專利名稱：氧化吸附一體化廢水除砷裝置及方法
技術領域：
本發明涉及廢水除砷領域，更具體地說，涉及一種采用微濾膜的氧化吸附一體化廢水除砷裝置及方法。
背景技術：
水體砷污染是一個全球性問題。基于地球化學和突發性水污染事故，據統計我國受到廢水砷污染的人口約占世界的30%。鑒于砷對人體健康的巨大危害，美國疾病控制中心和國際癌癥研究機構都將其定為第一類致癌物質。許多國家及世界衛生組織都對排放廢水中砷的含量制定了嚴格標準。國內外機構還計劃今后將含砷廢水排放標準由O. 5 mg/L升級為O. I mg/L。因此，世界各國都把開發經濟、高效、實用的廢水深度除砷技術作為環境保護和安全健康工作的重點工作之一。同時，工業生產廢水和事故性廢水中含有的砂礫、淤泥、 黏土等顆粒物質和賈第蟲、隱孢子蟲、藻類和一些細菌較難去除，也成為水污染控制關注重點之一。因此，世界各國都把開發經濟、高效、實用的廢水除砷技術作為環境保護和安全健康工作的重點工作之一。廢水中的砷主要以無機砷酸鹽(五價砷)和亞砷酸鹽(三價砷)的形式存在，其中三價砷毒性大、難去除，是開發廢水除砷技術的重中之重。近年來，氧化鐵、氧化錳為代表的除砷吸附劑的研發和應用，獲得重大進展。但是大顆粒吸附劑需要固定床吸附裝置，投資大、維護繁瑣、不靈活；小顆粒吸附劑機械強度低、 沉降性能不理想、固液分離困難，吸附劑易進入廢水給水管道，造成二次污染；并且此類吸附劑對于“兩蟲”、水蚤和藻類都不能有效去除。近年來，膜分離技術在水污染控制領域受到了極大的關注。反滲透膜可以從水體中有效分離重金屬、砷等無機污染物，但是其孔徑小、壓差大、對輔助設備要求高，因此由于造價和運行費用高，難以在環保領域大規模應用。微濾又稱微孔過濾，屬于精密過濾，雖然幾乎不能去除水中無機砷，但是能有效截留溶液中的砂礫、淤泥、黏土等顆粒物質和賈第蟲、隱孢子蟲、藻類及一些細菌等微生物。中國專利號200910226721.
公開日2011-06_29，公開了一種高效率的含砷廢水處理方法，該發明提供了處理含砷廢水完整方法，它能通過自氧性氧化鐵流桿菌預先催化氧化處理As3+，將亞砷酸離子氧化為砷酸離子，然后加入鈣化合物聚集水中含砷廢物，進行兩次固液分離，且污泥可以再次進入廢水進行循環除砷，處理后廢水砷含量極低，且其排出的含砷污泥經干燥、焙燒變成無害物填埋，排出的水可直排。但是該專利處理的工藝復雜，需要自氧性氧化鐵流桿菌的配合，成本較高，而且該發明需要多個反應槽配合工作，占地面積較大，增大了生產成本。中國專利號201110197594. 6，
公開日2012年02月15日，公開一種處理廢水中砷的方法，該發明屬于濕法冶金及環保技術領域，該發明為向含砷溶液中加入含鐵離子的溶液，在15-75°C下，使Fe離子與As離子的摩爾比為1_5，攪拌均勻后，用堿調節反應體系的 pH值為2-12，并使反應體系在此pH值下繼續反應O. 17-72小時，形成第一步的含砷共沉淀物；向第一步已經形成的含砷共沉淀物中繼續投加金屬離子溶液，在15_75°C下，使金屬離子與As離子的摩爾比為O. 1-5，而后用堿調節反應體系的pH值為2-12，形成最終的含砷共沉淀物，使廢水中As離子形成高穩定性的含砷固體廢棄物。該發明兩步共沉淀方法的使用在保證了廢水除砷效果的同時提高了含砷固體廢棄物的穩定性，大大降低了含砷廢渣二次污染的風險。但是該發明只是將廢水中的砷吸附到吸附劑中，也僅僅是停留在實驗室階段， 放到工業廢水處理時，要使用很多大型的反應設備，也是比較占用體積，吸附劑和處理后的廢水分離比較費時費力，成本較高，而且不能過濾水中的砂礫、淤泥、黏土等顆粒物質和賈第蟲、隱孢子蟲、藻類及一些細菌等微生物。文獻檢索表明，對于采用微濾膜的氧化吸附一體化廢水除砷裝置及方法并未見文獻報道。
