申请日2007.04.03
公开(公告)日2008.10.08
IPC分类号C02F9/08; C02F1/44; C02F1/52
摘要
本发明提供一种膜法饮用水处理设备以及处理方法。根据本发明的处理设备，一种膜法饮用水处理设备，包括：预处理单元、混凝池、膜分离池;预处理单元中设置粗格栅及Y型管道过滤器等，对原水进行预处理，以防原水中杂质堵塞进水泵及进水水表;混凝池为机械混凝池，对原水进行混凝;膜分离池，采用帘式膜组件结构，对原水进行过滤。原水经过预处理单元，投放混凝剂后进入混凝池，混凝处理后的水经过帘式膜组件的组件进行处理。本发明采用混凝与膜过滤组合的方式处理微污染地表水，可以完全阻止细菌的通过，所以可将处理水中的各种悬浮颗粒、细菌、藻类、COD及有机物均得到有效的去除，保证了出水悬浮物接近零的优良出水水质。
権利要求書
1. 一种膜法饮用水处理设备，其特征在于，包括：
预处理单元、混凝池、膜分离池;
预处理单元中设置粗格栅及Y型管道过滤器等，对原水进行预处理，以 防原水中杂质堵塞进水泵及进水水表;
混凝池为机械混凝池，对原水进行混凝;
膜分离池，采用帘式膜组件结构，对原水进行过滤。
2. 根据权利要求1所述的膜法饮用水处理设备，其特征在于：
还设置有管式静态混合器作为混合设备。
3. 根据权利要求1所述的膜法饮用水处理设备，其特征在于：
混凝池分为4格，分格隔墙上过水孔道上下交错布置，其中前3格设置 垂直轴机械搅拌装置，转速逐渐减缓，最后一格为缓冲区。
4. 根据权利要求1所述的膜法饮用水处理设备，其特征在于：
膜组件采用聚偏氟乙烯中空纤维膜材料，膜孔径为0.22μm;
膜池第一阶段平均设计通量为13.4L/m2·h，瞬时设计通量为16.7 L/m2·h，单个组件高1.5m，面积20m2。
5. 根据权利要求2所述的膜法饮用水处理设备，其特征在于：
静态管道混合器之前设置有投加装置，采用FeCl3作为混凝剂。
6. 根据权利要求5所述的膜法饮用水处理设备，其特征在于：
混凝之前设置预氯化装置，次氯酸钠投加点与混凝剂三氯化铁投加点位 置相同，均放置在静态管道混合器之前，采用计量泵投加;膜分离池设置粉 末活性炭投加装置。
7. 根据权利要求1所述的膜法饮用水处理设备，其特征在于：
膜分离池中设置曝气装置，膜分离池设计气水比为15∶1;曝气管路上 安装气体流量计，控制膜分离池实际曝气量，曝气强度为气水比为10∶1～20∶ 1。
8. 一种膜法饮用水处理方法，其特征在于：
原水经过预处理单元，投放混凝剂后进入混凝池，混凝处理后的水经过 帘式膜组件的组件进行处理。
9. 根据根据权利要求8所述的膜法饮用水处理方法，其特征在于：
混凝池分为4格，混凝池总停留时间为20.7min，其中前3格混凝区停 留时间共15.5min，最后一格缓冲区停留时间5.2min。
10. 根据根据权利要求8所述的膜法饮用水处理方法，其特征在于：
膜池第一阶段平均设计通量为13.4L/m2·h，瞬时设计通量为16.7 L/m2·h，单个组件高1.5m，面积20m2;
膜池停留时间36min，采用间歇出水的工作方式，每10.0min作为一 个工作循环，其中：8.0min出水，2.0min空曝;
每日工作时间为23h，空置1.0h。其中空置的1.0h用于混合液静 置沉淀、排泥和曝气清洗膜组件;
排泥时间可以为1-7天排一次泥。
说明书
膜法饮用水处理工艺方法与设备
技术领域
本发明涉及一种水处理工艺及其设备。
背景技术
水资源问题是21世纪我国社会可持续性发展最突出的问题之一。全球可 利用的淡水总量不足世界总储水量的1%。目前，自然环境中的许多淡水水源 包括地下水、江河水、湖泊及水库水等都不同程度受到工业废水、生活污水 及其它各种人为的污染，使水的色、臭、味变化较大，有害或有毒物质易进 入水体。不少有机物对人体有急性或慢性、直接或间接的毒害作用，其中包 括致癌、致畸和致突变作用。据统计，我国七大江河和内陆河的110个重点 河段符合《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)I、II类的仅占32%，III类 的占29%，属于IV、V类的占39%。有82%的江、河、湖泊受到污染，92%的城 市面临水污染的威胁。水源污染给人类健康带来了严重威胁。解决的办法一 是保护水源，控制污染;二是强化水处理工艺。
