[发明专利]一种强化微界面吸附作用去除水中天然有机物的吸附凝聚方法

说明书

技术领域

本发明属于饮用水处理技术领域，特别涉及在饮用水混凝处理过程中通过强化微界面吸附作用以提高混凝对天然有机物去除效果的方法。

背景技术

混凝是饮用水处理的核心单元，混凝效果的好坏直接决定后续沉淀、过滤单元的运行效果。混凝工艺最初的控制目标是浊度、胶体颗粒物等，随着水源有机污染加剧以及控制消毒副产物的需求，混凝被赋予更多的功能，去除天然有机物及消毒副产物前驱物成为混凝的重要目标之一，而强化混凝也被美国国家环保局认为是去除消毒副产物前驱物、控制消毒副产物生成的最有效技术之一。

以天然有机物为去除目标的强化混凝和以浊度、颗粒物为目标的传统混凝有本质的区别。传统混凝工艺以电中和、网捕、卷扫等为主要作用机制，通过压缩胶体表面双电层、胶体脱稳等完成水中胶体颗粒的凝聚絮凝过程。混凝剂投量主要通过胶体颗粒物表面电中和为重要依据，因此传统混凝工艺对腐殖酸、富里酸等溶解性天然有机物去除效果较差。在传统混凝工艺基础上提高天然有机物去除效果的方法主要包括：1)提高混凝剂投量，增大混凝水解产物(如氢氧化铝Al(OH)₃)含量，充分发挥其对水中天然有机物的吸附去除作用；2)调节pH值，一般将pH值降低至6左右以提高絮凝剂与天然有机物的相互作用，但此方法操作复杂且不易控制；3)优化絮凝剂种类，例如采用Al₁₃含量更高的絮凝剂；4)利用软化过程中产生的CaCO₃、Mg(OH)₂等对天然有机物吸附作用，但此方法仅适合高硬度的水的处理。

在上述方法中，提高混凝剂投量在工程中最为常用，在应用中仍存在以下问题：1)消耗水中碱度，pH值降低，出水对管网腐蚀性增强；2)出厂水铝浓度存在超标风险；3)药剂成本可能显著提高等等。由于该方法主要依靠絮凝剂本身的作用，忽略了混凝反应过程中絮凝剂的形态变化及其对天然有机物形态去除的影响，也未考虑天然有机物自身性质及其与絮凝剂不同形态的相互作用关系与反应过程，从而单独依靠絮凝剂水解产物(如氢氧化铝)的作用对天然有机物去除能力受到明显限制。反之，若在絮凝过程中引入与絮凝剂水解产物具有不同吸附特性的吸附剂，通过在微界面尺度上强化吸附去除天然有机物的作用，则有可能在较低的药剂投量下通过吸附凝聚的共同作用获得更佳的天然有机物去除效果。

本发明围绕混凝工艺，以强化去除天然有机物、控制消毒副产物为目标，提出一种强化微界面吸附过程、进而通过吸附/凝聚共同作用以有效去除水中天然有机物的方法。本发明可有效改善饮用水常规处理工艺对天然有机物去除效果，降低沉后水和滤后水的浊度及耗氧量等。此外，本发明还可改善低浊水、低温水、低温低浊水、高有机污染水的混凝沉淀效果，降低沉后水浊度及颗粒物浓度。本发明主要应用于饮用水厂净化，也可应用于以中水回用为目的的污水厂二级出水深度处理。

发明内容

本发明目的是针对遭受天然有机物污染且采用常规处理工艺(混凝+沉淀+过滤+消毒)的饮用水厂，提供一种性能高效、经济可行、易于在工程中应用的方法，以有效提高混凝去除天然有机物效果，进而控制后氯化消毒过程中消毒副产物生成量。

本发明的技术原理在于，在混凝过程中利用原位反应的方法引入一种与絮凝剂水解产物不同的吸附剂及其微观尺度上的吸附界面，通过吸附剂的微界面吸附作用和絮凝剂的凝聚絮凝作用提高天然有机物去除效果。