發明內容
I.發明要解決的技術問題
針對現有廢水除砷裝置及方法占地面積大，處理成本較高，而且不能過濾水中的砂礫、 淤泥、黏土等顆粒物質和賈第蟲、隱孢子蟲、藻類及一些細菌等微生物的問題，本發明提供一種氧化吸附一體化廢水除砷裝置及方法，將氧化、吸附和膜分離有機地結合，置于同一反應池內完成除砷過程，是一種便于工程應用、固定投資抵、運行成本低廉、并能同時過濾去除水中的包括砂礫、淤泥、黏土等顆粒物質和賈第蟲、隱孢子蟲、藻類及一些細菌等微生物的除砷裝置及工藝。2.技術方案
本發明的技術方案如下
一種氧化吸附一體化廢水除砷裝置，包括進水控制系統、反應器和微濾膜過濾系統，還包括曝氣氧化系統、排泥系統和出水控制系統，所述的進水控制系統連接到反應器中；所述的微濾膜過濾系統位于反應器的中下部，并且與出水控制系統相連接；所述的微濾膜過濾系統包括微濾膜組件和微濾膜，微濾膜包裹在微濾膜組件上，所述微濾膜的孔徑為O. I微米 O. 75微米；所述的排泥系統包括排泥閥和排泥管,排泥閥位于排泥管上，用于控制排泥管的開閉，排泥管的一端連接在反應器的底部或反應器側壁的下半部分；所述的曝氣氧化系統由曝氣管、氣體流量計、進氣閥和空氣泵通過管道依次連接組成，曝氣管位于反應器內部的中下部，通過管道伸出反應器的外部，氣體流量計、進氣閥和空氣泵位于反應器的外部；所述的出水控制系統由出水閥門、抽吸泵和出水管依次連接組成，出水閥門與微濾膜過濾系統通過管道連接；所述的出水控制系統的連接管道上有真空表，連接在出水閥門和微濾膜過濾系統之間的管道上，用于讀取出水控制系統抽吸的氣壓。還包括反沖洗系統和吸附劑投加管，所述的反沖洗系統包括沖洗管和反沖洗閥門，所述的沖洗管通過反沖洗閥門接在反沖洗系統真空表和出水閥門之間；所述的吸附劑投加管的一端伸入反應器中。所述的進水控制系統由進水管、提升泵、高位水箱和恒位水箱通過管道依次連接構成，在廢水有重力流的情況下也可直接連接恒位水箱上。一種氧化吸附一體化廢水除砷方法，包括以下步驟
(I)將待處理的受砷污染廢水通過進水控制系統加入反應器中；
(2 )空氣泵向反應器內加入氧化劑進行曝氣，將水中三價砷氧化為五價砷，并進行攪拌混合，氣水比為4 I 20 I范圍內；
(3)向反應器內投加吸附劑，用來吸附砷；
(4)水在反應器中反應10 60min后，出水控制系統啟動，抽出處理后的水；
進一步的，還包括以下步驟
(5)打開排泥系統的排泥閥，排放飽和吸附劑，控制吸附劑在反應器內的停留時間在 Id 5d ;
(6)微濾膜過濾系統的清洗，關閉出水控制系統，開啟反沖洗系統，將反沖洗系統與水泵連接，使水通過微濾膜過濾系統流入反應器中，對反應器中的微濾膜過濾系統進行清洗。所述步驟(I)的受砷污染廢水中砷可以是無機三價砷，也可以是無機五價砷，總砷濃度小于10 mg/L O所述步驟(2)中的氧化劑可以是空氣，也可以是空氣與臭氧或氯氣組成的混合氣體，混合氣體中空氣所占的體積為95°/Γ99%。所述步驟(3)中的吸附劑為氧化鐵或氧化錳，吸附劑其外形尺寸為50微米 1000 微米，吸附劑投加量為5(T200 mg/L。所述步驟(4)中的出水控制系統抽水時抽吸壓力為O. 7kPa 7kPa，膜通量在50L/ m2 · h 200L/m2 · h 范圍內。3.有益效果
