CN107857406A - 一种紫外催化氧化联合超滤的一体式净水装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
一种紫外催化氧化联合超滤的一体式净水装置及其使用方法，它涉及饮用水处理装置及其使用方法。本发明是要解决现有的饮用水超滤处理工艺对有机污染物去除效果不佳、运行操作复杂、组合工艺流程长以及龙头水水质难以保障的问题。该装置包括混合池、氧化剂储备单元、紫外辐照单元、遮光隔离罩、流量计、快速搅拌装置、和超滤膜组件。本发明在混合池前安置氧化剂投加装置，在紫外灯的辐照下快速混合反应，接着从超滤膜池最终出水，从而完成了给水的处理。本发明给水处理装置及方法具有占地面积小、操作管理简单、运行压力低、出水水质好等特点。本发明应用于城市给水的处理与家用净水器。
Description
技术领域
本发明涉及涉及饮用水处理装置及其使用方法。
背景技术
近年来，经过无数水处理专家的反复试验与论证，表明超滤具有优良的除浊、除微生物效能。世界范围的超滤工艺水厂已超过800万吨/天，最大的超滤水厂规模为30万吨/天。目前，超滤技术在美国得到了推广应用，超滤工艺的供水量已经占据美国总供水量的十分之一。因此，膜法水处理理论与应用研究已经成为水处理领域的研究热点。膜能高效截留原水中的污染物，减小占地面积；，降低出水浊度和大肠菌群数，提高出水水质；系统可实现全程自动化控制，操作管理方便。因此，开发新型的以超滤膜为核心的新型饮用水处理技术已成为趋势。
饮用水净化过程中膜前预处理技术的选择，直接关系着“如何在最大限度地提高膜单元去除污染物效能同时最有效地减轻膜污染”。混凝、吸附、氧化以及预过滤等膜前预处理技术是近年来研究与应用的主要集中方向；其中，氧化作为预处理技术中一种普遍而高效的水质干预技术，可将水中污染物分解转化，改变水中有机物的性质从而改变其在膜滤过程中的作用机理。而在众多可规模化应用的氧化技术中，以紫外为核心的氧化手段作为一种新兴的绿色安全的预氧化技术得到了研究者们的广泛关注。大量的研究与工程实践也证明，紫外催化氧化能够有效减轻膜污染并提高膜单元去除有机污染物的效能。
发明内容
本发明是要解决现有的饮用水超滤处理工艺对有机污染物去除效果不佳、运行操作复杂、组合工艺流程长以及龙头水水质难以保障的问题，而提供一种紫外催化氧化联合超滤的一体式净水装置及其使用方法。
本发明一种紫外催化氧化联合超滤的一体式净水装置包括氧化剂储备池、混合池、进水流量计、紫外辐照单元、超滤膜组件、遮光隔离罩、快速搅拌装置、压力传感器、原水进水泵、进水阀门、产水箱、出水阀门、加药计量泵、加药阀门、膜池进水阀门和抽水泵；所述产水箱设置在氧化剂储备池的上方，所述超滤膜组件设置在产水箱的上方；所述紫外辐照单元设置在混合池的上方，所述紫外辐照单元和混合池之间设置有遮光隔离罩，所述快速搅拌装置的搅拌件穿过混合池的底部设置在混合池内；所述原水进水泵的进水口与原水进水管相连，所述原水进水管设置有进水阀门，所述原水进水泵的出水口与混合池中部的进水口通过第一管道连通，所述第一管道上设置有进水流量计；所述混合池中部的出水口与超滤膜组件的进水口通过重力流管道连通，所述重力流管道上设置有膜池进水阀门；所述超滤膜组件的出水口与抽水泵的进水口通过第二管道连通，所述第二管道上设置有压力传感器，所述抽水泵的出水口与产水箱上部的进水口连通，所述产水箱底部的出水口与净水出水管连通，所述净水出水管上设置有出水阀门；所述氧化剂储备池中部的出料口与混合池底部的进料口通过第三管道连通，所述第三管道上沿物料运动方向依次设置有加药计量泵和加药阀门。
本发明一种紫外催化氧化联合超滤的一体式净水装置的使用方法是按以下步骤进行：
一、将待处理的原水通过原水进水泵泵入混合池，同时通过加药计量泵将氧化剂储备池中的氧化剂泵入混合池，启动快速搅拌装置，调节搅拌速度为72r/min，通过进水流量计控制待处理的原水进入混合池的流量；
