專利名稱：一種水體中微顆粒物的高效去除方法
技術領域：
本發明屬于環保領域，涉及一種水體中污染物質的處理方法，具體涉及一種水體中微顆粒物的高效去除方法。
背景技術：
水體中的微顆粒物是指存在于水中的粒徑在I μ m 100 μ m之間的不溶性固體物質，這些微顆粒物在水中呈懸浮分散狀態，自然沉降速度慢，保持著較高的分散穩定性，從而使水體變得渾濁而呈現出一定的濁度。水體中微顆粒物引起的濁度直接影響著水的直接使用或循環利用。目前，水中微顆粒物的去除方法主要有混凝法、填料過濾法和氣浮法。混凝法所用絮凝劑有無機絮凝劑、無機復合高分子絮凝劑、有機高分子絮凝劑、微生物絮凝劑等。混凝過程的主要作用是將絮凝劑(有時還需助凝劑)投入水中，通過微顆粒物與絮凝劑間的物理、化學、生化作用，使水中穩定、分散的微顆粒物轉化為失穩狀態，并聚集成便于分離的絮凝體。該方法最主要的缺點是混凝法絮凝劑用量大，不環保。填料過濾法是采用具有不同特性、結構的填料，在一定的操作條件下，截留水中微顆粒物，該方法微顆粒物去除效率低； 氣浮法是采用在水中通入空氣，形成微小氣泡，氣泡再與微顆粒物黏附，形成表觀密度小于水的漂浮絮體，絮體浮至水面而被除去，該方法步驟繁瑣，處理成本企業難以接受。
發明內容
本發明的目的在于克服上述不足之處提供一種水體中微顆粒物的高效去除方法， 采用該方法處理后的水體濁度顯著降低，且處理步驟簡單，成本低廉。為實現上述目的，本發明水體中微顆粒物的高效去除方法依次經過預過濾、絮凝、 二級過濾處理，其中，所述的預過濾和二級過濾處理采用的過濾材料為疏水性聚丙烯纖維， 纖維平均直徑48 58 μ m,單纖維拉伸強度117 215MPa,孔隙率為97. 57 98. 27%。優選纖維平均直徑52 56 μ m,單纖維拉伸強度200 215MPa，孔隙率為97. 80 98. 20%. 最優選纖維平均直徑54 μ m,單纖維拉伸強度209MPa，孔隙率為98. 03%。本發明方法所述的預過濾處理為將含微顆粒物的水以2 10m/h的過濾速度通入預過濾柱。優選以3 5m/h的過濾速度通入預過濾柱,最優選以3m/h的過濾速度通入預過濾柱。本發明方法所述的絮凝為在快速攪拌條件下，向預過濾出水中投加絮凝劑；再在慢速攪拌條件下，絮凝反應15 25分鐘得到固、液混合水樣,優選絮凝反應時間為20分鐘。所述的絮凝劑為三氯化鐵、聚合氯化鋁和聚合氯化鋁鐵中的一種或幾種，優選絮凝劑為三氯化鐵。絮凝劑用量為I 10mg/L，室溫下攪拌I 3分鐘，優選攪拌2分鐘。所述的快速攪拌條件為150 200轉/分鐘，優選攪拌條件為150轉/分。慢速攪拌條件為 50 100轉/分，優選攪拌條件為50轉/分。
本發明方法所述的二級過濾處理是將絮凝反應之后得到的固、液混合水樣以2 10m/h的速度通入二級過濾柱進行二級過濾處理,優選以3 5m/h的過濾速度通入二級過濾柱。所述的過濾處理均可在室溫及常壓條件下進行。該方法具體包括以下步驟a、將含微顆粒物的水樣以2 10m/h的過濾速度通入預過濾柱進行預過濾處理；b、快速攪拌條件下，向預過濾出水中投加絮凝劑，絮凝劑用量為I 10mg/L，室溫下攪拌I 3分鐘，使絮凝劑在水中迅速溶解、擴散；慢速攪拌條件下，絮凝反應15 25分鐘得到固、液混合水樣；C、將絮凝反應之后的固、液混合水樣以2 10m/h的速度通入二級過濾柱進行二級過濾處理。本發明所述的預過濾柱及二級過濾柱可呈圓柱狀，優選長lm，直徑IOOmm的預過濾柱。本發明采用特定性能的疏水性聚丙烯纖維為過濾材料對含有微顆粒物的水樣進行預過濾處理時，過濾材料首先將水中具有較大粒徑的微顆粒物截留，透過過濾材料的水樣中的微顆粒物大多粒徑較小；此時，向該水樣中加入絮凝劑，通過絮凝反應，使微顆粒物失穩，并聚集成便于分離的、具有較大粒徑的絮凝體，再經過二級過濾處理，出水濁度顯著降低。