采用本發明提供的裝置及方法，與已有的公知技術相比，具有如下顯著效果
(1)本發明巧妙地將廢水處理工藝中的氧化、吸附與膜分離單元有機地結合起來，將氧化、吸附與膜分離置于同一個反應器內完成，顯著降低了工程造價與運行費用，大幅度減少了占地面積，易于維護管理，便于推廣應用；
(2)本發明采用孔徑在O.I微米 O. 75微米范圍內的微濾膜，處理后廢水中砷含量小于O. I mg/L，達到排放標準，在去除廢水中砷的同時，還能同時過濾去除過濾水中的砂礫、 淤泥、黏土等顆粒物質和賈第蟲、隱孢子蟲、藻類及一些細菌等微生物；
(3)本發明采用顆粒形尺寸在50微米 1000微米范圍內的氧化鐵和氧化錳為吸附劑， 能有效將無機砷從水體中去除，而且價格便宜，有效地降低處理成本；
(4)本發明采用較低的膜抽吸壓力與膜通量，進一步降低了能耗，并能有效延緩膜污染，減少膜物理清洗與化學清洗的次數，并且帶有反沖洗系統，對膜的清洗方便，延長膜的使用壽命，減少該工藝的維護運行費用；
(5)本發明利用曝氣氧化作用將高毒性、難去除的三價砷轉化為低毒性、易去除的五價砷；利用吸附劑高效的吸附富集作用將無機砷從廢水中分離去除；最后利用微濾膜高效的截留能力將反應器內的飽和吸附劑回收，為吸附劑后續的再生、重復利用創造了條件，能有效的去處水中的砷。
圖I為本發明實施例I的結構示意圖2為本發明實施例2的結構示意圖。圖中1.進水管2.提升泵3.高位水箱4.恒位水箱5.反應器6.微濾膜過濾系統7.真空表8.出水閥門9.抽吸泵10.出水管11.反沖洗閥門12.沖洗管13.空氣泵 14.進氣閥 15.氣體流量計16.曝氣管17.排泥閥18.吸附劑投加管。
具體實施例方式以下通過實施例對本發明作進一步描述
如圖2所示，一種氧化吸附一體化廢水除砷裝置，包括進水控制系統、反應器5和微濾膜過濾系統6，還包括曝氣氧化系統、排泥系統和出水控制系統，所述的進水控制系統連接到反應器5中；所述的微濾膜過濾系統6位于反應器5的中下部，并且與出水控制系統相連接；所述的微濾膜過濾系統6包括微濾膜組件和微濾膜，微濾膜包裹在微濾膜組件上，所述微濾膜的孔徑為O. I微米 O. 75微米；所述的排泥系統包括排泥閥17和排泥管，排泥閥 17位于排泥管上，用于控制排泥管的開閉，排泥管的一端連接在反應器5的底部或反應器5 側壁的下半部分；所述的曝氣氧化系統由曝氣管16、氣體流量計15、進氣閥14和空氣泵13 通過管道依次連接組成，曝氣管16位于反應器5內部的中下部，通過管道伸出反應器5的外部，氣體流量計15、進氣閥14和空氣泵13位于反應器5的外部；所述的出水控制系統由出水閥門8、抽吸泵9和出水管10依次連接組成，出水閥門8與微濾膜過濾系統6通過管道連接；所述的出水控制系統的連接管道上有真空表7，連接在出水閥門8和微濾膜過濾系統 6之間的管道上，用于讀取出水控制系統抽吸的氣壓。還包括反沖洗系統和吸附劑投加管18，所述的反沖洗系統包括沖洗管12和反沖洗閥門11，所述的沖洗管12通過反沖洗閥門11接在反沖洗系統真空表7和出水閥門8之間；所述的吸附劑投加管18的一端伸入反應器5中。所述的進水控制系統由進水管I、提升泵2、高位水箱3和恒位水箱4通過管道依次連接構成，在廢水有重力流的情況下也可直接連接恒位水箱4上。一種氧化吸附一體化廢水除砷方法，包括以下步驟