二、开启紫外辐照单元，对混合池中的原水进行紫外光照射，得到氧化原水；紫外辐照强度通过遮光隔离罩调节，紫外辐照强度的范围为200mJ/cm2～800mJ/cm2，紫外辐照时间为 10min～20min；
三、氧化原水通过重力流管道在重力作用下导入超滤膜组件中，当液位达到超滤膜组件三分之二处，启动抽水泵将超滤膜组件处理后的氧化原水抽至产水箱中，控制抽水泵的转速使膜通量在80L/m2h～120L/m2h；
四、抽水泵运行6h～10h后，关闭抽吸泵，然后反转抽水泵抽吸5min～10min，将产水箱中的清水回灌到超滤膜组件中，反冲洗完成后再通过重力流管道向超滤膜组件中导入氧化原水至液位达到超滤膜组件三分之二处，再次启动抽水泵，完成紫外催化氧化联合超滤的一体式净水装置一个运行周期。
本发明的有益效果是：
1、本发明的方法是氧化与超滤工艺联合，形成一套短流程的饮用水处理工艺。净水工艺短，出水水质稳定，通过超滤膜后的出水浊度在0.1NTU以下，满足《生活饮用水卫生标准 GB5749-2006》的要求。
2、本发明中氧化剂与紫外同时投加，在紫外光的催化条件下，可以更好地发挥氧化剂的氧化能力，从而去除常规工艺处理效果不佳的小分子有机物，强化了污染物的去除效果。
3、本发明中采用超滤作为组合工艺的核心单元，能够进一步截留去除原水中的有机污染物以及细菌等微生物，从而更好地保障了饮用水的生物安全性。
4、本发明工艺操作压力低，节省了净水过程中的动力费用，降低了管件对压力的要求简单管理方便，在家用条件下可以充分利用市政管网的剩余压力，具有绿色节能的特点。
5、本发明采用间歇过滤的方式，并且可以做到随用随停，可以有效提高单位时间产水量与操作简便性。
6、本发明充分利用了紫外催化氧化的方式作为超滤膜的预处理，有效的缓解了有机污染物引起的膜污染，同时更稳定地保障了出水水质。
7、本发明工艺操作简单管理方便，适合于工程化推广，可作为超滤膜水厂或农村小型水厂的建设改造方案。
8、本发明契合了家庭小型深度净水的需求，操作灵活高效，可有效应对季节与管网突发性污染对龙头水水质的影响。
附图说明
图1为一种紫外催化氧化联合超滤的一体式净水装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式一种紫外催化氧化联合超滤的一体式净水装置包括氧化剂储备池1、混合池2、进水流量计3、紫外辐照单元4、超滤膜组件5、遮光隔离罩6、快速搅拌装置7、压力传感器8、原水进水泵9、进水阀门10、产水箱 11、出水阀门12、加药计量泵13、加药阀门14、膜池进水阀门15和抽水泵16；所述产水箱 11设置在氧化剂储备池1的上方，所述超滤膜组件5设置在产水箱11的上方；所述紫外辐照单元4设置在混合池2的上方，所述紫外辐照单元4和混合池2之间设置有遮光隔离罩6，所述快速搅拌装置7的搅拌件穿过混合池2的底部设置在混合池2内；所述原水进水泵9的进水口与原水进水管相连，所述原水进水管设置有进水阀门10，所述原水进水泵9的出水口与混合池2中部的进水口通过第一管道连通，所述第一管道上设置有进水流量计3；所述混合池2中部的出水口与超滤膜组件5的进水口通过重力流管道连通，所述重力流管道上设置有膜池进水阀门15；所述超滤膜组件5的出水口与抽水泵16的进水口通过第二管道连通，所述第二管道上设置有压力传感器8，所述抽水泵16的出水口与产水箱11上部的进水口连通，所述产水箱11底部的出水口与净水出水管连通，所述净水出水管上设置有出水阀门12；所述氧化剂储备池1中部的出料口与混合池2底部的进料口通过第三管道连通，所述第三管道上沿物料运动方向依次设置有加药计量泵13和加药阀门14。
本实施方式所述的装置形成了原水经过氧化和超滤的处理过程，流程简短且出水水质稳定良好。
