CN205710257U - 去除水中消毒副产物的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种去除水中消毒副产物的装置，包括强化混凝池、超滤膜组件、纳滤膜组件、渗透汽化膜组件以及收集装置，待处理的水样依次流经所述强化混凝池、超滤膜组件、纳滤膜组件、渗透汽化膜组件处理后，流通至所述收集装置进行收集。本实用新型去除水中消毒副产物的装置综合了强化混凝池，以及由超滤膜组件、纳滤膜组件和汽化渗透膜组件构建的三级集成膜装置，对水中消毒副产物的进行去除，各装置有机结合，对消毒副产物脱除率达到90％以上，可有效降低水中的消毒副产物，达到安全用水水质要求，对于净化氯化消毒后的泳池水、饮用水等有重要意义。

Description

去除水中消毒副产物的装置

技术领域

本实用新型涉及水处理装置，特别是涉及一种去除水中消毒副产物的装置。

背景技术

氯化消毒是饮用水加工过程中使用最广泛的消毒方式，已有上百年的历史。然而，氯化消毒方式，会不可避免的产生氯化消毒副产物(DBPs)。早在1974年就有研究发现，DBPs具有强烈的致癌、致畸、致突变等作用，严重危害人类的健康。

为保障人类用水安全，水中DBPs的控制，已得到世界各国的高度重视。目前，美国降低饮水中的THMs最高允许质量浓度标准，分两个阶段进行：第一阶段，THMs从100μg/L降为80μg/L；第二阶段，进一步将THMs降到40μg/L。我国在2001年的生活饮用水标准中对此也做出了严格的规定：三氯甲烷的最高质量浓度为60μg/L，四氯化碳为2μg/L。

目前对饮用水中DBPs控制的研究，主要集中在四个方面：(1)从源头控制，即加强对水源水的保护；(2)采用替代消毒剂和消毒方法；(3)DBPs前驱物质的去除；(4)DBPs的去除。

水源地环境保护，改善水源水质量是降低DBPs的根本途径，但是，我国部分地区的水环境已遭到严重污染，所以对于其他三个方面的研究，也就显得尤为必要。

目前，替代氯化消毒的消毒剂和方法主要有氯胺、臭氧和紫外线等：研究发现，将氯和氨氮的比值降至5，能够使单独氯消毒所生成的DBPs减少89％；采用预氯胺化工艺不仅能达到某些预氧化工艺的功效，同时也延长了氯胺消毒的接触时间，提高了饮用水的微生物安全性，但是，伊利诺斯大学粮食科学系的遗传毒理学家Plewa J Michael研究发现，一种氯胺消毒副产物是迄今发现毒性最大的；作为一种强氧化剂，臭氧的杀菌和氧化能力均高于氯，是目前加药消毒法中最有效的消毒剂，其优点在于不产生THMs等消毒副产物，但是臭氧在水中的不稳定性，使得其很难单独作为消毒剂，用于饮用水的消毒，而且，臭氧消毒有产生溴酸盐等副产物的可能；紫外线杀菌的广谱性，是目前所有消毒技术中最高的，其能有效的杀灭多种氯气和臭氧不能灭杀的寄生虫类，如隐性包囊虫和贾第鞭毛虫等，并且没有DBPs的产生，但是，紫外线在水中的穿透能力和紫外灯管的功率和寿命，制约了紫外消毒方式在饮用水消毒方面的应用。

鉴于氯化消毒仍然是饮用水加工过程中使用最广泛的消毒方式，对DBPs及其前驱物质的去除研究，就显得至关重要。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种去除水中消毒副产物的装置。

一种去除水中消毒副产物的装置，包括强化混凝池、超滤膜组件、纳滤膜组件、渗透汽化膜组件以及收集装置，待处理的水样依次流经所述强化混凝池、超滤膜组件、纳滤膜组件、渗透汽化膜组件处理后，流通至所述收集装置进行收集。

在其中一些实施例中，所述超滤膜组件包括超滤膜装置，

所述超滤膜装置包括超滤膜，且具有第一超滤膜入水口、第一超滤膜出水口和第二超滤膜出水口，

经所述强化混凝池处理后的出水，经所述第一超滤膜入水口进入所述超滤膜装置，并由所述超滤膜分离为透过所述超滤膜的第一净化水和未透过所述纳滤膜的第一浓缩液，所述第一净化水经所述第二超滤膜出水口流通至所述纳滤膜组件处理；

