專利名稱：一種兩段式膜法飲用水深度處理系工藝及系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及水處理技術，具體涉及一種兩段式膜法飲用水深度處理工藝。本發明還涉及采用所述工藝的系統。
背景技術：
水污染導致的飲用水安全性問題嚴重威脅著人們的身體健康。水中的微量污染物具有毒性強、含量低、難去除的特點，常規的飲用水處理工藝很難有效去除這一類物質。我國水體中主要的有毒污染物包括揮發性鹵代烴、苯系物、氯代苯類、硝基苯類、苯胺類、酚類、多環芳烴、農藥和重金屬及其化合物等。這些污染物的共有特點是含量低，在水體中以微量或痕量存在；毒性大，極微量的污染就能夠影響人體健康；難降解，在自然條件下很難降解，能長時間地存在于水體中并在底泥、生物體、人體內富集。常規飲用水處理工藝的絮凝、沉淀、過濾等技術很難有效的去除這些微量污染物。因此，許多常規飲用水凈化廠需要技術升級，投入深度處理工藝。現在國內應用最廣泛的深度處理工藝是臭氧活性炭技術，但該技術存在生成消毒副產物、生物泄露以及微型動物等問題。納濾技術因其出水水質佳、運行穩定，工藝流程短等優勢近年來得到廣泛的研究和發展，并已在我國開始應用。納濾膜技術所具有的200道爾頓的過濾精度，能夠有效的去除水中的大分子有機物。對于小分子有機物和離子、重金屬等污染物，納濾膜獨特的荷電排斥作用能夠保證這些污染物被有效的截留，從而生產出高品質的健康飲用水。但是，由于在應用過程中存在膜污染等問題，納濾工藝對預處理有著嚴格的要求。 目前主要的預處理方式有混凝-沉淀-砂濾工藝、活性炭過濾工藝、微濾-超濾工藝等。其中混凝-沉淀-砂濾是傳統過濾工藝，但該工藝流程長、占地面積大；微濾-超濾是新型工藝，該工藝操作簡單、占地面積小但運行成本較高；粉末活性炭聯合強化混凝的MBR工藝結合了傳統工藝與膜工藝的優點，占地面積小，集成度高，但凈水性能有待提高。如果以這些常規處理工藝作為納濾工藝的預處理，不能有效地發揮膜工藝流程短，占地面積小的優勢， 且預處理出水水質難以保證，會引起深度處理工藝出水水質下降、納濾膜污染等問題。粉末活性炭聯合強化混凝MBR工藝能夠將常規工藝、活性炭吸附、膜過濾過程集成在一個工作單元中。針對原水中有機物特征和分布規律，以及存在著微量污染物，一體式 MBR具有多重功能，不僅可以通過混凝-絮凝過程實現對懸浮顆粒物和膠體物質的去除，還可以投加粉末活性炭強化處理微量污染物以及部分有毒物質；同時，通過MBR中的微生物完成生物預氧化過程，有效的去除原水中存在的氨氮和可生化有機物；不僅如此，由于一體式系統耦合藥劑投加設備，可以根據原水特征實時調整系統運行條件，達到保證出水水質優良、節能降耗和節約建設用地的目的。
發明內容
本發明所要解決的第一個技術問題，就是提供一種兩段式膜法飲用水深度處理工
3藝，其可實現納濾膜不易污染，預處理單元流程短，易于升級改造，預處理法運行成本低的目的。本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為 一種兩段式膜法飲用水深度處理工藝，依次包括以下步驟
A:向水中按照10mgPAC/L水的比例投加混凝劑并充分攪拌；按照angPAC/L水的比例投加粉末活性炭并充分攪拌，排泥口每2天排泥1次，通過強化混凝作用使原水中顆粒物和部分有機物分子形成礬花沉淀；
B:向MBR池水中曝氣，汽水比為20:1，使池中MBR區混合液的溶解氧濃度高于7mg/L， 混合液與MBR膜接觸時間控制在Ih ；通過生物膜的生化作用去除水中的氨氮、硝酸鹽氮和可生化有機碳
C:將孔徑為0. 2-0. 4Mm的簾式MBR膜浸沒于混合液中，通過以蠕動泵負壓IOKpa抽吸方式使混合液透過MBR膜膜絲20L/ (m2 -h)流量出水；通過過濾作用去除水中懸浮顆粒物和大分子
