CN218371997U - 一种紫外-正冲耦合水处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种紫外‑正冲耦合水处理装置，用于缓解常规+纳滤工艺系统运行时的纳滤膜微生物污染。包括：原水预处理设备、原水预处理设备下游的反洗保安过滤系统、以及反洗保安过滤系统下游的纳滤系统；其中，在纳滤系统入水口，设有紫外消毒与纳滤正冲耦合系统。与常规杀菌剂缓解纳滤膜微生物污染方式相比，本申请不但可避免杀菌剂投加、不影响阻垢剂阻垢效能发挥，还可有效缓解微生物污染、降低纳滤系统运行药耗、延长纳滤系统化学清洗周期、确保纳滤系统出水达到并高于上海市《生活饮用水水质标准》(DB31/T1091‑2018)。
Description
技术领域
本实用新型涉及纳滤饮用水深度处理等领域，特别涉及专门针对微有机污染物地表原水的纳滤技术高品质技术路线及其工程应用。
背景技术
纳滤(nanofiltration，NF)膜有效孔径为1-10nm，理论状态下，NF膜不但能完全除去大分子的有害有机物、大部分有害重金属离子，还能选择性除去多余的无机物。NF膜的特征在于，其对离子有选择透过性：对二价离子的截留率≥90％，但对一价离子的截留率≤40％。鉴于NF膜的独特性能，其不但可以选择性截留分子量200-1000Da的中性溶质，还可有效应用于去除有机物和色度、降低TDS浓度、软化水质，因而纳滤膜在水质软化、低分子有机物分级、脱盐等方面具有独特的优势。
表1微有机污染地表原水纳滤膜深度处理典型工程应用
随着生活水平提高，人民对于美好生活的要求更高，对市政自来水的品质要求更高，水厂常规处理工艺无法满足高品质饮用水需求，NF膜技术可以实现这个需求，但如何高效实现需求，仍然需要探索及研究。微有机污染地表原水纳滤膜深度处理典型工程案例如表1所示，从表1的工程案例中可以看出，常规纳滤预处理方式为UF(超滤)，为确保纳滤系统稳定运行，纳滤膜进水还需要通过保安过滤系统“强化预处理”，常规保安过滤系统由大流量折叠滤芯集成，折叠滤芯绝对过滤精度≤5μm，一次性使用(通常寿命为3-6月)，当大流量折叠滤芯的截污压差到达0.25-0.40MPa时直接更换。
然而超滤+保安过滤耦合预处理系统预处理效果差、运行效率低，致使纳滤系统在实际应用于地表原水深度处理的市政自来水厂时，普遍存在以下问题：微生物污染严重、药耗成本高、运行压力上升较快、化学清洗性能恢复率逐渐下降等，这些问题大大限制了纳滤膜地表原水的饮用水深度处理的进一步推广应用。
为缓解纳滤系统越来越严重的微生物污染、延长纳滤系统化学清洗周期，实际纳滤饮用水深度处理应用工程中，需要间歇或者连续于纳滤系统运行过程中额外添加非氧化杀菌剂(常规非氧化杀菌剂投加浓度为0.01～0.15％)。而纳滤系统运行过程中添加非氧化杀菌剂控制微生物污染在石化、医药、污水处理领域较为普遍，但由于自来水出厂水水质要求较高，加上2018年全国第一个地方饮用水水质标准——上海市《生活饮用水水质标准》(DB31/T 1091-2018)的颁布及上海市“全球卓越城市”规划愿景：“2035年全市供水水质与同期欧美发达国家同级城市保持同等水平，龙头水满足直饮需求”要求，向纳滤系统中投加未取得“涉及饮用水卫生安全安全卫生批件”、主要成分为抗生素异噻唑啉酮的非氧化杀菌剂，使得纳滤系统出水存在新增抗生素(异噻唑啉酮)污染的风险。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型提供适用于纳滤系统微生物污染控制的一种紫外-正冲耦合微生物控制工艺集成装置。其不但可避免杀菌剂投加、不影响阻垢剂阻垢效能发挥，还可有效缓解微生物污染、降低纳滤系统运行药耗、延长纳滤系统化学清洗周期、确保纳滤系统出水达到并高于上海市《生活饮用水水质标准》(DB31/T 1091-2018)。
为此，本申请提供一种紫外-正冲耦合水处理装置，包括：