所述第一浓缩液经所述第一超滤膜出水口排出。

在其中一些实施例中，所述超滤膜组件还包括第一水箱，所述第一水箱具有第一水箱入水口和第一水箱出水口，

所述第一浓缩液经所述第一超滤膜出水口流通至所述第一水箱入水口并进入所述第一水箱，然后经所述第一水箱出水口流通至所述第一超滤膜入水口，进行循环分离。

在其中一些实施例中，所述纳滤膜组件包括纳滤膜装置，

所述纳滤膜装置包括纳滤膜，且具有第一纳滤膜入水口、第一纳滤膜出水口和第二纳滤膜出水口，

经所述超滤膜组件处理后的出水，经所述第一纳滤膜入水口进入所述纳滤膜装置，并由所述纳滤膜分离为透过所述纳滤膜的第二净化水和未透过所述纳滤膜的第二浓缩液，所述第二净化水经所述第二纳滤膜出水口流通至所述渗透汽化膜组件处理；

所述第二浓缩液经所述第一纳滤膜出水口排出。

在其中一些实施例中，所述纳滤膜组件还包括第二水箱，所述第二水箱具有第二水箱入水口和第二水箱出水口，

所述第二浓缩液经所述第一纳滤膜出水口流通至所述第二水箱入水口并进入所述第二水箱，然后经所述第二水箱出水口流通至所述第一纳滤膜入水口，进行循环分离。

在其中一些实施例中，所述渗透汽化膜组件包括渗透汽化膜装置；所述收集装置包括第三水箱和冷凝装置，

所述渗透汽化装置包括渗透汽化膜，且具有第一渗透汽化膜入水口，第一渗透汽化膜出水口和第二渗透汽化膜出水口，

经所述纳滤膜组件处理后的出水，经所述第一渗透汽化膜入水口进入所述渗透汽化装置，并由所述渗透汽化膜渗透分离为渗透蒸气和渗余液，所述渗余液经所述第一渗透汽化膜出水口流通至所述第三水箱收集；

所述渗透蒸气经所述第二渗透汽化膜出水口流通至所述冷凝装置收集。

在其中一些实施例中，所述渗透汽化组件还包括第四水箱，所述第四水箱设置有加热装置，且具有第四水箱入水口和第四水箱出水口，

经所述纳滤膜组件处理后的出水，经所述第四水箱入水口进入所述第四水箱，预热后经所述第四水箱出水口流通至所述第一渗透汽化膜入水口。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型去除水中消毒副产物的装置综合了强化混凝池，以及由超滤膜组件、纳滤膜组件和汽化渗透膜组件构建的三级集成膜装置，对水中消毒副产物的进行去除，各装置有机结合，对消毒副产物脱除率达到90％以上，可有效降低水中的消毒副产物，达到安全用水水质要求，对于净化氯化消毒后的泳池水、饮用水等有重要意义。

(2)通过合理控制各组件分离膜的种类及性质，还可以进一步实现初级超纯水(脱除率99％以上)的制备。

(3)本实用新型去除水中消毒副产物的装置，设备简单，运行费用低，去除效果好，便于工业化大生产，改善了水处理劳动环境，实现清洁文明生产。

附图说明

图1为本实用新型去除水中消毒副产物的装置的结构示意图，其中，

1-第一水箱；2-超滤膜装置；3-第二水箱；4-纳滤膜装置；5-第四水箱；6-渗透汽化膜装置；7-冷阱；8-第三水箱。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本实用新型的去除水中消毒副产物的装置作进一步详细的说明。

本实用新型一种去除水中消毒副产物的装置，其结构如图1所示，包括通过管道依次连接的强化混凝池、超滤膜组件、纳滤膜组件、渗透汽化膜组件以及收集装置，其中，

超滤膜组件包括超滤膜装置2和第一水箱1，第一水箱1用于收集强化混凝池的出水，超滤膜装置2包括超滤膜，该超滤膜可为填充纳米Ag⁺修饰的SiO₂颗粒的荷电超滤膜，

超滤膜装置2具有位于所述超滤膜下侧的第一超滤膜入水口和第一超滤膜出水口，以及位于所述超滤膜上侧的第二超滤膜出水口，所述第二超滤膜出水口通过管道连通至所述纳滤膜组件，