由于有氧化这一道工艺，既保留了传统饮用水处理工艺的絮凝除有机物、浊度的优点，又大大减少了占地面积；与传统饮用水处理工艺相比，本系统节省了氧化剂的用量，缩短了流程，减少了运行成本；且超滤膜池出水稳定，避免了传统工艺出水易受原水水质影响等缺点，因此，本发明的饮用水处理出水水质稳定；同时，具有运行操作管理方便等特点。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述氧化剂储备池1中的氧化剂为过硫酸盐。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述氧化剂储备池1中氧化剂的浓度为0.1mmol/L～0.2mmol/L。其他与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述超滤膜组件5 为平板式膜组件。其他与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述超滤膜组件5 是由聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚醚砜、聚丙烯腈或聚丙烯为膜基材制成的。其他与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：所述超滤膜组件5 的膜孔径为0.01μm～0.1μm，膜通量为80L/m2h～120L/m2h。其他与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：所述抽水泵16的抽吸压力为25KPa～50KPa。其他与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：所述抽水泵16的反冲洗通量为80L/m2h～120L/m2h。其他与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式一种紫外催化氧化联合超滤的一体式净水装置的使用方法是按以下步骤进行：
一、将待处理的原水通过原水进水泵9泵入混合池2，同时通过加药计量泵13将氧化剂储备池1中的氧化剂泵入混合池2，启动快速搅拌装置7，调节搅拌速度为72r/min，通过进水流量计3控制待处理的原水进入混合池的流量；
二、开启紫外辐照单元4，对混合池中的原水进行紫外光照射，得到氧化原水；紫外辐照强度通过遮光隔离罩6调节，紫外辐照强度的范围为200mJ/cm2～800mJ/cm2，紫外辐照时间为10min～20min；
三、氧化原水通过重力流管道在重力作用下导入超滤膜组件5中，当液位达到超滤膜组件5三分之二处，启动抽水泵16将超滤膜组件5处理后的氧化原水抽至产水箱11中，控制抽水泵的转速使膜通量在80L/m2h～120L/m2h；
四、抽水泵16运行6h～10h后，关闭抽吸泵，然后反转抽水泵16抽吸5min～10min，将产水箱11中的清水回灌到超滤膜组件5中，反冲洗完成后再通过重力流管道向超滤膜组件5 中导入氧化原水至液位达到超滤膜组件5三分之二处，再次启动抽水泵16，完成紫外催化氧化联合超滤的一体式净水装置一个运行周期。
所述氧化剂的投加量为0.2mmol/L～0.3mmol/L。
步骤二中所述辐照时间减半，减少紫外辐照剂量投加，进而减少装置内的反应时间，大大提高了出水流量，减少了运行成本。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式九不同的是：步骤一中所述氧化剂储备池 1中的氧化剂为过硫酸盐。其他与具体实施方式九相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式九或十不同的是：步骤一中所述氧化剂储备池1中的氧化剂为过硫酸钾或过硫酸钠。其他与具体实施方式九或十相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式九至十一之一不同的是：步骤一中所述氧化剂储备池1中的氧化剂的浓度为0.1mmol/L～0.2mmol/L。其他与具体实施方式九至十一之一相同。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式九至十二之一不同的是：步骤三中所述超滤膜组件5为平板式膜组件。其他与具体实施方式九至十二之一相同。
