[发明专利]膜法饮用水处理工艺方法与设备

说明书

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，COD_Mn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；