第一水箱1具有第一水箱出水口，该第一水箱出水口通过管道连通至所述第一超滤膜入水口，所述第一超滤膜出水口通过管道连通至第一水箱1，由此在超滤膜装置2与第一水箱1之间形成环路；

所述纳滤膜组件包括纳滤膜装置4和第二水箱3，第二水箱3用于收集所述第二超滤膜出水口的出水，纳滤膜装置4包括纳滤膜，该纳滤膜可为填充纳米Ag⁺修饰的SiO₂颗粒的荷电纳滤膜，

纳滤膜装置4具有位于所述纳滤膜下侧的第一纳滤膜入水口和第一纳滤膜出水口，以及位于所述纳滤膜上侧的第二纳滤膜出水口，所述第二纳滤膜出水口通过管道连通至所述渗透汽化膜组件，

第二水箱3具有第二水箱出水口，该第二水箱出水口通过管道连通至所述第一纳滤膜入水口，所述第一纳滤膜出水口通过管道连通至所述第二水箱3，由此在纳滤膜装置4与第二水箱3之间形成环路；

所述渗透汽化膜组件包括渗透汽化膜装置6、具有加热装置的第四水箱5、第三水箱8和冷阱7，第四水箱5用于收集所述第二纳滤膜出水口的出水，渗透汽化膜装置6包括渗透汽化膜，渗透汽化膜根据需要可为疏水性亲三卤甲烷的渗透汽化膜或亲水性的渗透汽化膜，

渗透汽化膜装置6具有位于所述渗透汽化膜上侧的第一渗透汽化膜入水口和第一渗透汽化膜出水口，以及位于所述渗透汽化膜下侧的第二渗透汽化膜出水口，

第四水箱5具有第四水箱出水口，该第四水箱出水口通过管道连通至所述第一渗透汽化膜入水口，所述第一渗透汽化膜出水口通过管道连通至第三水箱8，

所述第二渗透汽化膜出水口通过管道连通至所述冷阱7。

利用上述装置去除水中消毒副产物：

首先，将待处理水样投入至强化混凝池进行强化混凝，由此使水中的天然有机物互相聚集粘结，形成粒径较大的胶体，便于后续的膜分离去除；

强化混凝池的出水导入至超滤膜组件的第一水箱1，并经第一水箱出水口导通至第一超滤膜入水口，由超滤膜的下侧进入超滤膜装置2，透过超滤膜的水，即第一净化水，由超滤膜的上侧第二超滤膜出水口导通至纳滤膜组件，而未透过超滤膜的水经环路回到第一水箱1，可再次重复本步骤进行循环分离，以此减少废水量，提高净水的产出，

经超滤膜组件处理后，可去除水中天然有机物、腐殖酸等大部分的DBPs前驱物质以及部分DBPs；

超滤膜组件的出水，即第一净化水，由第二超滤膜出水口导通至纳滤膜组件中的第二水箱3，并经第二水箱出水口导通至第一纳滤膜入水口，由纳滤膜的下侧进入纳滤膜装置4，透过纳滤膜的水，即第二净化水，由纳滤膜上侧的第二纳滤膜出水口导通至渗透汽化膜组件，而未透过纳滤膜的水经环路回到第二水箱3，可再次重复本步骤处理，减少废水量，提高净水的产出，

经纳滤膜组件处理后，可去除水中大部分的DBPs，剩余的为一小部分分子量较小的中性有机小分子THMs；

纳滤膜组件的出水，即第二净化水，由第二纳滤膜出水口导通至渗透汽化膜组件中的第四水箱5，并经第四水箱出水口导通至第一渗透汽化膜入水口，由渗透汽化膜的上侧进入渗透汽化膜装置6，

当处理的是泳池水或饮用水等需水量较大的水样时，采用疏水性亲三卤甲烷的渗透汽化膜，过滤时THMs溶解吸附在膜上，并进一步渗透到膜的下游侧，冷阱7中得到的是THMs的浓缩液，进入第三水箱8中的水即为脱除消毒副产物后所得的水，如DBPs脱除率高达90％的泳池水或95％的饮用水；