建设部出台的《城市供水质标准》(CJ/T206-2005)已接近国际水质标准， 于2005年6月1日开始实施。其要求检测的项目越来越多，规定的限值越来 越严格。新的水质标准的要求，给现有水厂的运行和技术改造提出了新的课 题。因此当前城市供水行业面临的首要问题是如何提高出水水质，以满足用 户需求和水质标准提高的要求。
饮用水中的主要风险还是微生物指标，对微生物的人体健康风险应给予 高度重视，其中隐孢子虫、贾第虫、军团菌、病毒等指标在WHO、EC以及许 多国家水质标准中并不常见，但在美国等少数发达国家已成为重要的控制项 目。美国把浊度列入微生物学指标，从浊度数值的规定也从现在的0.5NTU(95% 合格率)降低到0.3NTU(2002年执行)，这主要是从控制微生物风险来考虑， 而不仅仅是感官性状。
对消毒剂与消毒副产物愈来愈重视，世界卫生组织针对可能使用的不同 消毒剂列出了包括消毒剂与消毒副产物共30项指标。美国在2001年3月颁 布水质标准中，要求自2002年1月起，饮用水中的总三卤甲烷浓度由0.1mg/L 降为0.08mg/L，并增加了卤乙酸的浓度不超过0.06mg/L的规定。
传统的水处理运行工艺已显得力不从心。主要缺陷表现在：不能有效去 除各种有机物，CODMn去除率不高;且氯化消毒产生的多种有机卤化物，比其 先质毒性更大，为了改进混凝，提高滤池效率，保证杀菌效果的就多点投氯， 为氯与水中的有机物(如富里酸、腐植酸)反应生成THMs等消毒副产物创造 了条件;对一些原虫的去除不能达标;占地面积大，设备复杂，运行维护比 较麻烦等。
而膜分离及其集成技术(与其它工艺如生化处理、活性炭吸附、混凝 等相结合)因其去除污染物效果好、范围广，并且具有占地面积小、出水 水质稳定和自动化水平高等优点在饮用水处理领域得到了广泛的关注与研 究。特别是近年来随着制膜方法的进步，膜质量的提高及制造成本的降低， 以膜分离技术为主体的净水技术日益显示出其广阔的应用前景。
膜分离技术引入到水处理领域，形成了全新的水处理方法，而它与其他 技术的结合更对水处理技术的发展产生深远的影响。在饮用水处理中几种常 见的膜组合工艺有：膜生物反应器(MBR)、膜混凝反应器(MCR)、活性炭吸 附-膜分离组合、臭氧氧化-膜分离组合工艺等。其中膜混凝反应器用膜分 离取代了传统工艺中的沉淀、过滤和消毒单元，是膜分离技术与混凝反应的 有机结合。混凝反应可使大分子量有机物被混凝剂吸附，形成大而密实的矾 花，膜分离作为固液分离单元，可保证出水的浊度和细菌总数达标。它们的 结合在简化了处理工艺的同时，更能保证优质而稳定的出水水质。而且具有 占地面积小、出水水质稳定和自动化程度高等优点
近几年来膜技术有很大进步，微滤和常规净水工艺的成本已相对接近。 膜分离及其与其它工艺(生化处理、活性炭吸附、混凝等)相结合可以去除 水中的多种污染物，而且成为降低饮用水处理中出现的消毒副产物 (Disinfection By-products，DBPs)的有效手段，因而被大规模用于饮用 水的制备，在欧美等发达国家得到了广泛应用。
1987年，在美国科罗拉多州的Keystone诞生了世界上第一座微滤水厂， 处理能力为105m3/d，采用孔径为0.2μm的聚丙烯中空纤维膜;1988年在 法国的Amoncourt建成第二座膜分离水厂，此后膜分离水厂在全球得到了推 广。
与传统的自来水处理工艺相比，膜处理技术具有以下的特点：
(1)高通量：采用中空纤维膜组件，与其他形式膜组件比较，具有更高 的有效膜面积。
(2)高出水水质：对原水水质要求低，产水水质高;
(3)膜寿命：较轻的膜污染以及低压的运行条件可减少对膜的损害，增 长膜寿命;
(4)减小土建及占地：设备方便改造，不需另外加土建，减少占地;