具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式九至十三之一不同的是：步骤三中所述超滤膜组件5是由聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚醚砜、聚丙烯腈或聚丙烯为膜基材制成的。其他与具体实施方式九至十三之一相同。
具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式九至十四之一不同的是：步骤三中所述超滤膜组件5的膜孔径为0.01μm～0.1μm。其他与具体实施方式九至十四之一相同。
具体实施方式十六：本实施方式与具体实施方式九至十五之一不同的是：步骤三中所述抽水泵16的抽吸压力为10KPa～20KPa。其他与具体实施方式九至十五之一相同。
具体实施方式十七：本实施方式与具体实施方式九至十六之一不同的是：步骤三中所述抽水泵16的抽吸压力为25KPa～50KPa。其他与具体实施方式九至十六之一相同。
具体实施方式十八：本实施方式与具体实施方式九至十七之一不同的是：步骤四中所述抽水泵16的反冲洗通量为40L/m2h～60L/m2h。其他与具体实施方式九至十七之一相同。
具体实施方式十九：本实施方式与具体实施方式九至十八之一不同的是：步骤四中所述抽水泵16的反冲洗通量为80L/m2h～120L/m2h。其他与具体实施方式九至十八之一相同。
采用以下实施例验证本发明有益效果：
实施例：一种紫外催化氧化联合超滤的一体式净水装置的使用方法是按以下步骤进行：
一、将待处理的原水通过原水进水泵9泵入混合池2，同时通过加药计量泵13将氧化剂储备池1中的氧化剂泵入混合池2，启动快速搅拌装置7，调节搅拌速度为72r/min，通过进水流量计3控制待处理的原水进入混合池的流量；
二、开启紫外辐照单元4，对混合池中的原水进行紫外光照射，得到氧化原水；紫外辐照强度通过遮光隔离罩6调节，紫外辐照强度的范围为200mJ/cm2～800mJ/cm2，紫外辐照时间为10min～20min；
三、氧化原水通过重力流管道在重力作用下导入超滤膜组件5中，当液位达到超滤膜组件5三分之二处，启动抽水泵16将超滤膜组件5处理后的氧化原水抽至产水箱11中，控制抽水泵的转速使膜通量在80L/m2h～120L/m2h；
四、抽水泵16运行6h～10h后，关闭抽吸泵，然后反转抽水泵16抽吸5min～10min，将产水箱11中的清水回灌到超滤膜组件5中，反冲洗完成后再通过重力流管道向超滤膜组件5 中导入氧化原水至液位达到超滤膜组件5三分之二处，再次启动抽水泵16，完成紫外催化氧化联合超滤的一体式净水装置一个运行周期。
本实施例采用的超滤膜组件5为平板超滤膜，膜截留分子量为150kDa，膜材料为聚醚砜。本超滤膜组件的原水进水、出水质结果如表1所示。
表1 一种处理微污染水源水的氧化联合超滤的短流程工艺除污染效果
由表1可知，本实施例的一种紫外催化氧化联合超滤的一体式净水装置及使用方法，解决了现有的饮用水超滤处理工艺对有机污染物去除效果不佳、组合工艺流程长以及龙头水水质难以保障的问题。与传统饮用水处理工艺相比，本发明的一种紫外催化氧化联合超滤的一体式净水装置及使用方法节省了操作管理难度，节约了成本。
Claims (10)
1.一种紫外催化氧化联合超滤的一体式净水装置，其特征在于紫外催化氧化联合超滤的一体式净水装置包括氧化剂储备池(1)、混合池(2)、进水流量计(3)、紫外辐照单元(4)、超滤膜组件(5)、遮光隔离罩(6)、快速搅拌装置(7)、压力传感器(8)、原水进水泵(9)、进水阀门(10)、产水箱(11)、出水阀门(12)、加药计量泵(13)、加药阀门(14)、膜池进水阀门(15)和抽水泵(16)；所述产水箱(11)设置在氧化剂储备池(1)的上方，所述超滤膜组件(5)设置在产水箱(11)的上方；所述紫外辐照单元(4)设置在混合池(2)的上方，所述紫外辐照单元(4)和混合池(2)之间设置有遮光隔离罩(6)，所述