原水预处理设备、原水预处理设备下游的反洗保安过滤系统、以及可反洗保安过滤系统下游的纳滤系统；其中，在纳滤系统入水口，设有紫外消毒与纳滤正冲耦合系统。
在一种优选实施例中，所述原水为地表原水，优选地，所述地表原水可以含有微有机污染物。
在一种优选实施例中，所述原水为III-V类水。
在一种优选实施例中，所述原水预处理设备包括臭氧发生器或臭氧处理设备。
更优选地，臭氧的浓度为0.8-3.0mg/L。
在一种优选实施例中，所述原水预处理设备包括沉淀池，用于混凝沉淀，更优选地，所述沉淀池设有混凝剂加料装置。
更优选地，混凝剂为聚合硫酸铝，投加量为20-30Kg/kt原水。
在一种优选实施例中，混凝沉淀预处理在沉淀池中进行。
更优选地，沉淀池型式为斜板沉淀池。
在一种优选实施例中，所述原水预处理设备包括砂滤池。更优选地，砂滤池的层托粒径为2-4mm。更优选地，砂滤滤料的粒径为0.8-1.2mm，更优选地，砂滤出水SDI15≤5。
进一步优选地，在进入可反洗保安过滤系统之前设有除垢剂添加点。
更优选地，阻垢剂投加点可以是位于砂滤池出水口或者可反洗保安过滤系统进水口。
更优选地，阻垢剂类别为有机阻垢剂、无机阻垢剂、或二者的结合。更优选地，所述阻垢剂为无磷有机阻垢剂、微磷无机阻垢剂、或二者的结合。
例如，所述无磷有机阻垢剂的可以是聚丙烯酸、或有效成分为聚丙烯酸的物质。例如，所述微磷无机阻垢剂为磷酸盐和硅酸盐；
进一步优选地，所述阻垢剂投加量为0.10-0.28ppm。
在一种优选实施例中，可反洗保安过滤系统的过滤介质包括、或组成为超亲水纳米纤维，例如，优选地，由50-55支超亲水纳米纤维可反洗滤芯集成。
进一步优选地，单支超亲水纳米纤维可反洗滤芯的设计通量为150-250LMH，有效孔径为1-3μm。更优选地，单支超亲水纳米纤维可反洗滤芯的最大压降0.08-0.12MPa，最大截污压差0.20-0.25MPa。
在一种优选实施例中，可反洗保安过滤系统中，单支超亲水纳米纤维滤芯的水反洗水量为0.4-0.7m3/(h·支)，单支滤芯气反洗水量为3.0-5.0m3/(h·支)，单支滤芯气反洗水、气压力为1.5-2.2bar。
在一种优选实施例中，单支滤芯的使用寿命不低于2年或反洗次数不低于200次。
在一种优选实施例中，单支滤芯质保期内化学清洗后的运行压差＜0.25MPa；可反洗保安过滤系统的产水量≤65m3/(h·套)。
在一种优选实施例中，单套可反洗保安过滤系统的化学清洗周期不低于15天，运行压差超标时或达到设定运行时间后，可采用气体辅助反洗。
在一种优选实施例中，可反洗保安过滤系统过滤系统出水的SDI15≤4.5。
在一种优选实施例中，紫外线杀菌设备工作时能够稳定测得的紫外线强度范围为9500-12000(μW·s/cm2)。
在一种优选实施例中，紫外线杀菌设备连续工作时间为24-48小时，工作频率为2-5天一次。
在一种优选实施例中，所述紫外消毒与纳滤正冲耦合系统，是集合紫外消毒设备与正冲进水设备的系统，并使得紫外杀菌与正冲进水交替运行。
在一种优选实施例中，紫外杀菌设备每运行4-24小时暂停0.5-5分钟，正冲启动；正冲水量为进水量的1-3倍，正冲持续时间为0.5-5分钟。
在一种优选实施例中，紫外杀菌设备每运行5-10小时暂停0.5-5分钟，正冲水量为进水量的1-2倍，每次正冲时间为0.5-5分钟。
在一种优选实施例中，正冲进水为纳滤进水。
相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：
1、微污染地表原水采用常规工艺处理，常规处理工艺，如预臭氧、混凝沉淀、砂滤关键参数优化后，可确保出水SDI15≤5；
2、常规处理后的原水进入纳滤系统前，经由超亲水纳米纤维可反洗保安过滤系统预处理，通过超亲水纳米纤维可反洗滤芯性能优化及其集成的保安过滤系统的运行、化学清洗等参数优化，可确保出水SDI15≤4.5；
