[发明专利]一种光声电耦合能场多级氧化-膜分离协同水处理系统及工艺

说明书

技术领域

本发明属于给水处理技术领域，主要涉及饮用水处理，具体涉及一种通过光声电耦合能场多级氧化-膜分离协同水处理系统及工艺，尤其适用于处理微污染苦咸水。

背景技术

目前，我国面临水质型缺水与水量型缺水双重困局。饮用水源微污染问题日益严重，微污染水源水中的溶解性有机污染物在常规处理工艺条件下很难去除，探寻一种安全高效的微污染水处理技术是有望解决水质型缺水的有效途径；同时，淡水资源短缺也是亟待解决的问题之一，因此，利用苦咸水淡化等非常规水资源开发利用技术，解决淡水资源短缺，提供安全、可靠、卫生的生产、生活用水，是缓解水量型缺水的有效办法。苦咸水一般为地下水，但在西北干旱、半干旱地区内陆河流下游及黄河流域等区域，苦咸水多为地表水，并且由于地理环境、气候条件、地质构造、积盐作用及污染物排放等综合因素，使这些区域地表水体中部分水质指标超过《地表水环境质量标准》Ⅲ类水体标准，表现为有机物综合指标值较高、氨氮浓度较高，水体成分复杂含有悬浮颗粒物、胶体物质、藻类、有机物和细菌等微生物的特点。所以这些区域内苦咸水多为受面源污染导致氟离子、COD_Mn、氨氮及浊度等水质指标超标的苦咸水，也就是微污染苦咸水。

目前，国内外微污染水的处理工艺主要有四大类，分别是强化常规处理、预处理、深度处理和联用技术。强化常规处理工艺主要包括强化混凝、沉淀和强化过滤三种技术，虽然能提高水中天然有机污染物的去除效果，但是需要多投加混凝剂等药剂，导致增加药剂费用和污泥处理费用，在运行管理过程中也存在许多技术难点。预处理工艺主要包括生物预处理和化学氧化预处理等。虽然能去除传统工艺难以去除的有机物，减少水处理中耗氯量，提高出水水质，但也有其负面影响，如化学预氧化可能使得最终出水的致突变性增加。深度处理工艺包括吸附处理、光催化氧化、膜技术等。吸附处理技术中，活性炭作为最常用的吸附剂，可有效去除水中溶解性有机碳等污染物，在国内外净水处理工艺中得到广泛应用。光催化氧化技术具有极强的氧化能力，可使有机物完全矿化，对水中的酚类、氯化有机物等都有良好的去除效果，但是光催化剂不便回收，导致使用受限。膜分离技术包括微滤、超滤、纳滤和反渗透等，它具有分离系数大、适用范围广、装置简单、占地面积小、自动化程度高等特点，能有效去除水中的臭味、色度、消毒副产物的前体物、微生物、病毒等污染物。臭氧活性炭工艺将臭氧的强氧化性和活性炭的吸附性相结合，是微污染水处理典型的联用技术。水中大分子有机物可被臭氧氧化成小分子有机物，提高了有机物的可生化性，并且更易于被后续活性炭单元吸附去除。

目前，国内外采用的苦咸水淡化途径和方法主要是以电渗析、反渗透、纳滤为核心的脱盐工艺。电渗析过程工艺简单,除盐率高,操作方便,但是水回收率低,而且对不带电荷的物质如有机物、胶体、细菌、悬浮物等无脱除能力,这使其在苦咸水淡化工程中的应用受到局限。反渗透咸水淡化技术适用范围广、出水水质安全，但存在预处理要求苛刻、预处理要求严格,系统庞杂,产生的浓水的较难处理，在去除盐分的同时，也去除了对人体有益的元素。纳滤膜截留性能位于超滤膜与反渗透膜之间，基于纳滤膜的孔径及荷电性，其在分离过程具有特殊的离子选择性，能够截留超滤膜所不能截留的小分子有机物，又能够部分透过对人体有益的离子。由于纳滤膜孔径较小，膜上很容易产生沉积，过度沉积产生膜污染，影响膜的使用寿命和处理效果，如果对纳滤过程的污染问题能有很好的解决技术,纳滤膜过程的应用前景将会更加广阔。