D:納濾膜過濾所述納濾膜的截留分子量為200-260道爾頓，過濾壓力控制在 0. 5-0. 6MPa,產水率控制在70%_80%，納濾膜的濃縮水全部回流至MBR池；通過納濾截留作用去除水中微量有機物和微生物
E 反沖洗工序，反沖洗采用浸泡清洗方式，清洗劑為稀鹽酸，浸泡時間為12h -15h。本發明所要解決的第二個技術問題，就是提供一種采用上述工藝的兩段式膜法飲用水深度處理系統，其包括粉末活性炭吸附聯合強化混凝MBR反應池和納濾膜組件119 ； 所述的粉末活性炭吸附聯合強化混凝MBR反應池制成一體式，其包括進水混合段101、強化混凝吸附沉淀工作段102和生化反應膜過濾工作段103，各段依次有水道連通；
所述的進水混合段101為一筒狀混凝混合槽107，其內設快速攪拌器106，混凝混合槽 107經進水泵104自原水管進水、經計量泵109從藥池進藥；
所述強化混凝工作段102為一混凝沉淀池112，其內設攪拌器110，輸入所述的混凝混合槽107的輸出；
所述生化作用膜過濾工作段103為MBR池118，池內底部設有曝氣管113外接空壓機 123、上部為簾式MBR膜組件114，所述MBR膜的出水端115與所述泵116連接，以蠕動泵抽吸的方式進行出水；
所述的納濾膜組件119的納濾膜進水端120經高壓進水泵116從所述的生化反應膜過濾工作段103進水、濃水端122的濃水回流至所述的進水混合段101、從出水端121輸出凈水。所述的MBR池底建為60°斜坡形，池底有排泥口每2天排泥1次，MBR池分為曝氣沉淀區和膜生物反應區，其總體積為1小時內出水量。本發明所述的混凝劑采用聚合氯化鐵溶液，所述的混凝劑投加系統包括計量泵 109，所述混合槽107為內部裝有快速攪拌器106的外形為圓柱體的腔體，所述快速攪拌器 106最大轉速1350r/min。所述混凝沉淀池112為底部與水平呈60°角斜面、內置攪拌機 110的腔體。所述MBR反應池118為4層MBR隔間并聯的腔體，MBR池分為曝氣沉淀區和膜生物反應區，其總體積為1小時內出水量，每隔間底部設置有曝氣管與空壓機123連接，MBR 膜與泵116連接。
以下對本發明兩段式膜工藝飲用水深度處理系統的工作過程進行具體說明
原水通過進水泵104提升經進水端105進入混合槽107，計量泵109通過水射器將混凝劑投加到進水端105中，在快速攪拌器106攪拌下在腔體107中混合，混合后的進水通過連接口 108進入混凝沉淀池112，定期向池中投加粉末活性炭，反應30min形成顆粒污泥沉淀于V型池底，定期排泥。經混凝的混合液通過溢流口 111進入MBR反應池，在曝氣條件下由微生物作用去除水中的營養性污染物，經MBR膜過濾出水。MBR池的出水在高壓泵提升后進入納濾膜系統，操作壓力0. 5_0.6MPa，產水率 70%-80%，濃水直接回流進混合槽。有益效果本發明工藝方案能夠有效的去除水中的常規污染物、難降解的微污染有機物和微量有毒污染物質，沒有有毒有害的副產物生成，并通過濃水回流實現了納濾工藝濃水的凈化處理。本發明兩段式組合膜工藝流程短、占地面積小，運行費用相對低廉，適應現有常規飲用水廠常規飲用水凈化工藝的升級改造需求，具有很高的實用性。
圖1為本發明的兩段式膜工藝飲用水深度處理工藝實施例工藝流程圖； 圖2為本發明的兩段式膜工藝飲用水深度處理系統實施例組成及連接圖； 圖3.為本發明實施例中活性炭吸附聯合強化混凝MBR裝置的主視圖4為圖3的俯視圖； 圖5為圖3的左視圖； 圖6為圖4的剖面圖。圖中進水混合段101、混凝-沉淀工作段102、生化膜過濾工作段103、進水泵 104、進水端105、快速攪拌器106、混合槽107、混合槽出水端108、計量投藥泵109、攪拌器 110、溢流口 111、混凝沉淀池112、曝氣管113、簾式MBR膜組件114、MBR膜出水端115、高壓泵116、曝氣管連接口 117、MBR反應池118、納濾膜組件119、納濾膜進水端120，納濾膜出水端121，納濾膜濃水端122，空壓機123。
具體實施例方式以下結合附圖和實施例對本發明進行說明