本發明方法與傳統的微顆粒物去除方法相比，具有以下優點I)本發明采用特定的預過濾處理截留大量粒徑較大的微顆粒物，減少了絮凝時絮凝劑的添加量，同時也減輕了二級過濾的負荷。2)用特定性能的疏水性聚丙烯制成的纖維過濾填料比表面積大至16. 48m2/m填料、孔隙率高，截留微顆粒物的效果好。并且該疏水性聚丙烯纖維過濾填料重量輕，易于安裝，降低了實際應用中過濾設備的制造、安裝、使用和維修成本。3)實驗證明，采用本發明預過濾方法處理，可使初始濁度為77NTU 354NTU的含微顆粒物的水樣，濁度降低71% 82%。經預過濾、絮凝、二級過濾工藝處理，初始濁度為 77NTU 354NTU的含微顆粒物的水樣，濁度去除率達98%以上。4)本發明處理方法簡單，條件溫和，易于推廣使用。
具體實施例方式以下通過具體實施例進一步說明本發明。但實施例的具體細節僅用于解釋本發明，不應理解為對本發明總的技術方案的限定。實施例I預過濾柱及二級過濾柱長lm，直徑100_，采用疏水性聚丙烯纖維束過濾填料，纖維平均直徑54 u m,單纖維拉伸強度209MPa，孔隙率為98. 03 %，比表面積為16. 48m2/m填料。首先稱取表面積平均粒徑為3 ii m的高嶺土 6513. 6mg,加入47. 2升水中，室溫、50 轉/分攪拌條件下，配制濁度為77NTU的含微顆粒物的水樣。用泵將該水樣定量打入預過濾柱中，流量控制在23. 6升/小時(此時過濾速度為 3m/h)，2小時后水樣處理完畢。經預過濾處理，出水濁度為22. 2NTU，濁度去除率為71%。
實施中表明，預過濾可將大部分微顆粒物去除，但出水濁度依然較高。取經過預過濾處理的水樣4個，每個水樣量為47. 2升，室溫、150轉/分的攪拌條件下，分別向4個水樣中加入47. 2mg、118mg、236mg、472mg的三氯化鐵，攪拌2分鐘之后，將攪拌槳轉速調至50轉/分，反應20分鐘。然后，用泵將4個水樣分別定量打入4個二級過濾柱中，流量均控制在23.6升/小時(此時過濾速度為3m/h)，2小時后水樣處理完畢。經絮凝、二級過濾處理，出水濁度分別為O. 86NTU、0. 61NTU、0. 19NTU、0. 13NTU,總的濁度去除率分為 98. 88%,99. 21%,99. 75%,99. 83%。實施中表明，經預處理的水樣再進行絮凝、二級過濾處理，出水濁度很低，總的濁度去除率均保持在較高的水平。實施例2預過濾柱及二級過濾柱長lm，直徑100mm，采用疏水性聚丙烯纖維束過濾填料，纖維平均直徑54 μ m,單纖維拉伸強度209MPa，孔隙率為98. 03%,比表面積為16. 48m2/m填料。首先稱取表面積平均粒徑為3μπι的高嶺土 28320mg，加入47. 2升水中，室溫、50 轉/分攪拌條件下，配制濁度為354NTU的含微顆粒物的水樣；用泵將該水樣定量打入預過濾柱中，流量控制在23. 6升/小時(此時過濾速度為3m/h)，2小時后水樣處理完畢。經預過濾處理，出水濁度為62. 2NTU，濁度去除率為82%。取經過預過濾處理的水樣4個，每個水樣量為47. 2升，室溫、200轉/分的攪拌條件下，分別向4個水樣中加入47. 2mg、118mg、236mg、472mg的三氯化鐵，攪拌2分鐘之后，將攪拌槳轉速調至100轉/分，反應20分鐘。然后，用泵將4個水樣分別定量打入4個二級過濾柱中，流量均控制在23. 6升/小時(此時過濾速度為3m/h)，2小時后水樣處理完畢。 經絮凝、二級過濾處理，出水濁度分別為6. 25NTU、3. 51NTU、0. 59NTU、0. 29NTU,總的濁度去除率分為 98. 23%,99. 01%,99. 83%,99. 92%。實施例3預過濾柱及二級過濾柱長lm，直徑100mm，采用疏水性聚丙烯纖維束過濾填料，纖維平均直徑58 μ m,單纖維拉伸強度159MPa，孔隙率為97. 5%，比表面積為16. 48m2/m填料。