3、通过超亲水纳米纤维可反洗保安过滤系统前投加阻垢剂、纳滤膜系统进水处实施紫外-正冲耦合工艺；紫外-正冲耦合工艺不但可避免杀菌剂投加、不影响阻垢剂阻垢效能发挥，还可有效缓解微生物污染、降低纳滤系统运行药耗、延长纳滤系统化学清洗周期、确保纳滤系统出水达到并高于上海市《生活饮用水水质标准》(DB31/T 1091-2018)；
4、与常规杀菌剂缓解纳滤膜微生物污染方式相比，紫外-正冲耦合工艺使得纳滤系统化学清洗周期由2～3月延长至3.5-4.5月，紫外-正冲耦合工艺使得纳滤系统运行(含化学清洗)的药耗下降15％-25％；
5、本实用新型有效缓解了常规+纳滤系统的微生物污染、延长了纳滤系统化学清洗周期，避免了杀菌剂投加导致的纳滤系统出水新增抗生素(异噻唑啉酮)污染风险，有效降低了纳滤系统运行药耗成本，为常规+纳滤工艺系统稳定运行、水质稳定达标保驾护航。
附图说明
图1为本实用新型工艺流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例1
本实施例以地表原水进行净化处理为例进行说明，地表原水的为III类水质，处理的具体步骤为：
(1)对地表原水进行预臭氧+混凝沉淀+砂滤常规处理。
预臭氧的浓度为1mg/L，混凝沉淀工艺中混凝剂为聚合硫酸铝，投加量为为25Kg/kt原水，沉淀池型式为斜板沉淀池，砂滤工艺中砂滤池的层托粒径为2mm，砂滤池滤料的粒径为1mm，砂滤池出水SDI15为≤5；
砂滤池出水投加阻垢剂聚丙烯酸，阻垢剂投加量为0.15ppm，投加点位于砂滤池出水口或者超亲水纳米纤维可反洗保安过滤系统进水口；
(2)对常规处理出水进行超亲水纳米纤维可反洗保安过滤系统预处理。
超亲水纳米纤维可反洗保安过滤系统由50支超亲水纳米纤维可反洗滤芯集成，单支超亲水纳米纤维滤芯的设计通量为200LMH，有效孔径为2μm，最大压降为0.12MPa，最大截污压差为0.22MPa，单支滤芯水反洗水量为0.6m3/(h·支)，单支滤芯气反洗水量为5m3/(h·支)，单支滤芯气反洗水、气压力为2bar，单支滤芯的使用寿命不低于2年或反洗次数不低于200次，单支滤芯质保期内化学清洗后的运行压差＜0.25MPa；可反洗保安过滤系统的产水量≤65m3/(h·套)，单套压力罐式微滤过滤系统的化学清洗周期不低于15天，过滤系统的运行压差超标时或达到设定运行时间后可采用气体辅助反洗(增加气洗、反洗等规格参数)，过滤系统出水的SDI15≤4.5；
(3)对可反洗保安过滤系统出水进行紫外-正冲耦合工艺处理。
紫外-正冲耦合工艺由紫外线杀菌设备与纳滤系统正冲耦合而成，设置于纳滤系统进水口，其中紫外线杀菌设备正常工作能够稳定测得的紫外线强度为10000(μW·s/cm2)，紫外线杀菌设备连续工作时间为24小时，工作频率为2天一次；纳滤系统进水正冲的频率为12小时一次，正冲水量为进水量的1倍，每次正冲时间为10s。
(4)对紫外-正冲耦合工艺出水进行纳滤。
对步骤(4)出水，可以达到并高于水按照上海市《生活饮用水水质标准》(DB31/T1091-2018)。
实施例2
本实施例以地表原水进行净化处理为例进行说明，地表原水的为V类水质，处理的具体步骤为：
(1)对地表原水进行预臭氧+混凝沉淀+砂滤常规处理。
预臭氧的浓度为2mg/L，混凝沉淀工艺中混凝剂为聚合硫酸铝，投加量为为30Kg/kt原水，沉淀池型式为斜板沉淀池，砂滤工艺中砂滤池的层托粒径为3mm，砂滤池滤料的粒径为0.8mm，砂滤池出水SDI15为≤5；
砂滤池出水投加阻垢剂聚丙烯酸，阻垢剂投加量为0.25ppm，投加点位于砂滤池出水口或者超亲水纳米纤维可反洗保安过滤系统进水口；
(2)对常规处理出水进行超亲水纳米纤维可反洗保安过滤系统预处理。