請參閱圖1，本發明的實施例-兩段式膜工藝飲用水深度處理工藝流程圖，具體包括步驟第一通過強化混凝作用使原水中顆粒物和部分有機物分子形成礬花沉淀；第二通過生物膜的生化作用去除水中的氨氮、硝酸鹽氮和可生化有機碳；第三通過過濾作用去除水中懸浮顆粒物和大分子；第四通過納濾截留作用去除水中微量有機物和微生物。在本發明的優選工藝方案中，所述第一步具體為向水中按照10mgPAC/L水的比例投加混凝劑并充分攪拌；按照angPAC/L水的比例投加粉末活性炭并充分攪拌，第一步具體為利用混凝劑的混凝作用和粉末活性炭的吸附作用去除水中懸浮顆粒和部分有機物，在去除過程中顆粒物和有機物通過混凝形成絮體并在活性炭吸附作用下形成大粒徑顆粒，絕大部分顆粒通過沉淀作用形成污泥得到去除。本發明的第二步通過微生物的生化作用去除水中的營養性有機物，具體為以汽液比20 1向池中曝空氣，使池中MBR區混合液的溶解氧濃度高于7mg/L，水力停留時間也即混合液與膜充分接觸1小時。本發明的第三步通過過濾作用去除水中懸浮顆粒物和大分子，具體為將簾式 MBR膜組件浸沒在MBR池中，以蠕動泵抽吸方式使池中混合液透過膜絲出水，第三步具體為MBR膜材質為PVDF (聚偏氟乙烯)，孔徑0. 2微米，過濾壓力IOKPa負壓，通量20L/ (m2*h)，膜組件浸沒深度IOcm0在本發明的優選技術方案中所述第四步具體為利用納濾膜的截留作用去除水中微量有機物和微生物，所述納濾膜的截留分子量為200-260道爾頓，過濾壓力控制在 0. 5-0. 6MPa，產水率控制在70%_80%，濃水回流至混凝池，反沖洗采用浸泡清洗方式，清洗劑為稀鹽酸，浸泡時間為12h -15h。請參閱圖2至圖6，本發明的兩段式膜工藝飲用水深度處理系統實施例，粉末活性炭吸附聯合強化混凝MBR反應池結構圖。一種兩段式膜工藝飲用水深度處理系統，包括粉末活性炭吸附聯合強化混凝MBR 反應池，如圖2至6所示，其包括強化混凝、吸附沉淀工作段102和生化反應、膜過濾工作段103，其中所述進水混合段101與混凝沉淀工作段102連接，所述混凝沉淀工作段102與所述生化過濾工作段103相連，所述生化過濾工作段103與納濾截組件119相連。在本發明的優選工藝方案中所述強化混凝工作段102包括進水混合段101、進水泵104、混凝混合槽107、快速攪拌器106、計量泵109，其中所述液位平進水泵104與進水端105連接，所述混合槽出水端108與混凝沉淀池連接，所述快速攪拌器106浸沒于混合槽中，所述計量泵109出水端與進水端105連接，所述攪拌器110浸沒于混凝沉淀池112中。所述生化作用、膜過濾工作段103包括曝氣管113、簾式MBR膜組件114，其中，所述簾式MBR膜組件114浸沒于所述MBR池118內液中，所述MBR膜的出水端115與所述泵 116連接，所述曝氣管113固定于所述MBR池118底部。濾膜組件119包括進水泵116，納濾膜進水端120，納濾膜出水端121，納濾膜濃水端122，納濾膜濃水端與進水端105連接。在本發明的優選技術方案中的混凝劑采用聚合氯化鐵溶液，混凝劑投加系統包括計量泵109，混合槽107為內部裝有快速攪拌器106的圓柱體形腔體，快速攪拌器106最大轉速1350r/min，混凝沉淀池112為底部與水平呈60°角斜面、內置攪拌機110的腔體，MBR 反應池118為4層MBR隔間并聯的腔體，每隔間底部設置有曝氣管與空壓機連接，MBR膜與泵116連接。以下對本發明兩段式膜工藝飲用水深度處理系統的工作過程進行具體說明原水通過進水泵104提升經進水端105進入混合槽107，所述計量泵109通過水射器將混凝劑投加到進水端105中，在快速攪拌器106攪拌下在腔體107中混合，混合后的進水通過連接口 108進入混凝沉淀池112，定期向池中投加粉末活性炭，反應30min形成顆粒污泥沉淀于 V型池底，定期排泥。經混凝的混合液通過溢流口 111進入MBR反應池，在曝氣條件下由微生物作用去除水中的營養性污染物，經MBR膜過濾出水。MBR池的出水在高壓泵提升后進入納濾膜系統，操作壓力0. 5_0.6MPa，產水率 70%-80%，濃水直接回流進混合槽。
