申请日2009.11.10
公开(公告)日2011.05.11
IPC分类号C02F9/08; C02F1/32; C02F1/44; C02F9/14
摘要
本发明公开了一种用反渗透膜进行水处理的工艺方法和装置，该方法包括前处理、深度净化和消毒工序，前处理工序包括对源水进行超滤和/或过滤以及微滤处理，深度净化工序即反渗透处理，消毒工序即紫外杀菌、消毒。本发明在优化各种饮用水源的净化处理工艺的同时，也相应地选用了可保证其工艺实施效果良好的装置设备。与现有技术相比，本发明将活性炭过滤、双介质过滤、生物过滤和超滤、微滤等技术与反渗透技术相结合，针对各种饮用水源的具体情况，经过试验筛选出合理的前处理工艺，减小了反渗透膜工艺的处理压力，取得了良好的净化效果，使得经过前处理、反渗透以及紫外消毒的产品出水达到了优质饮用水或直饮水标准，有效地解决了当前农村饮用水所存在的问题。
权利要求书
1.用反渗透膜进行水处理的工艺方法，其特征在于：包括前处理、深度净化和消毒工序，前处理工序包括对源水进行超滤和/或过滤以及微滤处理，深度净化工序即反渗透处理，消毒工序即紫外杀菌、消毒。
2.根据权利要求1所述用反渗透膜进行水处理的工艺方法，其特征在于：所述的过滤为活性炭过滤、双介质过滤、生物过滤中的任意一种或两种。
3.根据权利要求1所述用反渗透膜进行水处理的工艺方法，其特征在于：源水为河水时，所述前处理工序为依次进行超滤和微滤处理;源水为井水时，所述前处理工序还包括离子交换过程，即前处理工序为依次进行超滤、活性炭过滤、离子交换和微滤处理;源水为小水厂出水时，所述前处理工序还包括离子交换过程，即前处理工序为依次进行双介质过滤、活性碳过滤、离子交换和微滤处理;源水为太湖水时，所述前处理工序还包括加氯消毒过程，即前处理工序为依次进行生物过滤、加氯消毒、超滤、活性炭过滤和微滤处理。
4.按权利要求1所述工艺方法用反渗透膜进行水处理的装置，包括压力泵(4)、超滤膜滤器(5)和/或过滤器、初滤水储水罐(9)、加压泵(10)、微滤膜滤器(11)、高压泵(15)、反渗透膜单元(16)、产品水储水罐(17)和紫外消毒器(19)，其特征在于：压力泵(4)、超滤膜滤器(5)或过滤器、初滤水储水罐(9)、加压泵(10)之间通过管道依次相连，加压泵(10)与微滤膜滤器(11)之间直接通过管道相连或者经过管道及过滤器相连，微滤膜滤器(11)、高压泵(15)、反渗透膜单元(16)、产品水储水罐(17)之间通过管道依次相连，紫外消毒器(19)设于产品水储水罐(17)中或者经过管道及出水泵(18)与产品水储水罐(17)相连。
5.根据权利要求4所述用反渗透膜进行水处理的装置，其特征在于：所述的过滤器为生物滤池(3)、双介质过滤器(6)、活性炭过滤器(7)中的一种或两种。
6.根据权利要求4所述用反渗透膜进行水处理的装置，其特征在于：对河水进行处理时的装置还包括源水泵(1)和源水储水罐(2)，即源水泵(1)、源水储水罐(2)、压力泵(4)、超滤膜滤器(5)、初滤水储水罐(9)、加压泵(10)、微滤膜滤器(11)、高压泵(15)、反渗透膜单元(16)、产品水储水罐(17)、出水泵(18)、紫外消毒器(19)之间通过管道依次相连;该装置进一步包括两个加药箱，NaHSO3加药箱(13)和阻垢剂加药箱(14)均通过管道与微滤膜滤器(11)的进水端相连。
7.根据权利要求4或5所述用反渗透膜进行水处理的装置，其特征在于：对井水进行处理时的装置还包括源水泵(1)、源水储水罐(2)和离子交换器(8)，即源水泵(1)、源水储水罐(2)、压力泵(4)、超滤膜滤器(5)、初滤水储水罐(9)、加压泵(10)、活性碳过滤器(7)、离子交换器(8)、微滤膜滤器(11)、高压泵(15)、反渗透膜单元(16)、产品水储水罐(17)、出水泵(18)、紫外消毒器(19)之间通过管道依次相连;该装置进一步包括三个加药箱，树脂加药箱(12)通过管道连接于离子交换器(8)的进水端，NaHSO3加药箱(13)和阻垢剂加药箱(14)均通过管道连接于微滤膜滤器(11)的进水端。
