[发明专利]用于饮用水深度处理的组合工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种饮用水深度处理的工艺，能够有效去除饮用水中的天然有机物，从而减少消毒时副产物的产生量，属于饮用水处理技术领域。

技术背景

随着人们生活水平的提高，对饮用水水质要求也逐渐提高，原有的饮用水工艺已经不能满足人们的健康要求，消毒副产物量必须要加以控制。地表水中的天然有机物是消毒副产物的主要前体物质，需要采用合适的方法去除。

地表水中天然有机物(NOM)主要是指动、植物在自然循环过程中经分解所产生的大分子有机物。作为饮用水水源，地表水中天然有机物具有较大的危害：天然有机物能够吸附在胶体和悬浮物的表面使系统稳定，干扰对水中其它污染物的去除，增加水处理成本；天然有机物会引起水的色度和味道的变化；没有被去除的天然有机污染物进入管网后，为管壁上附着的微生物和细菌提供营养，加速管网系统的腐蚀和微生物再生长；最重要的是，NOM是氯化消毒副产物的前体物，使水中的致突变物质含量增加。因此，NOM的去除成为目前水处理界的热点之一，对于提高给水水质以及保障人民健康具有重要的意义。

目前天然有机物的去除方法主要有强化混凝、颗粒活性炭吸附、膜过滤等。

天然有机物大部分是水溶性腐殖质，包括腐植酸和富里酸，用凝聚方法处理的去除率很低。现有的传统水处理工艺对天然有机物的去除效率一般为20％～50％，出水中有机物含量仍然很高。强化混凝能够有效提高水溶性腐殖质的去除率。Christian等人在研究强化混凝对水中天然有机物的去除数据表明：同传统处理工艺相比，强化混凝对溶解性有机碳(DOC)的去除率提高了32％，对可生物降解的溶解性有机碳(BDOC)的去除率提高20％。对DOC和腐植酸浓度高的原水，强化混凝是去除天然有机物的一种有效和经济的方法。但该方法对腐殖质的去除率一般低于60％，对非腐殖质的亲水性有机物的去除效果较差。

活性炭是用于去除地表水中的天然有机物的一个良好方法。DOC的去除率平均为8～48％，三卤甲烷生成能力的去除率在29～56％。但现有研究表明，活性炭去除氯化致突变物质前体物的效果不稳定，对低分子极性强的有机物和大分子有机物不能吸附。实际中，活性炭吸附一般和其它工艺组合使用去除天然有机物，如和臭氧以及生物处理联合使用，也经常采用强化混凝作为活性碳吸附的预处理工艺。但上述工艺均存在去除率不高，对小分子有机物效果差等缺点。

由于膜分离技术节能环保、操作简便、设备简单等特点，使得该行业得到了迅速发展，并已获得广泛应用。膜分离技术可以有效地去除水体中的天然有机物，减少消毒副产物的产生。膜过滤对天然有机物的去除主要取决于天然有机物和膜孔径之间的尺寸相对大小、静电斥力和有机物颗粒的亲水性或憎水性。美国加利福尼亚州和加拿大所进行的用超滤膜和纳滤膜去除天然有机物的实验结果证明，超滤膜对TOC去除率在22％以下，而用纳滤膜对TOC的去除率为55～83％，纳滤膜对天然有机物的去除率较高。但大分子量的有机物，用纳滤可能引起膜的快速污染、压力升高等操作问题，而超滤膜虽然去除效果较差，但污染情况要轻，因此，采用纳滤还是超滤去除NOM需要综合考虑。实践表明，天然有机物会对膜造成污染从而大大降低了膜的分离能力。如何选择合适的膜以减少膜污染的发生，使得膜能够稳定地运行并延长膜的清洗周期，这具有重要的应用意义。

鉴于上述三种处理工艺的缺点，本专利提出吸附-混凝-超滤组合工艺来去除地表水中NOM，即采用吸附剂吸附NOM的同时加入少量高分子的混凝剂，将污染物吸附到吸附剂和混凝剂表面，形成大于超滤膜孔径尺寸的团聚微粒，并采用超滤膜去除团聚的污染微粒。该微粒在超滤膜表面形成一层孔径较小的凝胶层而继续吸附截留NOM，增加截留率。大于超滤膜孔径的微粒截留在膜表面上，使大部分污染物截留在膜表面的凝胶层内，超滤膜孔内的污染减轻，采用正冲或反冲方法进行水力清洗时很容易将凝胶层洗去。该组合工艺能够增加NOM的去除率，而且使超滤膜更易清洗，降低超滤膜的操作费用。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效去除饮用水中天然有机物的组合工艺。

本发明采用下述技术方案来实现的。

一种高效去除地表水中天然有机物的组合工艺，包括吸附、混凝和超滤过程。包括以下几个步骤：

(1)吸附：采用吸附剂对原水进行吸附，根据使用的吸附剂和吸附去除情况进行过滤或不过滤直接进行下一过程；

(2)混凝：向已经吸附的原水中加入混凝剂进行混凝，使吸附微粒长大，然后进行微滤或直接用于下一过程；

(3)超滤：采用超滤膜对上述过程的出水进行超滤过程，去除吸附剂和混凝剂，并定期进行清洗，包括物理清洗和化学清洗。

其中：