砷污染饮用水通过进水控制系统加入反应器5中；
(2)空气泵13向反应器5内加入氧化剂进行曝气，将水中三价砷氧化为五价砷，并进行搅拌混合；
(3)向反应器5内投加吸附剂，用来吸附砷；
(4)水在反应器5中反应2min后，出水控制系统启动,抽出处理后的水；处理后饮用水中神含量小于O. 002 mg/L
所述步骤(I)待处理的受砷污染饮用水含砷O. 5mg/L，所述步骤(2)中的氧化剂是空气，受砷污染饮用水有自身的有重力流，能通过管道流入恒位水箱4，再进入反应器5，空气泵13向反应器5内加入氧化剂进行曝气，将水中三价砷氧化为五价砷，并进行搅拌混合，气水比为30 1，同时，向反应器5内投加吸附剂，吸附剂选用粉末氧化铁，颗粒尺寸为10微米 50微米，投加量为100mg/L。超滤膜采用江苏南大金山环保科技有限公司提供的浸没式中空纤维超滤膜，膜孔径为O. 03微米，膜材质为聚氯乙烯。超滤膜的过水通量为30L/ m2 ·1ι，超滤膜出水由抽吸泵9抽出。处理后的饮用水中总砷浓度低于O. 002 mg/L。相比以往的固定床处理方式，采用本发明装置及方法，不仅可以同步去除两虫、藻类、病毒等，而且每吨水处理建设投资可以降低30%、运行费用降低40%。实施例2
如图2所示，一种氧化吸附一体化饮用水除砷装置，包括进水控制系统、反应器5、超滤膜过滤系统6，还包括曝气氧化系统、排泥系统和出水控制系统，所述的进水控制系统连接到反应器5中；所述的超滤膜过滤系统6位于反应器5的中下部，并且与出水控制系统相连接；所述的排泥系统包括排泥阀17和排泥管，排泥阀17位于排泥管上，用于控制排泥管的开闭，排泥管的一端连接在反应器5的底部或反应器5侧壁的下半部分；所述的曝气氧化系统包括曝气管16、进气阀14和空气泵13，曝气管16位于反应器5的中下部，曝气管16的一端伸出反应器5的外部与进气阀14和空气泵13依次连接；所述的出水控制系统由出水阀门8、抽吸泵9和出水管10依次连接组成，出水阀门8与超滤膜过滤系统6通过管道连接。
所述的出水控制系统的连接管道上有真空表7，位于连接出水阀门8和超滤膜过滤系统6的管道上，用于读取出水控制系统抽吸的气压。还包括反冲洗系统和吸附剂投加管18，所述的反冲洗系统包括冲洗管12和反冲洗阀门11，所述的冲洗管12通过反冲洗阀门11接在反冲洗系统真空表7和出水阀门8之间；所述的吸附剂投加管18的一端伸入反应器5中。所述的进水控制系统由进水管I、提升泵2、高位水箱3和恒位水箱4通过管道依次连接构成，在重力流的情况下也可直接连接恒位水箱4上。所述的曝气氧化系统还包括气体流量计15，气体流量计15接入在曝气管16和进气阀14之间。所述的超滤膜过滤系统6包括超滤膜组件和超滤膜，超滤膜包裹在超滤膜组件上，超滤膜采用江苏永泰环保科技有限公司提供的浸没式中空纤维超滤膜，膜孔径为0.01 微米，膜材质为聚偏氟氯乙烯。超滤膜的过水通量为50L/ m2 · h，
一种氧化吸附一体化饮用水除砷方法，包括以下步骤
(1)将待处理的受砷污染饮用水通过进水控制系统加入反应器5中；由提升泵2提升至高位水箱3，再通过恒位水箱4进入反应器5 ;待处理的受砷污染饮用水含砷O. lmg/L
(2)空气泵13向反应器5内加入氧化剂进行曝气，氧化剂为空气与臭氧的混合气体，其中空气的体积占95%，气水比为10 1，将水中三价砷氧化为五价砷，并进行搅拌混合；
(3)向反应器5内投加吸附剂，吸附剂选用粉末氧化铁，颗粒尺寸为10微米 50微米， 投加量为50mg/L。用来吸附砷；
