CN101402486A - 用于铁锰离子超标地下水的膜处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于铁锰离子超标地下水的膜处理系统及方法，其特征在于：包括曝气池和膜组件，所述膜组件设置在曝气池内，所述膜组件的内腔通过出水管路连通位于曝气池外的抽吸泵。所述铁锰离子超标是指含铁离子、或者含锰离子、或者两者均不符合《生活饮用水卫生标准》GB5749－2006的指标。采用该系统及方法，处理后的地下水水质稳定，高于《生活饮用水卫生标准》GB5749－2006的各项指标，适用于各地区地下水铁、锰含量高的地区，及水处理回用地区，值得推广应用。

Description

用于铁锰离子超标地下水的膜处理系统及方法

技术领域

本发明涉及地下水处理，特别是一种用于铁锰离子超标地下水的膜处理系统及方法，所述铁锰离子超标是指含铁离子、或者含锰离子、或者两者均不符合《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006的指标。

背景技术

含铁、锰地下水在地层中经过长期渗透过滤，几乎不含悬浮物，也不含溶解氧，一般水质清澈透明。当含铁、锰地下水被泵抽升至地面后，空气中的氧便迅速溶解于水中，水中的低价铁、锰离子因为与氧发生反应而生成高价离子，使得水质浑浊或发红。

在地下水除铁除锰中，一般工艺选用二步法：第一步向原水中溶氧，将低价铁、锰离子氧化成几乎不溶于水的高价离子；第二步是过滤除去高价态离子的沉淀物，使水得到净化。

常用除铁除锰的工艺采取的是预曝气+锰矿或石英砂过滤的方法。曝气的作用是将溶解状态的二价铁或二价锰氧化成不溶解的三价铁或四价锰的化合物。砂过滤的原理是利用砂粒之间的空隙过滤截留水中的颗粒物质，将高价铁锰离子化合物截留过滤予以去除。但天然滤料过滤的弊端是运行操作较复杂，需要经常性的正洗与反冲洗以清除吸附在砂石滤料上的胶体，以恢复过滤能力，而且冲洗历时长，冲洗频率短，还需定期更换会失效的矿石，占地面积大，人工作业内容较多。水质水量变化时，出水还无法保证达标。传统过滤技术因不能截留细菌和病毒，过滤出水需要消毒后才能够符合卫生用水标准。

本发明涉及的内容很好解决了以上难题，超滤膜法实现自动化运行的同时，曝气阶段和过滤阶段同时进行，对大于膜孔径的物质实现截留，不仅能够截留颗粒性物质、胶体物质，还能有效截留细菌和病毒。出水水质稳定，模块化设备，占地面积小，膜片使用寿命长。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种用于铁锰离子超标地下水的膜处理系统及方法，所述铁锰离子超标是指含铁离子、或者含锰离子、或者两者均不符合《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006的指标。采用该系统及方法，处理后的地下水水质稳定，高于《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006的各项指标，适用于各地区地下水铁、锰含量高的地区，及水处理回用地区，值得推广应用。

本发明总的技术构思为，通过在反应池中曝气充氧(曝气池)的同时，利用膜组件进行过滤，从而有效去除地下水中的铁锰离子。

本发明的技术方案如下：

用于铁锰离子超标地下水的膜处理系统，其特征在于：包括曝气池和膜组件，所述膜组件设置在曝气池内，所述膜组件的内腔通过出水管路连通位于曝气池外的抽吸泵。

所述出水管路上设置有负压压力表。

所述曝气池的池体上设置有浮球液位计。

所述曝气池的池内空间通过进水管路连通地下水提升泵。

所述曝气池的池底连接有污泥排放泵。

所述曝气池的曝气装置采用池体外的鼓风机与池内空间的曝气管相连接的结构。

所述膜组件中膜的孔径在0.01～1μm之间。

用于铁锰离子超标地下水的膜处理方法，其特征在于包括以下步骤：将铁锰离子超标地下水提升到曝气池中进行曝气，同时利用设置在曝气池内的膜组件进行过滤，位于曝气池外的抽吸泵通过出水管路将膜组件的内腔中已经过滤好的水抽吸出来。