当需要生产超纯水时，采用亲水性的渗透汽化膜，过滤时水吸附在膜上，并进一步渗透到膜的下游侧，冷阱7中得到的即为初级超纯水(DBPs脱除率99.9％以上)，第四水箱5还具有加热装置，温度是影响渗透汽化通量的一个重要因素，当生产超纯水时，可通过该加热装置调节温度，调节超纯水的产量。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种去除水中消毒副产物的装置，其特征在于，包括强化混凝池、超滤膜组件、纳滤膜组件、渗透汽化膜组件以及收集装置，待处理的水样依次流经所述强化混凝池、超滤膜组件、纳滤膜组件、渗透汽化膜组件处理后，流通至所述收集装置进行收集。

2.根据权利要求1所述的去除水中消毒副产物的装置，其特征在于，所述超滤膜组件包括超滤膜装置，

所述超滤膜装置包括超滤膜，且具有第一超滤膜入水口、第一超滤膜出水口和第二超滤膜出水口，

经所述强化混凝池处理后的出水，经所述第一超滤膜入水口进入所述超滤膜装置，并由所述超滤膜分离为透过所述超滤膜的第一净化水和未透过所述纳滤膜的第一浓缩液，所述第一净化水经所述第二超滤膜出水口流通至所述纳滤膜组件处理；

所述第一浓缩液经所述第一超滤膜出水口排出。

3.根据权利要求2所述的去除水中消毒副产物的装置，其特征在于，所述超滤膜组件还包括第一水箱，所述第一水箱具有第一水箱入水口和第一水箱出水口，

所述第一浓缩液经所述第一超滤膜出水口流通至所述第一水箱入水口并进入所述第一水箱，然后经所述第一水箱出水口流通至所述第一超滤膜入水口，进行循环分离。

4.根据权利要求1所述的去除水中消毒副产物的装置，其特征在于，所述纳滤膜组件包括纳滤膜装置，

所述纳滤膜装置包括纳滤膜，且具有第一纳滤膜入水口、第一纳滤膜出水口和第二纳滤膜出水口，

经所述超滤膜组件处理后的出水，经所述第一纳滤膜入水口进入所述纳滤膜装置，并由所述纳滤膜分离为透过所述纳滤膜的第二净化水和未透过所述纳 滤膜的第二浓缩液，所述第二净化水经所述第二纳滤膜出水口流通至所述渗透汽化膜组件处理；

所述第二浓缩液经所述第一纳滤膜出水口排出。

5.根据权利要求4所述的去除水中消毒副产物的装置，其特征在于，所述纳滤膜组件还包括第二水箱，所述第二水箱具有第二水箱入水口和第二水箱出水口，

所述第二浓缩液经所述第一纳滤膜出水口流通至所述第二水箱入水口并进入所述第二水箱，然后经所述第二水箱出水口流通至所述第一纳滤膜入水口，进行循环分离。

6.根据权利要求1所述的去除水中消毒副产物的装置，其特征在于，所述渗透汽化膜组件包括渗透汽化膜装置；所述收集装置包括第三水箱和冷凝装置，

所述渗透汽化装置包括渗透汽化膜，且具有第一渗透汽化膜入水口，第一渗透汽化膜出水口和第二渗透汽化膜出水口，

经所述纳滤膜组件处理后的出水，经所述第一渗透汽化膜入水口进入所述渗透汽化装置，并由所述渗透汽化膜渗透分离为渗透蒸气和渗余液，所述渗余液经所述第一渗透汽化膜出水口流通至所述第三水箱收集；

所述渗透蒸气经所述第二渗透汽化膜出水口流通至所述冷凝装置收集。

7.根据权利要求6所述的去除水中消毒副产物的装置，其特征在于，所述渗透汽化组件还包括第四水箱，所述第四水箱设置有加热装置，且具有第四水箱入水口和第四水箱出水口，

经所述纳滤膜组件处理后的出水，经所述第四水箱入水口进入所述第四水箱，预热后经所述第四水箱出水口流通至所述第一渗透汽化膜入水口。