申请日2013.05.16
公开(公告)日2013.12.18
IPC分类号C02F9/04; C02F101/30; C02F1/44
摘要
本实用新型公开了一种化学氧化-纳滤膜集成去除有机锡和无机锡的水处理装置，包括化学氧化系统，所述化学氧化系统中设有氧化剂供给系统、氧化剂接触器以及尾气收集/消除装置，所述化学氧化系统的进水口构成水处理装置的进水口，其特征在于：设有纳滤膜分离系统，化学氧化装置的出水口与纳滤膜分离系统的进水口连接，纳滤膜分离系统的出水口构成水处理装置的出水口，各连接管路处分别设有阀门。本实用新型有机地集成化学氧化和膜分离的运行模式，对含有机锡化合物的原水能快速方便地得到化学降解有机锡化合物、纳滤膜截留水体中有机锡及其氧化降解产物等污染物的结果，具有适用性更广、运行条件更易控制、去除有机锡化合物效率更高等的显著优点。
权利要求书
1. 一种化学氧化-纳滤膜集成去除有机锡和无机锡的水处理装置，包括化学氧化系统，所述化学氧化系统中设有氧化剂供给系统、氧化剂接触器以及尾气收集/消除装置，所述化学氧化系统的进水口构成水处理装置的进水口，其特征在于：设有纳滤膜分离系统，化学氧化装置的出水口与纳滤膜分离系统的进水口连接，纳滤膜分离系统的出水口构成水处理装置的出水口，各连接管路处分别设有阀门。
2. 根据权利要求1所述的化学氧化-纳滤膜集成去除有机锡和无机锡的水处理装置，其特征在于：所述纳滤膜分离系统设有供压泵、两个纳滤膜组件，由化学氧化系统处理后的水经供压泵加压后进入纳滤膜组件，滤出水经阀门连接至出水口，处理后的浓水由浓水排出口排出。
3. 根据权利要求2所述的化学氧化-纳滤膜集成去除有机锡和无机锡的水处理装置，其特征在于：所述两个纳滤膜组件并联连接。
4. 根据权利要求2所述的化学氧化-纳滤膜集成去除有机锡和无机锡的水处理装置，其特征在于：所述两个纳滤膜组件串联连接。
5. 根据权利要求2所述的化学氧化-纳滤膜集成去除有机锡和无机锡的水处理装置，其特征在于：所述供压泵的进水管路上设有第一阀门，供压泵的进水管路和出水管路间经第二阀门连接。
6. 根据权利要求2所述的化学氧化-纳滤膜集成去除有机锡和无机锡的水处理装置，其特征在于：所述两个纳滤膜组件分别为第一纳滤膜组件和第二纳滤膜组件，供压泵的出水管路经第三阀门连接第一纳滤膜组件的进水口，供压泵的出口经第四阀门连接第二纳滤膜组件的进水口，第一纳滤膜组件的浓水出口经第六阀门连接至第二纳滤膜组件的进水口，第一纳滤膜组件的浓水出口经第五阀门连接浓水排出口，第二纳滤膜组件的浓水出口经第七阀门连接浓水排出口。
说明书
化学氧化-纳滤膜集成去除有机锡和无机锡的水处理装置
技术领域
本实用新型涉及一种水处理装置，具体涉及一种应用化学氧化法与膜分离法的装置，特别是采用化学氧化降解-纳滤膜分离集成去除水中有机锡和无机锡的装置。
背景技术
有机锡化合物(RnSn(4-n)+，其中n≤4，R为烷基或芳香基取代基)在工农业上被广泛用于PVC稳定剂、各种杀虫剂、除草剂、纺织品防霉剂以及海洋船只防污涂料等。其中用于船只防污染涂料和杀虫剂的三丁基锡(TBT)和三苯基锡(TPT)，是迄今为止通过人为活动引入水环境中最毒的化学物质之一。水中有机锡污染物的低浓度、高毒性、亲脂性、难降解等特性，以及其存在的生物累积效应，目前已被认为环境内分泌干扰物，对生态环境的危害极其严重。国际航运组织(IMO)通过决议，要求从2003年1月1日起在全球范围内禁止在船舶上涂用三丁基锡(TBT)等有机锡类化合物的油漆。但由于有机锡在海洋环境中的长期残留，即使在停止使用相当长时间后，海水和底泥中仍会存在有机锡污染物。
我国有机锡的年使用量高达7500t。《中国给水排水》[20(7), 2004]的研究表明，我国沿海和内陆水域地区的采样点无一例外地存在着有机锡的污染情况。通过对我国北方一些城市的给水厂的调查显示，传统的给水处理工艺只能去除一丁基锡(MBT)和二丁基锡(DBT)，而对TBT和TPT等有机锡化合物基本没有去除效果。显然，常规水处理工艺中的混凝、沉淀和过滤单元，对降低水中有机锡污染物尚无明显的效果。
水体中大多数有机锡化合物的存在形式是带电水合阳离子RxSn(H2O)(4-x)(4-x)+。迄今，能去除水中有机锡污染物的可能方法有：
光降解。有机锡化合物Sn-C键的平均键能为190~220 kJ/mol，在290 nm的UV区有最大的分子吸收。(CH) Sn 发生光解反应需要的能量为370 id/mol。尽管有机锡在环境条件下的光化学反应已有不少报道，但是在太阳光照射下，TBT在水中发生光解反应的光解速率太慢。