所述膜组件中膜的孔径在0.01～1μm之间，含铁、锰离子的胶团及细菌与病毒等大分子物质被膜组件截留回曝气池中，最终以剩余污泥的形式排出。

本发明的技术效果如下：

本发明的用于铁锰离子超标地下水的膜处理系统及方法，由于将膜组件设置在曝气池内，通过运用曝气和膜过滤同步进行的组合技术，能够使处理后的地下水水质稳定，高于《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006的各项指标，适用于各地区地下水含铁、锰含量高的地区，及水处理回用地区，并且所述膜处理系统集成度高，用地空间小，值得推广应用。

附图说明

图1是实施本发明用于铁锰离子超标地下水的膜处理系统的结构示意图。

图2是实施本发明用于铁锰离子超标地下水的膜处理系统的另一结构示意图。

附图标记列示如下：

1-地下水提升泵，2-曝气池，3-鼓风机，4-膜组件，5-抽吸泵，6-负压压力表，7-污泥排放泵，8-浮球液位计，9-进水，10-出水。

具体实施方式

下面结合附图(图1-图2)对本发明进行说明。

膜元件的过滤功能说明：用于过滤的膜元件是具有多孔结构的超滤膜，其原理均为利用多孔结构的孔径大小以及孔的分布对大于孔径的离子或杂物进行物理截留，这也称为膜的物理截留作用。

膜元件有管状膜元件，板状膜元件，和中空纤维膜元件等等。膜组件包括多个膜元件的组合，或者单一膜元件与其他结构件的组合。

本发明核心技术为超滤膜，超滤膜法处理原理包含两个方面，一是利用膜的物理截留作用使溶剂同溶质或微粒物理分离，水与溶解盐类和其他电解质是微小的颗粒，能够渗透超滤膜，而相对分子质量大的颗粒和胶体物质就被超滤膜所阻挡，从而使水中的部分微粒得到分离；二是有机地将内置膜组件的交错流曝气与除铁、除锰的供氧有机地结合。含铁、锰离子的胶团及大分子物质被膜截留回生化池，最终以剩余污泥的形式排出膜处理系统。

超滤膜法工艺除铁除锰处理地下水流程为：地下水井～提升水泵～膜池～抽吸泵～出水。处理方法为：超滤膜的膜孔径选用0.01～1μm的平板膜，对大于此孔径的生物颗粒，则全部被截留在膜池中，铁、锰离子在进入池体时，就接触水体中的氧气，在PH值等于6.8-7.2条件下，Fe(OH)₃呈胶体凝聚沉淀下去，悬浮在水池中的高分子化合物也无法通过半透性超滤膜离开膜池，从而实现除铁除锰的截留出水水质符合国家标准，抽吸泵出水可直接使用。

图1是实施本发明用于铁锰离子超标地下水的膜处理系统的结构示意图。如图1所示，用于铁锰离子超标地下水的膜处理系统包括地下水提升泵1，曝气池2，鼓风机3，膜组件4，抽吸泵5，负压压力表6，浮球液位计8，进水9，出水10。膜组件4设置在曝气池2内，膜组件4的内腔通过出水管路连通位于曝气池外的抽吸泵5。出水管路上设置有负压压力表6。曝气池2的池体上设置有浮球液位计8。曝气池2的池内空间通过进水管路连通地下水提升泵1。曝气池的池底连接有污泥排放泵7。曝气池的曝气装置采用池体外的鼓风机3与池内空间的曝气管相连接的结构。膜组件4中膜的孔径在0.01～1μm之间。

工作原理如下：地下水提升泵1将原水提升到膜生化池即曝气池2内，此时鼓风机3开始往池中鼓入空气，空气中的氧气进入水体后，开始与水中的铁、锰离子接触，将溶解状态的二价铁或二价锰分别氧化成不溶解的三价铁或四价锰的化合物，化合物与污泥接触，形成大的颗粒物质。膜组件4，可选用超滤膜或其他膜，浸泡在水体中，通过管道连接到抽吸泵5，管道上有一负压压力表6，电接点式压力表在抽吸泵运行时会指示负压压力，达值设定的副压时，自动停止运行中的水泵，保护膜片以免受损。抽吸泵定量向池外出水，水质由池中的膜组件4保证，膜孔径为0.01～1μm之间，保证截留住大颗粒物质在池内，鼓风机3提供的空气在膜池中为膜表面提供一定的冲刷膜气量，保持水体在膜表面上产生的流速，不易使活性污泥或菌胶团等吸附在膜面上，维持一定的膜通量。污泥排放泵7的作用，只是对于地下水悬浮物较多时，剩余污泥量排放频繁时才需要安装一台泵自动排泥。8为浮球液位计，为更好的实现自动化运行，保护膜组件，浮球液位计8通过信号传送，保证抽吸泵5等动力设备按设计保护液位程序运行，正常运行时，高液位停止地下水提升泵1，中高液位停止抽吸泵5，鼓风机3保持运行状态。进水9表明了原水的进水方向，出水10表明了处理后干净水的流出方向。