超亲水纳米纤维可反洗保安过滤系统由50支超亲水纳米纤维可反洗滤芯集成，单支超亲水纳米纤维滤芯的设计通量为160LMH，有效孔径为3μm，最大压降为0.1MPa，最大截污压差为0.2MPa，单支滤芯水反洗水量为0.4m3/(h·支)，单支滤芯气反洗水量为3m3/(h·支)，单支滤芯气反洗水、气压力为2bar，单支滤芯的使用寿命不低于2年或反洗次数不低于200次，单支滤芯质保期内化学清洗后的运行压差＜0.25MPa；可反洗保安过滤系统的产水量≤65m3/(h·套)，单套压力罐式微滤过滤系统的化学清洗周期不低于15天，过滤系统的运行压差超标时或达到设定运行时间后可采用气体辅助反洗(增加气洗、反洗等规格参数)，过滤系统出水的SDI15≤4.5；
(3)对可反洗保安过滤系统出水进行紫外-正冲耦合工艺处理。
紫外-正冲耦合工艺由紫外线杀菌设备与纳滤系统正冲耦合而成，设置于纳滤系统进水口，其中紫外线杀菌设备正常工作能够稳定测得的紫外线强度为12000(μW·s/cm2)，紫外线杀菌设备连续工作时间为36小时，工作频率为3天一次；纳滤系统进水正冲的频率为24小时一次，正冲水量为进水量的2倍，每次正冲时间为30s。
(4)对紫外-正冲耦合工艺出水进行纳滤。
对步骤(4)出水，可以达到并高于水按照上海市《生活饮用水水质标准》(DB31/T1091-2018)。
实施例3
本实施例以地表原水进行净化处理为例进行说明，地表原水的为IV类水质，处理的具体步骤为：
(1)对地表原水进行预臭氧+混凝沉淀+砂滤常规处理。
预臭氧的浓度为2.8mg/L，混凝沉淀工艺中混凝剂为聚合硫酸铝，投加量为为21Kg/kt原水，沉淀池型式为斜板沉淀池，砂滤工艺中砂滤池的层托粒径为4mm，砂滤池滤料的粒径为1.2mm，砂滤池出水SDI15为≤5；
砂滤池出水投加阻垢剂聚丙烯酸，阻垢剂投加量为0.12ppm，投加点位于砂滤池出水口或者超亲水纳米纤维可反洗保安过滤系统进水口；
(2)对常规处理出水进行超亲水纳米纤维可反洗保安过滤系统预处理。
超亲水纳米纤维可反洗保安过滤系统由50支超亲水纳米纤维可反洗滤芯集成，单支超亲水纳米纤维滤芯的设计通量为250LMH，有效孔径为1μm，最大压降为0.1MPa，最大截污压差为0.23MPa，单支滤芯水反洗水量为0.7m3/(h·支)，单支滤芯气反洗水量为5m3/(h·支)，单支滤芯气反洗水、气压力为2bar，单支滤芯的使用寿命不低于2年或反洗次数不低于200次，单支滤芯质保期内化学清洗后的运行压差＜0.25MPa；可反洗保安过滤系统的产水量≤65m3/(h·套)，单套压力罐式微滤过滤系统的化学清洗周期不低于15天，过滤系统的运行压差超标时或达到设定运行时间后可采用气体辅助反洗(增加气洗、反洗等规格参数)，过滤系统出水的SDI15≤4.5；
(3)对可反洗保安过滤系统出水进行紫外-正冲耦合工艺处理。
紫外-正冲耦合工艺由紫外线杀菌设备与纳滤系统正冲耦合而成，设置于纳滤系统进水口，其中紫外线杀菌设备正常工作能够稳定测得的紫外线强度为11000(μW·s/cm2)，紫外线杀菌设备连续工作时间为48小时，工作频率为5天一次；纳滤系统进水正冲的频率为6小时一次，正冲水量为进水量的2倍，每次正冲时间为30s。
(4)对紫外-正冲耦合工艺出水进行纳滤。
对步骤(4)出水，可以达到并高于水按照上海市《生活饮用水水质标准》(DB31/T1091-2018)。
本实用新型可以有效缓解纳滤系统运行过程中的微生物污染、避免杀菌剂投加导致的纳滤系统出水新增抗生素(异噻唑啉酮)污染风险，确保常规+纳滤工程系统稳定运行。与常规杀菌剂缓解纳滤膜微生物污染方式相比，本实用新型紫外-正冲耦合工艺使得纳滤系统化学清洗周期由2-3月延长至3.5-4.5月，紫外-正冲耦合工艺使得纳滤系统运行(含化学清洗)的药耗下降15％-25％。
因此，本申请方法与装置，可以用于缓解常规+纳滤工艺系统运行过程中的微生物污染。与投加常规杀菌剂以缓解纳滤膜微生物污染方式相比，本申请紫外-正冲耦合工艺不但可避免杀菌剂投加、不影响阻垢剂阻垢效能发挥，还可有效缓解微生物污染、降低纳滤系统运行药耗、延长纳滤系统化学清洗周期，，有效降低了纳滤系统运行药耗成本，为常规+纳滤工艺系统稳定运行、水质稳定达标保驾护航。