生物降解。水体中生物如微藻类(Chlorelella vulgaris和Chlorella sp.)对有机锡特别是TBT，具有很强的耐受力。藻类细胞壁在最初2天内能吸收水中40%的TBT，并进一步将其降解，但要完全降解水中的有机锡，则需几个月的周期。
化学降解。Sn-C键在酸、碱或氧化剂的作用下存在断裂的可能，但由于在水环境中其浓度极低，降解速度是十分缓慢的，且有机锡在空气中相当稳定，更不易被氧化成水合阳离子态。
以臭氧为主的高级氧化技术已广泛应用在水处理深度工艺中。化学氧化法处理水体中的有机锡污染物的降解途径一般为：
R4Sn R3Sn+R2Sn2+RSn3+Sn4+ (1-1)
由式1-1知，有机锡化合物(R4Sn)随着有机锡氧化效率提高，通过脱烷基作用生成毒性较小、荷电较高的有机锡，最终生成荷Ⅳ价无机锡离子(Sn4+)。然而，有机锡氧化过程的中间产物是极其复杂的，除了无机锡、自身脱烷基醛及酮的产物外，可能会生成一些更难以降解的有机锡化合物。这些残余有机锡还有可能再次对水中生物及人类产生危害。
由于自然水体中有机锡污染物的浓度很低，采用化学氧化时不能将水中有机锡完全去除，因此，化学氧化法处理污染水难以保证出水中的有机锡浓度达标。
膜分离是一种去除水中污染物的物理分离技术。纳滤(NF)膜分离的典型特征是，对不同价态离子的或多种小分子量的水溶液能够实现特定目的的分离。NF对单价离子的盐分以及分子量小于150的非解离有机物的截留率低，对二价和多价离子以及分子量大于300的非解离有机物的截留率高。因此，直接采用膜分离技术难以有效去除锡污染物。
发明内容
针对现有技术中采用光降解、生物降解或化学降解等单一水处理方法去除饮用水和废水中的有机锡污染物时，处理效果较差及出水水质难以达标的问题，本实用新型的目的是提供一种常规水处理方法与膜分离工艺过程的集成的水处理装置，以提高水体除锡效率，增加用水 安全性。
为达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案是：一种化学氧化-纳滤膜集成去除有机锡和无机锡的水处理装置，包括化学氧化系统，所述化学氧化系统中设有氧化剂供给系统、氧化剂接触器以及尾气收集/消除装置，所述化学氧化系统的进水口构成水处理装置的进水口，设有纳滤膜分离系统，化学氧化装置的出水口与纳滤膜分离系统的进水口连接，纳滤膜分离系统的出水口构成水处理装置的出水口，各连接管路处分别设有阀门。
上述技术方案中，化学氧化系统为现有技术，通常，在氧化剂接触器中设有搅拌器;氧化剂供给系统设有臭氧发生器，或者，设有高铁酸盐、高锰酸盐或芬顿试剂的化学溶液储罐;化学氧化系统在它的进水口的上游与经混凝池、沉淀池、过滤池处理的出水管干路连接。
进一步的技术方案，所述纳滤膜分离系统设有供压泵、两个纳滤膜组件，由化学氧化系统处理后的水经供压泵加压后进入纳滤膜组件，滤出水经阀门连接至出水口，处理后的浓水由浓水排出口排出。
上述技术方案中，所述两个纳滤膜组件并联连接。
或者，所述两个纳滤膜组件串联连接。
上述技术方案中，所述供压泵的进水管路上设有第一阀门，供压泵的进水管路和出水管路间经第二阀门连接。
优选的技术方案，所述两个纳滤膜组件分别为第一纳滤膜组件和第二纳滤膜组件，供压泵的出水管路经第三阀门连接第一纳滤膜组件的进水口，供压泵的出口经第四阀门连接第二纳滤膜组件的进水口，第一纳滤膜组件的浓水出口经第六阀门连接至第二纳滤膜组件的进水口，第一纳滤膜组件的浓水出口经第五阀门连接浓水排出口，第二纳滤膜组件的浓水出口经第七阀门连接浓水排出口。该方案可以灵活连接纳滤膜组件，当关闭第六阀门，打开第三、第四、第五、第七阀门时，两个纳滤膜组件之间构成并联连接状态;当关闭第四、第五阀门，打开第三、第六、第七阀门时，两个纳滤膜组件间构成串联连接状态。
由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：
本实用新型的化学氧化系统所提供的预氧化基于如臭氧、高铁酸盐、高锰酸盐和芬顿试剂等化学氧化剂能降解有机锡化合物的原理，膜分离系统基于压力驱动膜分离深度净化污染水的原理，巧妙地设计管、阀系统，灵活地组合不同功能的水处理系统，通过简单的工艺结构，有机地集成化学氧化和膜分离的运行模式，对含有机锡化合物的原水能快速方便地得到化学降解有机锡化合物、纳滤膜截留水体中有机锡及其氧化降解产物等污染物的结果，提高了水处理组合系统的成套性和科技含量，强化了或化学氧化或膜分离或两者组合的灵活性和可操作性，极大地减少了有机锡污染水的处理设备的投资费用和处理运行时间。在同等运行条件下，本实用新型与传统化学处理或膜分离装置相比，具有适用性更广、运行条件更易控制、去除有机锡化合物效率更高等的显著优点，可用作规模化批次处理量的实验设备，更可以用作大规模工业化处理有机锡化合物污染水的工艺设计及其成套化设备提供依据。