(1)將待處理的受砷污染廢水通過進水控制系統加入反應器5中；
(2)空氣泵13向反應器5內加入氧化劑進行曝氣，將水中三價砷氧化為五價砷，并進行攪拌混合，氣水比為4 I 20 I范圍內；
(3)向反應器5內投加吸附劑，用來吸附砷；
(4)水在反應器5中反應10 60min后，出水控制系統啟動，抽出處理后的水；
(5)打開排泥系統的排泥閥17，排放飽和吸附劑，控制吸附劑在反應器5內的停留時間在Id 5d ;
(6)微濾膜過濾系統6的清洗，關閉出水控制系統，開啟反沖洗系統，將反沖洗系統與水泵連接，使水通過微濾膜過濾系統6流入反應器5中，對反應器5中的微濾膜過濾系統6 進行清洗。所述步驟(I)的受砷污染廢水中砷可以是無機三價砷，也可以是無機五價砷，總砷濃度小于10 mg/L O所述步驟(2)中的氧化劑可以是空氣，也可以是空氣與臭氧或氯氣組成的混合氣體，混合氣體中空氣所占的體積為95°/Γ99%。所述步驟(3)中的吸附劑為氧化鐵或氧化錳，吸附劑其外形尺寸為50微米 1000 微米，吸附劑投加量為5(T200 mg/L。
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所述步驟(4)中的出水控制系統抽水時抽吸壓力為O. 7kPa 7kPa，膜通量在50L/ m2 · h 200L/m2 · h 范圍內。以下結合具體的實施例對本發明進行進一步的解釋
實施例I
如圖I所示，一種氧化吸附一體化廢水除砷裝置，包括進水控制系統、反應器5和微濾膜過濾系統6，還包括曝氣氧化系統、排泥系統和出水控制系統，所述的進水控制系統連接到反應器5中；所述的微濾膜過濾系統6位于反應器5的中下部，并且與出水控制系統相連接；所述的微濾膜過濾系統6包括微濾膜組件和微濾膜，微濾膜包裹在微濾膜組件上；所述的排泥系統包括排泥閥17和排泥管，排泥閥17位于排泥管上，用于控制排泥管的開閉，排泥管的一端連接在反應器5的底部或反應器5側壁的下半部分；所述的曝氣氧化系統由曝氣管16、氣體流量計15、進氣閥14和空氣泵13通過管道依次連接組成，曝氣管16位于反應器5內部的中下部，通過管道伸出反應器5的外部，氣體流量計15、進氣閥14和空氣泵 13位于反應器5的外部；所述的出水控制系統由出水閥門8、抽吸泵9和出水管10依次連接組成，出水閥門8與微濾膜過濾系統6通過管道連接；所述的出水控制系統的連接管道上有真空表7，連接在出水閥門8和微濾膜過濾系統6之間的管道上，用于讀取出水控制系統抽吸的氣壓。還包括反沖洗系統和吸附劑投加管18，所述的反沖洗系統包括沖洗管12和反沖洗閥門11，所述的沖洗管12通過反沖洗閥門11接在反沖洗系統真空表7和出水閥門8之間；所述的吸附劑投加管18的一端伸入反應器5中。所述的微濾膜過濾系統6采用江蘇南大金山環保科技有限公司提供的浸沒式中空纖維微濾膜，膜孔徑為O. 3微米，膜材質為聚氯丙烯。一種氧化吸附一體化廢水除砷方法，包括以下步驟
(1)受砷污染飲用水有自身的有重力流，能通過管道直接流入恒位水箱4，將待處理的受砷污染廢水通過進水控制系統加入反應器5中；待處理的受砷污染廢水含砷10mg/L ；
(2)空氣泵13向反應器5內加入氧化劑進行曝氣，氧化劑是空氣，將水中三價砷氧化為五價砷，并進行攪拌混合，氣水比為20 I ；
(3)向反應器5內投加吸附劑，用來吸附砷；吸附劑選用粉末氧化鐵，顆粒尺寸為50微米 100微米，投加量為200mg/L ；