8.根据权利要求4或5所述用反渗透膜进行水处理的装置，其特征在于：对小水厂出水进行处理时的装置还包括源水泵(1)、源水储水罐(2)和离子交换器(8)，即源水泵(1)、源水储水罐(2)、压力泵(4)、双介质过滤器(6)、活性碳过滤器(7)、离子交换器(8)、初滤水储水罐(9)、加压泵(10)、微滤膜滤器(11)、高压泵(15)、反渗透膜单元(16)、产品水储水罐(17)、出水泵(18)、紫外消毒器(19)之间通过管道依次相连;该装置进一步包括三个加药箱，树脂加药箱(12)通过管道连接于离子交换器(8)的进水端，NaHSO3加药箱(13)和阻垢剂加药箱(14)均通过管道连接于微滤膜滤器(11)的进水端。
9.根据权利要求4或5所述用反渗透膜进行水处理的装置，其特征在于：对太湖水进行处理时的装置还包括生物滤池(3)和氯液罐(20)、氯液泵(21)，即生物滤池(3)、压力泵(4)、超滤膜滤器(5)、初滤水储水罐(9)、加压泵(10)、活性碳过滤器(7)、微滤膜滤器(11)、高压泵(15)、反渗透膜单元(16)、产品水储水罐(17)之间通过管道依次相连，紫外消毒器(19)设于产品水储水罐(17)中，氯液罐(20)和氯液泵(21)经管道连接于压力泵(4)与超滤膜滤器(5)之间。
10.根据权利要求9所述用反渗透膜进行水处理的装置，其特征在于：对太湖水进行处理时的装置还包括清洗子系统，该子系统由经管道依次串连的清洗液罐(23)、清洗液泵(24)和清洗液滤膜(25)组成，清洗液罐(23)通过管道连接于反渗透膜单元(16)的出水端，清洗液滤膜(25)通过管道连接于高压泵(15)的进水端;该装置可进一步包括反冲洗子系统，该子系统由经管道连接于加压泵(10)的出水端与生物滤池(3)的进水端之间的反冲泵(22)组成。
说明书
用反渗透膜进行水处理的工艺方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用反渗透膜进行水处理，特别是对井水、河水、小水厂出水以及太湖源水进行深度处理的工艺方法和装置，属于水处理技术领域。
背景技术
中国广大农村地区幅员辽阔，南北跨热、温两大气候带，地形变化复杂。因此水文地质条件差异性很大，决定了饮用水源类型多种多样。中国饮用水源类型，主要有江河水、水库湖泊水、坑塘窖水、井水及泉水五种类型。江河水不仅是城市集中供水的取水源地，而且是小城镇及分散型农村饮用水源地。水库湖泊是城市的取水源地，在山区也是农村饮用水源地。在中国北方，利用坑塘及人工挖的水窖，收集雨水，作为饮用水源。井水是古老的人工水源，在农村比较普遍。泉水是山区农民一种饮用水源。
中国农村饮用水存在的主要问题是：农村供水总体水平不高，严重影响群众的身体健康与正常生活;局部地区饮用水源不足，保证率低;农村饮用水质量不高。
利用膜技术进行分散型农村饮用水深度处理、净化技术示范，是一项涉及广大农户的新技术应用研究项目。为作好该项研究工作，申请人对当前农村饮用水的现状进行了调查，根据调查统计的结果，调查地居民主要饮用简易自来水厂供给的自来水，群众对自来水的水质不满意，认为水质一般;非常希望对饮用水深度净化处理，提高饮用水质量;群众对经过膜处理后达标合格水是愿意接受的。小水厂出水、井水、河水是调查地三种不同的饮用水源。按照饮用水标准，对三种水源的水质进行了检测。从检测指标可以看出，三种水源存在的主要问题是：小水厂出水余氯含量严重超标，出厂水的余氯含量是国家饮用水标准的6倍，出厂水有很浓的蓝藻味;河水有机污染严重，泥沙、悬浮物含量高，色、味、混浊度等感官指标严重超标，细菌数量高，细菌总数、总大肠菌群分别是国家饮用水标准的12倍、920倍;井水矿物质含量高、水的硬度大，细菌数量严重超标，细菌总数、总大肠菌群分别是国家饮用水标准的13倍、23倍。