(4)水在反应器5中反应5min后，出水控制系统启动,抽出处理后的水；处理后饮用水中砷含量小于O. 002 mg/L ;出水控制系统抽水时抽吸泵9的抽吸压力在15kPa 25kPa范围内，由真空表7进行计量。(5) IOd后，打开排泥阀17将反应器5内饱和吸附剂排出，可以作为污泥处置，也可以再生后循环使用；
(6)超滤膜过滤系统6的清洗，关闭出水控制系统，开启反冲洗系统，对反应器5中的超滤膜过滤系统6进行清洗。为保证膜通量，要定期对超滤膜过滤系统6进行反冲洗，反冲周期视超滤膜组件的抽吸压力与膜通量而定；超滤膜组件反冲洗时关闭出水阀门8，开启反冲洗阀门11，将冲洗管12接到一个水泵上，使水通过超滤膜过滤系统6流向反应器5，完成冲洗。相比以往的固定床处理方式，采用本发明装置及方法，不仅可以同步去除两虫、藻类、病毒等，而且每吨水处理建设投资可以降低25%、运行费用降低35%。实施例3
同实施例2，所不同的是，待处理的受砷污染饮用水含砷O. 8mg/L，氧化剂为空气与臭氧的混合气体，其中空气的体积占99%，气水比为40 I ;吸附剂选用粉末氧化铁，颗粒尺寸为100微米 250微米，投加量为180mg/L，在该反应器5内反应时间为15min ;抽吸泵9的抽吸压力在20kPa 30kPa范围内，超滤膜过滤系统6采用江苏永泰环保科技有限公司提供的浸没式中空纤维超滤膜，膜孔径为O. 02微米，膜材质为聚氯乙烯。超滤膜的过水通量为35L/ m2 · h ；20d后打开排泥阀17将反应器5内饱和吸附剂排出。相比以往的固定床处理方式，采用本发明装置及方法，不仅可以同步去除两虫、藻类、病毒等，而且每吨水处理建设投资可以降低32%、运行费用降低37%。实施例4
同实施例2，所不同的是，待处理的受砷污染饮用水含砷O. lmg/L，氧化剂为空气与氯气的混合气体，其中空气的体积占95%，气水比为10 I ;吸附剂粉末氧化锰，颗粒尺寸为 30微米 100微米，投加量为40mg/L，在该反应器5内反应时间为8min ;抽吸泵9的抽吸压力在35kPa 50kPa范围内，由真空表7进行计量，超滤膜过滤系统6采用江苏永泰环保科技有限公司提供的浸没式中空纤维超滤膜，膜孔径为O. 05微米，膜材质为聚氯乙烯。超滤膜的过水通量为IOOL/ m2 · h ；60d后打开排泥阀17将反应器5内饱和吸附剂排出。相比以往的固定床处理方式，采用本发明装置及方法，不仅可以同步去除两虫、藻类、病毒等，而且每吨水处理建设投资可以降低27%、降低运行费用42%。实施例5
同实施例2，所不同的是，待处理的受砷污染饮用水含砷O. 6mg/L，氧化剂为空气与氯气的混合气体，其中空气的体积占99%，气水比为10 I ;吸附剂选用江苏永泰环保科技有限公司的负载型氧化铁，颗粒尺寸为300微米 500微米，投加量为70mg/L。超滤膜过滤系统6采用江苏永泰环保科技有限公司提供的浸没式中空纤维超滤膜，膜孔径为O. 03微米， 膜材质为聚氯乙烯。在该反应器5内反应时间为15min ;抽吸泵9的抽吸压力在25kPa 40kPa范围内，由真空表7进行计量；超滤膜的过水通量为40L/ m2 · h，吸附剂停留时间为 55d。相比以往的固定床处理方式，采用本发明装置及方法，饮用水中总砷浓度低于 O. 002 mg/L，不仅可以同步去除两虫、藻类、病毒等，而且每吨水处理建设投资可以降低 24%、降低运行费用38%。实施例6