(4)水在反應器5中反應60min后，出水控制系統啟動，抽出處理后的水；出水控制系統抽水時抽吸壓力為O. 7kPa 2kPa，膜通量在50L/ m2 · h范圍內；
(5)打開排泥系統的排泥閥17，排放飽和吸附劑，控制吸附劑在反應器5內的停留時間在Id ；
(6)微濾膜過濾系統6的清洗，反沖洗周期為2d，關閉出水控制系統的出水閥門8，開啟反沖洗系統的反沖洗閥門11，將沖洗管12與水泵連接，使水通過微濾膜過濾系統6流入反應器5中，完成對微濾膜過濾系統6的清洗。處理后廢水中砷含量為O. 05mg/L,小于O. I mg/L達到排放標準，相比以往的固定床處理方式，采用本發明裝置及方法，不僅減小了設備的占地面積，有效地除去了廢水中的砷，而且同時過濾去除過濾水中的砂礫、淤泥、黏土等顆粒物質和賈第蟲、隱孢子蟲、藻類及一些細菌等微生物，每噸水處理建設投資可以降低30%、運行費用降低40%。
實施例2
如圖2所示，一種氧化吸附一體化廢水除砷裝置，包括進水控制系統、反應器5和微濾膜過濾系統6，還包括曝氣氧化系統、排泥系統和出水控制系統，所述的進水控制系統連接到反應器5中；所述的微濾膜過濾系統6位于反應器5的中下部，并且與出水控制系統相連接；所述的微濾膜過濾系統6包括微濾膜組件和微濾膜，微濾膜包裹在微濾膜組件上；所述的排泥系統包括排泥閥17和排泥管，排泥閥17位于排泥管上，用于控制排泥管的開閉，排泥管的一端連接在反應器5的底部或反應器5側壁的下半部分；所述的曝氣氧化系統由曝氣管16、氣體流量計15、進氣閥14和空氣泵13通過管道依次連接組成，曝氣管16位于反應器5內部的中下部，通過管道伸出反應器5的外部，氣體流量計15、進氣閥14和空氣泵 13位于反應器5的外部；所述的出水控制系統由出水閥門8、抽吸泵9和出水管10依次連接組成，出水閥門8與微濾膜過濾系統6通過管道連接；所述的出水控制系統的連接管道上有真空表7，連接在出水閥門8和微濾膜過濾系統6之間的管道上，用于讀取出水控制系統抽吸的氣壓。微濾膜過濾系統6采用江蘇永泰環保科技有限公司提供的浸沒式中空纖維微濾膜，膜孔徑為O. I微米，膜材質為聚偏氟氯丙烯。還包括反沖洗系統和吸附劑投加管18，所述的反沖洗系統包括沖洗管12和反沖洗閥門11，所述的沖洗管12通過反沖洗閥門11接在反沖洗系統真空表7和出水閥門8之間；所述的吸附劑投加管18的一端伸入反應器5中。所述的進水控制系統由進水管I、提升泵2、高位水箱3和恒位水箱4通過管道依次連接構成。一種氧化吸附一體化廢水除砷方法，包括以下步驟
(1)將待處理的受砷污染廢水通過進水控制系統加入反應器5中；待處理的受砷污染廢水含砷7mg/L ；
(2)空氣泵13向反應器5內加入氧化劑進行曝氣，氧化劑為空氣與氯氣的混合氣體， 混合氣體中空氣的體積占95%，將水中三價砷氧化為五價砷，并進行攪拌混合,氣水比為 10 I ；
(3)向反應器5內投加吸附劑，用來吸附砷；吸附劑選用粉末氧化鐵，顆粒尺寸為50微米 500微米，投加量為150mg/L ；
(4)水在反應器5中反應30min后，出水控制系統啟動，抽出處理后的水；出水控制系統抽水時抽吸壓力為3kPa 4kPa，膜通量在IOOL/ m2 · h范圍內；
(5)打開排泥系統的排泥閥17，排放飽和吸附劑，控制吸附劑在反應器5內的停留時間在3d ；