本发明实现了PLC自动化操作，处理后的地下水水质稳定，高于《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006的各项指标，适用于各地区地下水含铁、锰含量高的地区，用地空间小等环境，值得推广应用。

图2是实施本发明用于铁锰离子超标地下水的膜处理系统的另一结构示意图。这是一种一体化设备，一体化设备可以放置在房间内，膜池进水管路连接提升水泵，水泵注入池中原水，液位由浮球液位计8控制，低液位注水，到中液位，池体外的鼓风机3开始运行，往膜池即曝气池2中鼓入空气，设计注满曝气池2的时间为5H，鼓风机3随系统可24小时不停的注入空气，电接点负压压力表6的设定值为0.05MPa，边进水边曝气，曝气装置为UPVC穿孔曝气管；到达中高液位时，抽吸泵5开始运行，抽吸泵设计时按抽吸8分钟停止2分钟的程序运行，水泵出口管路连接到用水点，或用户水箱。中液位也是超滤膜即膜组件4的保护液位，当到达高液位时，只停止地下水提升泵1的运行，其他设备正常运行，出水保持设计流量，也可以根据设计参数情况，对出水水量做调节。地下水悬浮物含量低，没有设计排泥泵，只需定期手动开排泥阀即可。

本发明膜池即曝气池的体积大小可以是不同长宽高比例的组合形式。

用于铁锰离子超标地下水的膜处理方法，包括以下步骤：将铁锰离子超标地下水提升到曝气池中进行曝气，同时利用设置在曝气池内的膜组件进行过滤，位于曝气池外的抽吸泵通过出水管路将膜组件的内腔中已经过滤好的水抽吸出来。所述曝气池中包括活性污泥法处理，利用微生物菌群的降解作用，分解大分子的物质为小分子的物质，实现难降解物质的分解。所述膜组件中膜的孔径在0.01～1μm之间，含铁、锰离子的胶团及大分子物质被膜组件截留回曝气池中，最终以剩余污泥的形式排出。

应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换，例如，通水管路和通气管路上可以设置阀门、膜组件可以用各种方式固定连接在曝气池的池体上等等；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。

Claims (9)

1.用于铁锰离子超标地下水的膜处理系统，其特征在于：包括曝气池和膜组件，所述膜组件设置在曝气池内，所述膜组件的内腔通过出水管路连通位于曝气池外的抽吸泵。

2.根据权利要求1所述的用于铁锰离子超标地下水的膜处理系统，其特征在于：所述出水管路上设置有负压压力表。

3.根据权利要求1所述的用于铁锰离子超标地下水的膜处理系统，其特征在于：所述曝气池的池体上设置有浮球液位计。

4.根据权利要求1所述的用于铁锰离子超标地下水的膜处理系统，其特征在于：所述曝气池的池内空间通过进水管路连通地下水提升泵。

5.根据权利要求1所述的用于铁锰离子超标地下水的膜处理系统，其特征在于：所述曝气池的池底连接有污泥排放泵。

6.根据权利要求1所述的用于铁锰离子超标地下水的膜处理系统，其特征在于：所述曝气池的曝气装置采用池体外的鼓风机与池内空间的曝气管相连接的结构。

7.根据权利要求1所述的用于铁锰离子超标地下水的膜处理系统，其特征在于：所述膜组件中膜的孔径在0.01～1μm之间。

8.用于铁锰离子超标地下水的膜处理方法，其特征在于包括以下步骤：将铁锰离子超标地下水提升到曝气池中进行曝气，同时利用设置在曝气池内的膜组件进行过滤，位于曝气池外的抽吸泵通过出水管路将膜组件的内腔中已经过滤好的水抽吸出来。

9.根据权利要求8所述的用于铁锰离子超标地下水的膜处理方法，其特征在于：所述膜组件中膜的孔径在0.01～1μm之间，含铁、锰离子的胶团及大分子物质被膜组件截留回曝气池中，最终以剩余污泥的形式排出。

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