太湖是沿岸的苏州、无锡、湖州的饮用水水源地，2007年春季太湖蓝藻爆发，引发了严重的饮用水问题，为水处理课题提出新的研究目标。为了解决有机复合污染水源的深度净化，申请人对太湖源水的水质进行了分析与检测，检测结果如下表。
太湖源水水质
编号 检验项目 单位 太湖源水 1 pH 7.70 2 臭和味 蓝藻味 3 氟化物 mg/L 0.5 4 Cd mg/L <0.001 5 Cr6- mg/L <0.004 6 Hg mg/L <0.0001 7 耗氧量(ODMn法，以O2计) mg/L 2.4
8 挥发酚类(以苯酚计) mg/L <0.002 9 浑浊度 NTU 400 10 硫酸盐 mg/L 70.0 11 Al mg/L 3.22 12 氯化物 mg/L 43.2 13 Mn mg/L 0.36 14 Pb mg/L <0.008 15 氰化物 mg/L <0.002 16 TDS mg/L 295 17 肉眼可见物 大量泥沙沉淀 18 三氯甲烷 <0.0006 19 色度 度 灰色 20 As mg/L <0.001 21 四氯化碳 mg/L 0.0003 22 Fe mg/L 0.57 23 Cu mg/L 0.014 24 Se mg/L <0.001 25 硝酸盐(以N计) mg/L 1.15 26 Zn mg/L 0.001 27 阴离子合成洗涤剂 mg/L <0.03 28 总α放射性 Bq/L 0.13 29 总β放射性 Bq/L 0.05
30 总硬度(以CaCO3计) Mg/L 127 31 总大肠菌群 MPN/100ml 170 32 大肠埃希氏菌 MPN/100ml 12 33 菌落总数 CFU/ml 2000 34 耐热大肠菌群 MPN/100ml 170
根据1993年国家制定并颁布实施的《生活饮用水源水质标准》，太湖源水存在如下问题：
(1)蓝藻味很浓：根据太湖源水检测结果可知，太湖源水有很浓的蓝藻味。
(2)浑浊度高：太湖源水的浑浊度为400度(NTU)，国家饮用水源水质标准为≤3度(NTU)，超过国家标准133倍。
(3)肉眼可见物明显：在太湖源水中含有大量泥沙沉淀，不符合饮用水源水质标准。
(4)有异色：国家饮用水源水质标准规定：色度不超过15度，并不得呈现其他异色，而太湖源水的颜色为灰色。
(5)菌群数量高：是国家饮用水源水质标准的2倍。
反渗透是在外力作用下，使水透过特制的半透膜，从溶液中分离出来，达到净化目的的一项非常有效的水质净化技术。反渗透膜能够去除水中绝大部分离子，可以去除水中的微细颗粒、细菌及有机物。为改善农村饮用水的现状，申请人针对上述各种饮用水源的具体情况，采用膜滤(超滤、微滤)、反渗透等技术，设计了对各种水源进行深度处理的工艺方法和设备装置。
发明内容：
本发明的目的在于：提供一种用反渗透膜进行水处理的工艺方法和装置。本发明选用合理的前处理工艺，结合反渗透技术对各种饮用水源进行深度处理后，产品水的水质可达到优质饮用水的标准。
本发明是这样实现的：用反渗透膜进行水处理的工艺方法，包括前处理、深度净化和消毒工序，前处理工序包括对源水进行超滤和/或过滤以及微滤处理，深度净化工序即反渗透处理，消毒工序即紫外杀菌、消毒。
超滤是在一定的压力驱动下，利用超滤膜表面的截留作用，实现对水体中细小颗粒、细菌、病毒及蛋白质等物质的分离。微滤是在一定的压力驱动下，利用微滤膜的吸附截留作用，实现对水体中悬浮物、细菌、病毒及蛋白质等物质的分离，吸附不良气体，从而减小反渗透膜工艺的处理压力。反渗透是在高压驱动下，水通过反渗透膜进入膜的低压侧，而水中的 其它组分(如盐)被阻挡在膜的高压侧并随浓缩水排出，从而达到有效的分离过程。反渗透工艺能截留去除溶液中所有溶解性盐及分子量大于100道尔顿的有机物，从而使出水达到饮用纯净级标准。
所述的过滤为活性炭过滤、双介质过滤、生物过滤中的任意一种或两种。活性炭过滤是在一定的压力驱动下，利用活性炭膜的吸附截留作用，实现对水体中悬浮物、细菌、病毒及蛋白质等物质的分离，吸附不良气体，从而减小反渗透膜工艺的处理压力。双介质过滤是利用无烟煤与石英砂组成的双层滤料进行过滤，以去除水中的悬浮物和胶体杂质。生物过滤是利用曝气生物滤料自然挂膜，具有去除含碳有机物及悬浮物、硝化与反硝化脱氮功能。