(6)微濾膜過濾系統6的清洗，反沖洗周期為8d，關閉出水控制系統的出水閥門8，開啟反沖洗系統的反沖洗閥門11，將沖洗管12與水泵連接，使水通過微濾膜過濾系統6流入反應器5中，完成對微濾膜過濾系統6的清洗。處理后廢水中砷含量為O. 04 mg/L，小于O. I mg/L達到排放標準，相比以往的固定床處理方式，采用本發明裝置及方法，不僅減小了設備的占地面積，有效地除去了廢水中的砷，而且同時過濾去除過濾水中的砂礫、淤泥、黏土等顆粒物質和賈第蟲、隱孢子蟲、藻類及一些細菌等微生物，每噸水處理建設投資可以降低25%、運行費用降低35%。
實施例3
同實施例2，所不同的是，待處理的受砷污染廢水含砷3mg/L，氧化劑為空氣與臭氧的混合氣體，混合氣體中空氣的體積占99%，氣水比為8 I ;吸附劑選用粉末氧化鐵，顆粒尺寸為600微米 800微米，投加量為100mg/L，在該反應器5內反應時間為15min ;抽吸泵9 的抽吸壓力在5kPa 6kPa范圍內，微濾膜過濾系統6采用美國通用公司提供的浸沒式中空纖維微濾膜，膜孔徑為O. 65微米，膜材質為聚氯丙烯，微濾膜的過水通量為150L/m2 · h ； 反沖洗周期為9d，4d后打開排泥閥17將反應器5內飽和吸附劑排出。處理后廢水中砷含量為O. 06 mg/L，小于O. I mg/L達到排放標準，相比以往的固定床處理方式，采用本發明裝置及方法，不僅減小了設備的占地面積，有效地除去了廢水中的砷，而且同時過濾去除過濾水中的砂礫、淤泥、黏土等顆粒物質和賈第蟲、隱孢子蟲、藻類及一些細菌等微生物，每噸水處理建設投資可以降低32%、運行費用降低37%。實施例4
同實施例2，所不同的是，待處理的受砷污染廢水含砷lmg/L，氧化劑為空氣與氯氣的混合氣體，混合氣體中空氣的體積占99%，氣水比為4 I ;吸附劑選用粉末氧化錳，顆粒尺寸為50微米 100微米，投加量為50mg/L。在該反應器5內反應時間為IOmin ;抽吸泵9 的抽吸壓力在5kPa 7kPa范圍內，微濾膜過濾系統6采用美國通用公司提供的浸沒式中空纖維微濾膜，膜孔徑為O. 75微米，膜材質為聚氯丙烯。微濾膜的過水通量為200L/m2 -h ； 反沖洗周期為15d，5d后打開排泥閥17將反應器5內飽和吸附劑排出。處理后廢水中砷含量為O. 07 mg/L，小于O. I mg/L達到排放標準，相比以往的固定床處理方式，采用本發明裝置及方法，不僅減小了設備的占地面積，有效地除去了廢水中的砷，而且同時過濾去除過濾水中的砂礫、淤泥、黏土等顆粒物質和賈第蟲、隱孢子蟲、藻類及一些細菌等微生物，每噸水處理建設投資可以降低27%、運行費用降低42%。實施例5
同實施例2，所不同的是，待處理的受砷污染廢水含砷6mg/L，氧化劑為空氣與臭氧的混合氣體，混合氣體中空氣的體積占95%，氣水比為16 I ;吸附劑選用江蘇永泰環保科技有限公司的負載型氧化鐵，顆粒尺寸為800微米 1000微米，投加量為180mg/L。在該反應器5內反應時間為30min ;抽吸泵9的抽吸壓力在3kPa 5kPa范圍內，微濾膜過濾系統6 采用美國陶氏公司提供的浸沒式中空纖維微濾膜，膜孔徑為O. 5微米，膜材質為聚氯丙烯。 微濾膜的過水通量為90L/m2 · h，反沖洗周期為8d，3d后打開排泥閥17將反應器5內飽和吸附劑排出。處理后廢水中砷含量為O. 08 mg/L，小于O. I mg/L達到排放標準，相比以往的固定床處理方式，采用本發明裝置及方法，不僅減小了設備的占地面積，有效地除去了廢水中的砷，而且同時過濾去除過濾水中的砂礫、淤泥、黏土等顆粒物質和賈第蟲、隱孢子蟲、藻類及一些細菌等微生物，每噸水處理建設投資可以降低24%、運行費用降低38%。實施例6