快速搅拌装置(7)的搅拌件穿过混合池(2)的底部设置在混合池(2)内；所述原水进水泵(9)的进水口与原水进水管相连，所述原水进水管设置有进水阀门(10)，所述原水进水泵(9)的出水口与混合池(2)中部的进水口通过第一管道连通，所述第一管道上设置有进水流量计(3)；所述混合池(2)中部的出水口与超滤膜组件(5)的进水口通过重力流管道连通，所述重力流管道上设置有膜池进水阀门(15)；所述超滤膜组件(5)的出水口与抽水泵(16)的进水口通过第二管道连通，所述第二管道上设置有压力传感器(8)，所述抽水泵(16)的出水口与产水箱(11)上部的进水口连通，所述产水箱(11)底部的出水口与净水出水管连通，所述净水出水管上设置有出水阀门(12)；所述氧化剂储备池(1)中部的出料口与混合池(2)底部的进料口通过第三管道连通，所述第三管道上沿物料运动方向依次设置有加药计量泵(13)和加药阀门(14)。
2.根据权利要求1所述的一种紫外催化氧化联合超滤的一体式净水装置的使用方法，其特征在于所述氧化剂储备池(1)中的氧化剂为过硫酸盐。
3.根据权利要求1所述的一种紫外催化氧化联合超滤的一体式净水装置的使用方法，其特征在于所述超滤膜组件(5)为平板式膜组件。
4.根据权利要求1所述的一种紫外催化氧化联合超滤的一体式净水装置的使用方法，其特征在于所述超滤膜组件(5)的膜孔径为0.01μm～0.1μm，膜通量为80L/m2h～120L/m2h。
5.如权利要求1所述的一种紫外催化氧化联合超滤的一体式净水装置的使用方法，其特征在于紫外催化氧化联合超滤的一体式净水装置的使用方法是按以下步骤进行：
一、将待处理的原水通过原水进水泵(9)泵入混合池(2)，同时通过加药计量泵(13)将氧化剂储备池(1)中的氧化剂泵入混合池(2)，启动快速搅拌装置(7)，调节搅拌速度为72r/min，通过进水流量计(3)控制待处理的原水进入混合池的流量；
二、开启紫外辐照单元(4)，对混合池中的原水进行紫外光照射，得到氧化原水；紫外辐照强度通过遮光隔离罩(6)调节，紫外辐照强度的范围为200mJ/cm2～800mJ/cm2，紫外辐照时间为10min～20min；
三、氧化原水通过重力流管道在重力作用下导入超滤膜组件(5)中，当液位达到超滤膜组件(5)三分之二处，启动抽水泵(16)将超滤膜组件(5)处理后的氧化原水抽至产水箱(11)中，控制抽水泵的转速使膜通量在80L/m2h～120L/m2h；
四、抽水泵(16)运行6h～10h后，关闭抽吸泵，然后反转抽水泵(16)抽吸5min～10min，将产水箱(11)中的清水回灌到超滤膜组件(5)中，反冲洗完成后再通过重力流管道向超滤膜组件(5)中导入氧化原水至液位达到超滤膜组件(5)三分之二处，再次启动抽水泵(16)，完成紫外催化氧化联合超滤的一体式净水装置一个运行周期。
6.根据权利要求5所述的一种紫外催化氧化联合超滤的一体式净水装置的使用方法，其特征在于步骤一中所述氧化剂储备池(1)中的氧化剂的浓度为0.1mmol/L～0.2mmol/L。
7.根据权利要求5所述的一种紫外催化氧化联合超滤的一体式净水装置的使用方法，其特征在于步骤三中所述超滤膜组件(5)是由聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚醚砜、聚丙烯腈或聚丙烯为膜基材制成的。
8.根据权利要求5所述的一种紫外催化氧化联合超滤的一体式净水装置的使用方法，其特征在于步骤三中所述超滤膜组件(5)的膜孔径为0.01μm～0.1μm。
9.根据权利要求5所述的一种紫外催化氧化联合超滤的一体式净水装置的使用方法，其特征在于步骤三中所述抽水泵(16)的抽吸压力为25KPa～50KPa。
10.根据权利要求5所述的一种紫外催化氧化联合超滤的一体式净水装置的使用方法，其特征在于步骤四中所述抽水泵(16)的反冲洗通量为80L/m2h～120L/m2h。
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