同实施例2，所不同的是，待处理的受砷污染饮用水含砷O. 2mg/L，氧化剂为空气与氯气的混合气体，其中空气的体积占98%，气水比为40 I ;吸附剂选用颗粒氧化铁，颗粒尺寸为150微米 500微米，投加量为150mg/L。超滤膜过滤系统6采用江苏南大金山环保科技有限公司提供的浸没式中空纤维超滤膜，膜孔径为O. 03微米，膜材质为聚氯乙烯。超滤膜的过水通量为90L/ m2 -h ;在该反应器5内反应时间为15min ;抽吸泵9的抽吸压力在 25kPa 40kPa范围内，由真空表7进行计量；吸附剂停留时间为40d。相比以往的固定床处理方式，采用本发明装置及方法，饮用水中总砷浓度低于
O.002 mg/L，不仅可以同步去除两虫、藻类、病毒等，而且每吨水处理建设投资可以降低 30%、降低运行费用40%。实施例7
同实施例2，所不同的是，待处理的受砷污染饮用水含砷lmg/L，氧化剂为空气与臭氧的混合气体，其中空气的体积占96%，气水比为40 I ;吸附剂选用粉末氧化铁，颗粒尺寸为 20微米 80微米，投加量为200mg/L。超滤膜过滤系统6采用江苏南大金山环保科技有限公司提供的浸没式中空纤维超滤膜，膜孔径为O. 03微米，膜材质为聚氯乙烯。超滤膜的过水通量为5L/ m2 · h ;在该反应器5内反应时间为18min ;抽吸泵9的抽吸压力在IOkPa 20kPa范围内，由真空表7进行计量；吸附剂停留时间为10d。相比以往的固定床处理方式，采用本发明装置及方法，饮用水中总砷浓度低于O.002 mg/L，不仅可以同步去除两虫、藻类、病毒等，而且每吨水处理建设投资可以降低 32%、降低运行费用41%。实施例8
同实施例2，所不同的是，待处理的受砷污染饮用水含砷O. 3mg/L，氧化剂为空气与氯气的混合气体，其中空气的体积占98%，气水比为20 I ;吸附剂选用江苏永泰环保科技有限公司的颗粒氧化锰，颗粒尺寸为250微米 500微米，投加量为200mg/L。超滤膜过滤系统6采用美国通用公司提供的浸没式中空纤维超滤膜，膜孔径为O. 05微米，膜材质为聚氯乙烯。超滤膜的过水通量为80L/ m2 · h ;在该反应器5内反应时间为5min ;抽吸泵9的抽吸压力在35kPa 50kPa范围内，由真空表7进行计量；吸附剂停留时间为10d。相比以往的固定床处理方式，采用本发明装置及方法，饮用水中总砷浓度低于
O.002 mg/L，不仅可以同步去除两虫、藻类、病毒等，而且每吨水处理建设投资可以降低 26%、降低运行费用34%。
1权利要求
1.一种氧化吸附一体化饮用水除砷装置，包括进水控制系统、反应器(5)和超滤膜过滤系统(6)，其特征在于，还包括曝气氧化系统、排泥系统和出水控制系统，所述的进水控制系统连接到反应器(5)中；所述的超滤膜过滤系统(6)位于反应器(5)的中下部，并且与出水控制系统相连接；所述的排泥系统包括排泥阀(17)和排泥管，排泥阀(17)位于排泥管上，用于控制排泥管的开闭，排泥管的一端连接在反应器(5)的底部或反应器(5)侧壁的下半部分；所述的曝气氧化系统包括曝气管(16)、进气阀(14)和空气泵(13)，曝气管(16)位于反应器(5)的中下部，曝气管(16)的一端伸出反应器(5)的外部与进气阀(14)和空气泵(13)依次连接；所述的出水控制系统由出水阀门(8)、抽吸泵(9)和出水管(10)依次连接组成，出水阀门(8 )与超滤膜过滤系统(6 )通过管道连接。
2.根据权利要求I所述的氧化吸附一体化饮用水除砷装置，其特征在于所述的出水控制系统的连接管道上有真空表(7)，位于连接出水阀门(8)和超滤膜过滤系统(6)的管道上，用于读取出水控制系统抽吸的气压。