同實施例2，所不同的是，待處理的受砷污染廢水含砷3mg/L，氧化劑為空氣與氯氣的混合氣體，混合氣體中空氣的體積占98%，氣水比為16 I ;吸附劑選用顆粒氧化鐵，顆粒尺寸為200微米 700微米，投加量為150mg/L。在該反應器5內反應時間為40min ;抽吸泵 9的抽吸壓力在2kPa 4kPa范圍內，微濾膜過濾系統6采用江蘇南大金山環保科技有限公司提供的浸沒式中空纖維微濾膜，膜孔徑為O. 6微米，膜材質為聚氯丙烯，微濾膜的過水通量為130L/m2 · h，反沖洗周期為10d，4d后打開排泥閥17將反應器5內飽和吸附劑排出。處理后廢水中砷含量為O. 06 mg/L，小于O. I mg/L達到排放標準，相比以往的固定床處理方式，采用本發明裝置及方法，不僅減小了設備的占地面積，有效地除去了廢水中的砷，而且同時過濾去除過濾水中的砂礫、淤泥、黏土等顆粒物質和賈第蟲、隱孢子蟲、藻類及一些細菌等微生物，每噸水處理建設投資可以降低30%、運行費用降低40%。實施例7
同實施例2，所不同的是，待處理的受砷污染廢水含砷4mg/L，氧化劑為空氣與臭氧的混合氣體，混合氣體中空氣的體積占95% ;吸附劑選用顆粒氧化鐵，顆粒尺寸為250微米 500微米，投加量為120mg/L。在該反應器5內反應時間為40min ;抽吸泵9的抽吸壓力在 2kPa 4kPa范圍內，微濾膜過濾系統6采用美國通用公司提供的浸沒式中空纖維微濾膜， 膜孔徑為O. 6微米，膜材質為聚氯丙烯，微濾膜的過水通量為80L/m2 · h，反沖洗周期為7d， 5d后打開排泥閥17將反應器5內飽和吸附劑排出。處理后廢水中砷含量為O. 08 mg/L，小于O. I mg/L，達到排放標準，相比以往的固定床處理方式，采用本發明裝置及方法，不僅減小了設備的占地面積，有效地除去了廢水中的砷，而且同時過濾去除過濾水中的砂礫、淤泥、黏土等顆粒物質和賈第蟲、隱孢子蟲、藻類及一些細菌等微生物，每噸水處理建設投資可以降低30%、運行費用降低40%。
權利要求
1.一種氧化吸附一體化廢水除砷裝置，包括進水控制系統、反應器(5)和微濾膜過濾系統(6)，其特征在于，還包括曝氣氧化系統、排泥系統和出水控制系統，所述的進水控制系統連接到反應器(5)中；所述的微濾膜過濾系統(6)位于反應器(5)的中下部，并且與出水控制系統相連接；所述的微濾膜過濾系統(6)包括微濾膜組件和微濾膜，微濾膜包裹在微濾膜組件上，所述微濾膜的孔徑為O. I微米 O. 75微米；所述的排泥系統包括排泥閥(17)和排泥管，排泥閥(17)位于排泥管上，用于控制排泥管的開閉，排泥管的一端連接在反應器(5)的底部或反應器(5)側壁的下半部分；所述的曝氣氧化系統由曝氣管(16)、氣體流量計(15)、進氣閥(14)和空氣泵(13)通過管道依次連接組成，曝氣管(16)位于反應器 (5)內部的中下部，通過管道伸出反應器(5)的外部，氣體流量計(15)、進氣閥(14)和空氣泵(13)位于反應器(5)的外部；所述的出水控制系統由出水閥門(8)、抽吸泵(9)和出水管(10)依次連接組成，出水閥門(8)與微濾膜過濾系統(6)通過管道連接；所述的出水控制系統的連接管道上有真空表(7)，連接在出水閥門(8)和微濾膜過濾系統(6)之間的管道上， 用于讀取出水控制系統抽吸的氣壓。