將濁度為100NTU的含微顆粒物的水樣按照實施例I方法經預過濾處理，過濾速度為5m/h，出水濁度為25NTU，濁度去除率為75%。取經過預過濾處理的水樣，按照實施例I方法以10mg/L的比例采用聚合氯化鋁絮凝后進行二級過濾處理，出水濁度為2NTU，總的濁度平均去除率為98%。實施例4預過濾柱及二級過濾柱長lm，直徑100_，采用疏水性聚丙烯纖維制成的纖維束過濾填料，纖維平均直徑56 μ m,單纖維拉伸強度200MPa，孔隙率為98. 2 %，比表面積為 16. 48m2/m 填料。將濁度為210NTU的按照實施例I方法經預過濾處理，出水濁度為50. 4NTU,濁度去除率為76%。取經過預過濾處理的水樣，按照實施例I方法以5mg/L的比例采用聚合氯化鋁鐵絮凝后進行二級過濾處理，出水濁度為3. 15NTU，總的濁度平均去除率為98. 5%。本發明所述的過濾處理均在室溫條件下進行，對常規生產工藝和過程不做詳細描述，結合上述生產方法和常規公知技術，所屬技術領域的技術人員完全能夠重復實現。
權利要求
1.一種水體中微顆粒物的高效去除方法，其特征在于該方法依次經過預過濾、絮凝、二級過濾處理，其中，所述的預過濾和二級過濾處理采用的過濾材料為疏水性聚丙烯纖維，纖維平均直徑48 58 μ m,單纖維拉伸強度117 215MPa，孔隙率為97. 57 98. 27%。
2.根據權利要求I所述的水體中微顆粒物的高效去除方法，其特征在于所述的纖維平均直徑52 56 μ m,單纖維拉伸強度200 215MPa,孔隙率為97. 80 98. 20%。
3.根據權利要求I所述的水體中微顆粒物的高效去除方法，其特征在于該方法所述的預過濾處理為將含微顆粒物的水以2 10m/h的過濾速度通入預過濾柱。
4.根據權利要求I所述的水體中微顆粒物的高效去除方法，其特征在于該方法所述的絮凝為在快速攪拌條件下，向預過濾出水中投加絮凝劑；再在慢速攪拌條件下，絮凝反應 15 25分鐘得到固、液混合水樣。
5.根據權利要求4所述的水體中微顆粒物的高效去除方法，其特征在于所述的絮凝劑為三氯化鐵、聚合氯化鋁和聚合氯化鋁鐵中的一種或幾種。
6.根據權利要求5所述的水體中微顆粒物的高效去除方法，其特征在于所述的絮凝劑為三氯化鐵。
7.根據權利要求4所述的水體中微顆粒物的高效去除方法，其特征在于所述的絮凝劑用量為I 10mg/L，投加絮凝劑后室溫下快攪拌I 3分鐘。
8.根據權利要求4所述的水體中微顆粒物的高效去除方法，其特征在于所述的快速攪拌條件為150 200轉/分鐘，所述的慢速攪拌條件為50 100轉/分。
9.根據權利要求I所述的水體中微顆粒物的高效去除方法，其特征在于該方法所述的二級過濾處理是將絮凝反應之后得到的固、液混合水樣以2 10m/h的速度通入二級過濾柱進行二級過濾處理。
10.根據權利要求I所述的水體中微顆粒物的高效去除方法，其特征在于所述的過濾處理均在室溫及常壓條件下進行。
全文摘要
本發明公開了一種水體中微顆粒物的高效去除方法，該方法依次經過預過濾、絮凝、二級過濾處理，其中，所述的預過濾和二級過濾處理采用的過濾材料為疏水性聚丙烯纖維，纖維平均直徑48～58μm，單纖維拉伸強度117～215MPa，孔隙率為97.57～98.27％。本發明處理方法簡單，條件溫和，可使初始濁度為77NTU～354NTU的含微顆粒物的水樣濁度去除率達98％以上，而且，本發明采用的疏水性聚丙烯纖維過濾填料重量輕，易于安裝，降低了實際應用中過濾設備的制造、安裝、使用和維修成本，易于推廣使用。
文檔編號C02F1/52GK102583838SQ201210077639
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月21日 優先權日2012年3月21日
發明者吳曉根, 李建旭, 王蕾, 王賢榮, 陳艷玲, 韓永忠 申請人:南京大學