3.根据权利要求I或2所述的氧化吸附一体化饮用水除砷装置，其特征在于还包括反冲洗系统和吸附剂投加管(18)，所述的反冲洗系统包括冲洗管(12)和反冲洗阀门(11 )， 所述的冲洗管(12)通过反冲洗阀门(11)接在反冲洗系统真空表(7)和出水阀门(8)之间； 所述的吸附剂投加管(18)的一端伸入反应器(5)中。
4.根据权利要求I所述的氧化吸附一体化饮用水除砷装置，其特征在于所述的进水控制系统由进水管(I)、提升泵(2)、高位水箱(3)和恒位水箱(4)通过管道依次连接构成， 在重力流的情况下也可直接连接恒位水箱(4)上。
5.根据权利要求I所述的氧化吸附一体化饮用水除砷装置，其特征在于所述的曝气氧化系统还包括气体流量计(15)，气体流量计(15)接入在曝气管(16)和进气阀(14)之间。
6.根据权利要求I所述的氧化吸附一体化饮用水除砷装置，其特征在于所述的超滤膜过滤系统(6 )包括超滤膜组件和超滤膜，超滤膜包裹在超滤膜组件上，所述超滤膜的孔径为0. 01微米 0. 05微米。
7.一种氧化吸附一体化饮用水除砷方法，包括以下步骤(1)将待处理的受砷污染饮用水通过进水控制系统加入反应器(5)中；(2)空气泵(13)向反应器(5)内加入氧化剂进行曝气，将水中三价砷氧化为五价砷，并进行搅拌混合，气水比为4 I 40 I ；(3)向反应器(5)内投加吸附剂，用来吸附砷；(4)水在反应器(5)中反应2 20min后，出水控制系统启动，抽出处理后的水。
8.根据权利要求7所述的氧化吸附一体化饮用水除砷方法，其特征在于，还包括以下步骤(5)向反应器(5)外排放饱和吸附剂，控制吸附剂在反应器(5)内的停留时间在IOd 60d ；(6)超滤膜过滤系统(6)的清洗，关闭出水控制系统，开启反冲洗系统，将反冲洗系统与水泵连接，通过超滤膜过滤系统(6)使水流入反应器(5)中，对反应器5中的超滤膜过滤系统(6)进行清洗。
9.如权利要求7所述的氧化吸附一体化饮用水除砷方法，其特征在于所述步骤(I) 的受砷污染饮用水中砷可以是无机三价砷，也可以是无机五价砷，总砷浓度小于lmg/L ;所述步骤(2)中的氧化剂可以是空气，也可以是空气与臭氧或氯气组成的混合气体，混合气体中空气所占的体积为95% 99%。
10.根据权利要求7所述的氧化吸附一体化饮用水除砷方法，其特征在于所述步骤(3)中的吸附剂为氧化铁或氧化锰，吸附剂其外形尺寸为10微米 500微米，吸附剂投加量为5(T200 mg/L ;步骤(4)中的出水控制系统抽水时抽吸压力为5kPa 50kPa，膜通量在 5L/ m2 · h IOOL/ m2 · h 范围内。
全文摘要
本发明公开了氧化吸附一体化饮用水除砷装置及方法，属于饮用水深度除砷领域。其包括进水控制系统、反应器、超滤膜过滤系统，还包括曝气氧化系统、排泥系统和出水控制系统，所述的超滤膜过滤系统在反应器的中下部，并且与出水控制系统相连接；所述的排泥系统包括排泥阀和排泥管；所述的曝气氧化系统包括曝气管、进气阀和空气泵；所述的出水控制系统由出水阀门、抽吸泵和出水管依次连接组成，出水控制系统与超滤膜过滤系统相连接。本发明氧化吸附一体化饮用水除砷装置及方法，是将氧化、吸附和膜分离有机地结合，置于同一反应池内完成，具有便于工程应用、固定投资抵、运行成本低廉、能确保饮用水水质安全的深度除砷的优点。
文档编号C02F1/58GK102583698SQ20121009536
公开日2012年7月18日 申请日期2012年4月1日 优先权日2012年4月1日
发明者俞冬辉, 吕路, 吴军, 张淑娟, 张炜铭, 潘丙才 申请人:南京大学, 江苏永泰环保科技有限公司