当源水为河水时，所述前处理工序为依次进行超滤和微滤处理。
源水为井水时，所述前处理工序还包括离子交换过程，即前处理工序为依次进行超滤、活性炭过滤、离子交换和微滤处理。
源水为小水厂出水时，所述前处理工序还包括离子交换过程，即前处理工序为依次进行双介质过滤、活性碳过滤、离子交换和微滤处理。
源水为太湖水时，所述前处理工序还包括加氯消毒过程，即前处理工序为依次进行生物过滤、加氯消毒、超滤、活性炭过滤和微滤处理。其中加氯消毒所用的氯化试剂为液态或气态Cl2、次氯酸钠NaOCl、次氯酸钙Ca(OCl)2或二氧化氯ClO2。
按上述工艺方法用反渗透膜进行水处理的装置，包括压力泵、超滤膜滤器和/或过滤器、初滤水储水罐、加压泵、微滤膜滤器、高压泵、反渗透膜单元、产品水储水罐和紫外消毒器，压力泵、超滤膜滤器或过滤器、初滤水储水罐、加压泵之间通过管道依次相连，加压泵与微滤膜滤器之间直接通过管道相连或者经过管道及过滤器相连，微滤膜滤器、高压泵、反渗透膜单元、产品水储水罐之间通过管道依次相连，紫外消毒器设于产品水储水罐中或者经过管道及出水泵与产品水储水罐相连。
所述的过滤器为生物滤池、双介质过滤器、活性炭过滤器中的一种或两种。
具体的说，对河水进行处理时的装置还包括源水泵和源水储水罐，即源水泵、源水储水罐、压力泵、超滤膜滤器、初滤水储水罐、加压泵、微滤膜滤器、高压泵、反渗透膜单元、产品水储水罐、出水泵、紫外消毒器之间通过管道依次相连。该装置最好还包括两个加药箱，NaHSO3加药箱和阻垢剂加药箱均通过管道与微滤膜滤器的进水端相连。
对井水进行处理时的装置还包括源水泵、源水储水罐和离子交换器，即源水泵、源水储水罐、压力泵、超滤膜滤器、初滤水储水罐、加压泵、活性碳过滤器、离子交换器、微滤膜滤器、高压泵、反渗透膜单元、产品水储水罐、出水泵、紫外消毒器之间通过管道依次相连 。该装置最好还包括三个加药箱，树脂加药箱通过管道连接于离子交换器的进水端，NaHSO3加药箱和阻垢剂加药箱均通过管道连接于微滤膜滤器的进水端。
对小水厂出水进行处理时的装置还包括源水泵、源水储水罐和离子交换器，即源水泵、源水储水罐、压力泵、双介质过滤器、活性碳过滤器、离子交换器、初滤水储水罐、加压泵、微滤膜滤器、高压泵、反渗透膜单元、产品水储水罐、出水泵、紫外消毒器之间通过管道依次相连。该装置最好还包括三个加药箱，树脂加药箱通过管道连接于离子交换器的进水端，NaHSO3加药箱和阻垢剂加药箱均通过管道连接于微滤膜滤器的进水端。
对太湖水进行处理时的装置还包括生物滤池和氯液罐、氯液泵，即生物滤池、压力泵、超滤膜滤器、初滤水储水罐、加压泵、活性碳过滤器、微滤膜滤器、高压泵、反渗透膜单元、产品水储水罐之间通过管道依次相连，紫外消毒器设于产品水储水罐中，氯液罐和氯液泵经管道连接于压力泵与超滤膜滤器之间。该装置最好还包括清洗子系统，该子系统由经管道依次串连的清洗液罐、清洗液泵和清洗液滤膜组成，清洗液罐通过管道连接于反渗透膜单元的出水端，清洗液滤膜通过管道连接于高压泵的进水端;也可以包括反冲洗子系统，该子系统由经管道连接于加压泵的出水端与生物滤池的进水端之间的反冲泵组成。
前述的生物滤池为降流式曝气生物滤池，分两层，上层为曝气系统、填料，下层为处理后的储水设施。
与现有技术相比，本发明将活性炭过滤、双介质过滤、生物过滤和超滤、微滤等技术与反渗透技术相结合，针对各种饮用水源的具体情况，经过试验筛选出合理的前处理工艺，减小了反渗透膜工艺的处理压力，取得了良好的净化效果，使得经过前处理、反渗透以及紫外消毒的产品出水达到了优质饮用水或直饮水标准，有效地解决了当前农村饮用水所存在的问题。本发明人在研究设计各种饮用水源的净化处理工艺的同时，也相应地选用了可保证其工艺实施效果良好的装置设备。