通過以上所述兩段式膜工藝飲用水深度處理系統后的最終出水端121即為經過兩端膜工藝凈化后的健康水。
權利要求
1.一種兩段式膜法飲用水深度處理工藝，依次包括以下步驟.1)向水中按10mgPAC/L水的比例投加混凝劑、按angPAC/L水的比例投粉末活性炭，充分攪拌得混合液，混合液在混凝沉淀池中停留30mirT60min ；.2)向MBR池混合液中曝氣，汽水比20:1，使混合液的溶解氧濃度高于7mg/L，混合液與 MBR膜充分接觸lh 2h ；.3)將孔徑為0.2-0. 4Mm的簾式MBR膜浸沒于混合液中，通過水泵抽吸以負壓 2010 lOOKPa，流量 20L/(m2 · h) 30 L/(m2 · h)出水；.4)納濾膜過濾步驟3)出水，以蠕動泵抽吸方式使混合液透過納濾膜膜絲出水，納濾膜的截留分子量為200-260道爾頓，過濾壓力0. 5-0. 6MPa，產水率70%_80%，濃水回流至步驟 1)；.5)當納濾膜通量下降至50%時對納濾膜進行浸泡清洗，清洗劑為稀鹽酸，浸泡時間為 12h -15h0
2.一種采用如權利要求1所述的兩段式膜法飲用水深度處理工藝的兩段式膜法飲用水深度處理系統，其特征是包括粉末活性炭吸附聯合強化混凝MBR反應池和納濾膜組件 (119)；所述的粉末活性炭吸附聯合強化混凝MBR反應池制成一體式，其包括進水混合段 (101)、強化混凝吸附沉淀工作段(102)和生化反應膜過濾工作段(103)，各段依次有水道連通；所述的進水混合段(101)為一筒狀混凝混合槽(107)，其內設快速攪拌器(106)，混凝混合槽(107)經進水泵(104)自原水管進水、經計量泵(109)從藥池進藥；所述強化混凝工作段(102)為一混凝沉淀池(112)，其內設攪拌器(110)，輸入所述的混凝混合槽(107)的輸出；所述生化作用膜過濾工作段(103)為MBR池(118)，池內底部設有曝氣管(113)外接空壓機(123 )、上部為簾式MBR膜組件(114 )，所述MBR膜的出水端(115 )與所述泵(116 )連接， 以蠕動泵抽吸的方式進行出水；所述的納濾膜組件(119)的納濾膜進水端(120)經高壓進水泵(116)從所述的生化反應膜過濾工作段(103)進水、濃水端(122)的濃水回流至所述的進水混合段(101)、從出水端(121)輸出凈水。
3.根據權利要求2所述的兩段式膜法飲用水深度處理系統，其特征是所述的混凝沉淀池(112)為底部與水平呈60°角斜面、內置攪拌機(110)的腔體。
4.根據權利要求3所述的兩段式膜法飲用水深度處理工藝的系統，其特征是所述MBR 池(118)為4層MBR隔間并聯的腔體，MBR池分為曝氣沉淀區和膜生物反應區，其總體積為 1小時內出水量，每隔間底部設置有曝氣管與空壓機(123)連接，MBR膜與泵(116)連接。
全文摘要
本發明涉及一種兩段式膜工藝飲用水深度處理工藝及系統。工藝包括第一通過強化混凝作用使原水中顆粒物和部分有機物分子形成礬花沉淀；第二通過生物膜的生化作用去除水中的氨氮、硝酸鹽氮和可生化有機碳；第三通過過濾作用去除水中懸浮顆粒物和大分子；第四通過納濾截留作用去除水中微量有機物和微生物。系統包括強化混凝MBR預處理工作段、NF過濾凈化工作段，其中，所述各工作段有水道連接。本發明工藝能夠有效地去除水濁度、有機物、微量污染物；本發明系統流程短，占地面積小，出水水質優良且運行穩定，可以用于常規凈水工藝的升級改造，具有很高的實用性。
文檔編號C02F9/14GK102531278SQ20111038099
公開日2012年7月4日 申請日期2012年3月1日 優先權日2012年3月1日
發明者孫飛云, 張泉, 李繼, 董文藝, 郭曦, 陳同道 申請人:董文藝