2.根據權利要求I所述的氧化吸附一體化廢水除砷裝置，其特征在于還包括反沖洗系統和吸附劑投加管(18)，所述的反沖洗系統包括沖洗管(12)和反沖洗閥門(11)，所述的沖洗管(12)通過反沖洗閥門(11)接在反沖洗系統真空表(7)和出水閥門(8)之間；所述的吸附劑投加管(18)的一端伸入反應器(5)中。
3.根據權利要求I所述的氧化吸附一體化廢水除砷裝置，其特征在于所述的進水控制系統由進水管(I)、提升泵(2)、高位水箱(3)和恒位水箱(4)通過管道依次連接構成，在廢水有重力流的情況下也可直接連接恒位水箱(4)上。
4.一種氧化吸附一體化廢水除砷方法，包括以下步驟(1)將待處理的受砷污染廢水通過進水控制系統加入反應器(5)中；(2)空氣泵(13)向反應器(5)內加入氧化劑進行曝氣，將水中三價砷氧化為五價砷，并進行攪拌混合，氣水比為4 I 20 I范圍內；(3)向反應器(5)內投加吸附劑，用來吸附砷；(4)水在反應器(5)中反應10 60min后，出水控制系統啟動，抽出處理后的水。
5.根據權利要求4所述的氧化吸附一體化廢水除砷方法，其特征在于，還包括以下步驟(5)打開排泥系統的排泥閥(17)，排放飽和吸附劑，控制吸附劑在反應器(5)內的停留時間在Id 5d ;(6)微濾膜過濾系統(6)的清洗，關閉出水控制系統，開啟反沖洗系統，將反沖洗系統與水泵連接，使水通過微濾膜過濾系統(6)流入反應器(5)中，對反應器(5)中的微濾膜過濾系統(6)進行清洗。
6.如權利要求4所述的氧化吸附一體化廢水除砷方法，其特征在于所述步驟(I)的受砷污染廢水中砷可以是無機三價砷，也可以是無機五價砷，總砷濃度小于10 mg/L。
7.如權利要求4所述的氧化吸附一體化廢水除砷方法，其特征在于所述步驟(2)中的氧化劑可以是空氣，也可以是空氣與臭氧或氯氣組成的混合氣體，混合氣體中空氣所占的體積為95% 99%。
8.根據權利要求4所述的氧化吸附一體化廢水除砷方法，其特征在于所述步驟(3)中的吸附劑為氧化鐵或氧化錳，吸附劑其外形尺寸為50微米 1000微米，吸附劑投加量為 50 200 mg/Lο
9.根據權利要求4所述的氧化吸附一體化廢水除砷方法，其特征在于所述步驟(4)中的出水控制系統抽水時抽吸壓力為O. 7kPa 7kPa，膜通量在50L/m2 · h 200L/m2 · h范圍內。
全文摘要
本發明公開了一種氧化吸附一體化廢水除砷裝置及方法，屬于廢水除砷領域。其包括進水控制系統、反應器和微濾膜過濾系統，還包括曝氣氧化系統、排泥系統和出水控制系統，所述的進水控制系統連接到反應器中；所述的微濾膜過濾系統位于反應器的中下部；所述的微濾膜過濾系統包括微濾膜組件和微濾膜；所述的排泥系統包括排泥閥和排泥管；所述的曝氣氧化系統由曝氣管、氣體流量計、進氣閥和空氣泵通過管道依次連接組成。同時本發明還公開一種廢水除砷的方法。本發明氧化吸附一體化廢水除砷裝置及方法，是將氧化、吸附和膜分離有機地結合，置于同一反應池內完成，具有便于工程應用、固定投資抵、運行成本低廉、能確保廢水水質安全的深度除砷的優點。
文檔編號C02F1/76GK102603052SQ201210095368
公開日2012年7月25日 申請日期2012年4月1日 優先權日2012年4月1日
發明者俞冬輝, 呂路, 吳軍, 張煒銘, 潘丙才 申請人:南京大學, 江蘇永泰環保科技有限公司