最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本实用新型的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种紫外-正冲耦合水处理装置，其特征在于，包括：原水预处理设备、原水预处理设备下游的反洗保安过滤系统、以及可反洗保安过滤系统下游的纳滤系统；其中，在纳滤系统入水口，设有紫外消毒与纳滤正冲耦合系统。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述原水预处理设备包括臭氧发生器或臭氧处理设备、用于混凝沉淀的沉淀池、砂滤池中的一种或几种。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，沉淀池型式为斜板沉淀池。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，砂滤池的层托粒径为2-4mm，砂滤滤料的粒径为0.8-1.2mm。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在进入可反洗保安过滤系统之前设有除垢剂添加点。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，阻垢剂投加点位于砂滤池出水口或者可反洗保安过滤系统进水口。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，可反洗保安过滤系统的过滤介质由50-55支超亲水纳米纤维可反洗滤芯集成。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，单支超亲水纳米纤维可反洗滤芯的设计通量为150-250LMH，有效孔径为1-3μm。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述紫外消毒与纳滤正冲耦合系统，是集合紫外消毒设备与正冲进水设备的系统，并使得紫外杀菌与正冲进水交替运行。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，紫外线杀菌设备工作时能够稳定测得的紫外线强度范围为9500-12000μW·s/cm2。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202222018940.6U CN218371997U (zh) | 2022-08-02 | 2022-08-02 | 一种紫外-正冲耦合水处理装置 |
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| CN218371997U true CN218371997U (zh) | 2023-01-24 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115259497A (zh) * | 2022-08-02 | 2022-11-01 | 上海城市水资源开发利用国家工程中心有限公司 | 一种紫外-正冲耦合水处理方法及装置 |
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2022
- 2022-08-02 CN CN202222018940.6U patent/CN218371997U/zh active Active
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| CN115259497A (zh) * | 2022-08-02 | 2022-11-01 | 上海城市水资源开发利用国家工程中心有限公司 | 一种紫外-正冲耦合水处理方法及装置 |
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