CN101362618B - 一种处理水中亚硝胺类污染物的组合工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种用于高效去除地表水和饮用水中亚硝胺类消毒副产物的组合工艺，包括光催化、吸附和膜分离过程。采用光催化反应降解亚硝胺类有机物，然后通过吸附-膜分离耦合过程，吸附去除光催化产生的小分子胺的同时得到含剩余部分亚硝胺的膜滤出水，该出水返回光催化反应器继续反应，打破反应平衡，增加亚硝胺的降解程度。该组合工艺不仅能够高效去除亚硝胺类污染物，而且能有效解决处理后的水二次消毒后亚硝胺重新生成问题。可采用连续处理方式，处理工艺简单，易于实现，处理量大，效率高。
Description
技术领域
本发明提出一种用于处理地表水和饮用水中亚硝胺类消毒副产物的光催化-吸附-膜分离组合工艺。
背景技术
在采用氯胺对自来水进行消毒过程中，氯胺会和水中微量有机物反应生成亚硝胺类物质。亚硝胺类污染物是一类潜在的强致癌物，严重威胁到饮用水安全。
目前用于去除水中的亚硝胺类污染物的方法存在着不同的缺点。采用常规的物理化学方法，如汽提、吸附等，很难去除亚硝胺。生物降解方法30天的亚硝胺去除率在50％以上，降解时间较长，难以进行实际应用。一些研究者采用催化还原法去除水中的亚硝胺，可以同时去除卤代烃和亚硝酸。催化剂包括负载的钯、钯铜、镍催化剂，在H2存在下降解亚硝胺，取得了较好的处理效果。该方法的缺点是需要使用高危险的氢气，对处理设备要求较高，难以进行大规模的处理。亚硝胺具有较强的吸收紫外光的能力，UV法是研究较多的处理方法。采用低压或中压汞灯处理亚硝胺污染的水，在弱酸和中性条件下的主要光解产物是二甲胺和NO2 -，因为二甲胺氯化消毒后再次形成了亚硝胺，因此采用UV法需要防止处理后的水中重新生成亚硝胺类物质。由于水中亚硝胺的浓度很低，直接采用UV降解需要的光强为1000mJ/cm-2，光照射1天后亚硝胺的去除率只有50％，对于大规模的处理是不经济的。
发明内容
本发明的目的是提供一种能有效去除饮用水中亚硝胺类污染物的组合处理工艺，该工艺操作简单，容易实现工程应用。
本发明是通过以下技术方案来实现的。
一种高效去除饮用水中亚硝胺类污染物的组合工艺，包括光催化、吸附和膜分离过程。采用光催化反应降解亚硝胺类有机物，然后通过吸附-膜分离耦合过程，在吸附去除光催化产生的小分子胺的同时得到含剩余部分亚硝胺的膜滤出水，该出水返回光催化反应器继续反应，持续运行直至亚硝胺浓度低于一定值后出水。
包括以下几个步骤：
光催化：在光催化反应器中加入光催化剂，通入含有亚硝胺污染物的原水，进行紫外光照射，出水进入吸附装置。
吸附：光催化的出水中含有未反应的亚硝胺、二甲胺等反应产物，进入吸附装置，二甲胺等反应产物吸附在吸附剂上。
膜分离：含剩余亚硝胺的吸附后水经膜滤装置，过滤去除少量的吸附剂，一部分出水返回光催化反应器，一部分直接出水。膜滤装置定期进行清洗。其中：
催化剂为二氧化钛，二氧化钛负载银、二氧化钛负载铂、二氧化钛负载钯。
吸附剂为沸石、硅藻土、白土、硅胶、纤维素等。
膜滤装置为帘式或中空纤维微滤膜或超滤膜组件。
组合工艺过程包括启动和连续运行过程。
启动过程：光催化反应器出水进入吸附-膜分离装置，经过吸附去除小分子胺后，含剩余亚硝胺的水循环至光催化反应器进行二次降解。确定吸附和膜分离工艺参数。根据耦合工艺的处理效果调整光催化反应、吸附、膜分离过程的操作参数，三个过程协同运行，确定最终优化的耦合工艺参数。
连续操作过程：当光催化-吸附-膜分离耦合工艺的各项参数优化完成并稳定运行，且分离膜的滤出水达到要求后，将分离膜滤出水与亚硝胺原水按照一定比例连续进入光催化反应器，即，膜滤出水一部分作为循环水返回至催化反应器，另一部分作为合格水直接出水，实现该耦合工艺的连续运行。
本发明与现有技术相比的有益效果
1.该组合工艺不仅能够高效去除亚硝胺类污染物，而且能有效解决处理后的水二次消毒后亚硝胺重新生成问题。
2.该组合工艺采用连续处理方式，处理工艺简单，易于实现，处理量大，效率高。
附图说明：
图1为本发明所述组合工艺的示意图。图中：1-光催化反应器；2-光催化剂；3-紫外灯；4-水泵；5-吸附装置；6-膜分离器；7-缓冲罐；8-截止阀。
具体实施方式
含N-二甲基亚硝胺(NDMA)的原水，TOC为10mg/L，泵入到光催化反应器中，流量100ml/min，光催化反应器中装有Pd/TiO2催化剂50g，开启紫外灯照射，紫外灯功率为80W。光催化反应器出水中含NDMA 2mg/L、二甲胺8mg/L，进入吸附-膜滤反应器，采用沸石作为吸附剂，膜滤装置采用帘式超滤膜，膜滤出水中NDMA浓度为2mg/L，二甲胺1mg/L，该出水全部返回至光催化反应器，循环处理，停止泵入原水，直至膜滤出水中NDMA浓度为1mg/L，按照20ml/min的速率出水，同时向光催化反应器中泵入NDMA的原水，流量为20ml/min，保持膜滤出水中NDMA的浓度低于1mg/L持续运行。
Claims (4)
1.一种用于地表水和饮用水中亚硝胺处理的组合工艺，该工艺包括光催化、吸附和膜滤过程，其特征在于包括如下步骤：
(1)光催化：对含有亚硝胺的原水进行光催化降解；
(2)吸附：采用吸附剂吸附亚硝胺的降解产物；
(3)膜滤：膜滤后的部分水返回光催化反应器，另一部分水作为出水。
2.如权利要求1所述的组合工艺，其特征在于光催化中催化剂采用二氧化钛，二氧化钛负载银、二氧化钛负载铂、二氧化钛负载钯。
3.如权利要求1所述的组合工艺，其特征在于吸附中吸附剂采用沸石、硅藻土、白土、硅胶、纤维素。
4.如权利要求1所述的组合工艺，其特征在于膜滤中膜滤装置采用帘式、中空纤维微滤膜、超滤膜组件。
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