(5)节省药剂费，由于膜系统对微生物构成有效屏障，因此无须连续加消 毒剂，节省了药剂费和由此而产生的卤化物副产品，提高水的饮用安全性。
(6)安装维护：装置牢固，安全可靠，价格低廉和容易维护，且膜的安装 和更换方便;
(7)自控操作：系统高度自动化，操作简单，运行成本低。
但是，为了满足日益提高的水处理技术要求，仍然需要研究开发高效、 经济、易于推广的微污染原水处理技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、容易控制、出水质量优良的水处理 方法以及设备。
一种膜法饮用水处理设备，其特征在于，包括：
预处理单元、混凝池、膜分离池;
预处理单元中设置粗格栅及Y型管道过滤器等，对原水进行预处理，以 防原水中杂质堵塞进水泵及进水水表;
混凝池为机械混凝池，对原水进行混凝;
膜分离池，采用帘式膜组件结构，对原水进行过滤。
本发明的膜法饮用水处理设备还设置有管式静态混合器作为混合设备。
另外，上述混凝池分为4格，分格隔墙上过水孔道上下交错布置，其中 前3格设置垂直轴机械搅拌装置，转速逐渐减缓，最后一格为缓冲区。
另外，膜组件采用聚偏氟乙烯中空纤维膜材料，膜孔径为0.22μm;膜 池第一阶段平均设计通量为13.4L/m2·h，瞬时设计通量为16.7L/m2·h，单 个组件高1.5m，面积20m2。
另外，静态管道混合器之前设置有投加装置，采用FeCl3作为混凝剂。
混凝之前设置预氯化装置，次氯酸钠投加点与混凝剂三氯化铁投加点位 置相同，均放置在静态管道混合器之前，采用计量泵投加;膜分离池设置粉 末活性炭投加装置。
另外，膜分离池中设置曝气装置，膜分离池设计气水比为15∶1;曝气 管路上安装气体流量计，控制膜分离池实际曝气量。
本发明另外提供一种膜法饮用水处理方法，其特征在于：原水经过预处 理单元，投放混凝剂后进入混凝池，混凝处理后的水经过帘式膜组件的组件 进行处理。
另外，混凝池分为4格，混凝池总停留时间为20.7min，其中前3格混 凝区停留时间共15.5min，最后一格缓冲区停留时间5.2min。
另外，膜池第一阶段平均设计通量为13.4L/m2·h，瞬时设计通量为16.7 L/m2·h，单个组件高1.5m，面积20m2;膜池停留时间36min，采用间歇出水 的工作方式，每10.0min作为一个工作循环，其中：8.0min出水，2.0min 空曝;每日工作时间为23h，空置1.0h。其中空置的1.0h用于混合液静 置沉淀、排泥和曝气清洗膜组件;排泥时间可以为1-7天排一次泥。
本发明采用混凝与膜过滤组合的方式处理微污染地表水。其中，膜系统 以中空纤维帘式膜组件为中心处理单元，配以自清洗单元、加药单元、自控 单元、管路和阀门等，形成自动操作系统。由于中空纤维膜的孔径可以完全 阻止细菌的通过，所以可将处理水中的各种悬浮颗粒、细菌、藻类、COD及有 机物均得到有效的去除，保证了出水悬浮物接近零的优良出水水质。
其中膜分离取代了传统工艺中的沉淀、过滤和消毒单元，是膜分离技术与 混凝反应的有机结合，工艺流程简单，停留时间短，设备紧凑、运行管理方 便。混凝反应可使大分子量有机物被混凝剂吸附，形成大而密实的矾花，膜 分离作为固液分离单元，可保证出水的浊度和细菌总数达标。另外可以根据 原水水质及运行状况选择在膜分离池中投加粉末活性炭以强化处理效果。它 们的结合在简化了处理工艺的同时，更能保证优质而稳定的出水水质。
本发明由于采用浸没式膜过滤，混凝停留时间延长，可以减少膜前混凝 反应时间，从而减小混凝反应池体积。同时，混凝停留时间延长，可以充分 发挥混凝剂效用，而且膜过滤精度远高于传统沙滤，可以去除更多的水体有 机物，因此可以显著减少混凝剂的投加量。与现有的柱式膜相比，水体搅动 小，不易造成絮体破碎，一方面COD去除效果好，另一方面，产生的膜污染 程度低。
由于采用膜分离方法可以完全去除水体中的各种微生物细菌，只需少量 投加杀菌剂以控制膜表面的有机污染，因此无须大量投加杀菌剂，在降低投 药成本的同时，减少了水体中消毒副产物的生成。
