[发明专利]一种地下水组合式膜选择性除氟方法和装置

说明书

技术领域

本发明属于膜技术除氟净水工艺，具体地是涉及一种地下水组合式膜选择性除氟方法。

本发明还涉及用于实现上述方法的装置。

背景技术

氟是一种人体必需的微量营养元素，而过量的摄入则会危害人体健康。我国最新《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)对氟化物浓度的限制为1.0mg/L，对农村小型集中和分散式供水系统限制为1.2mg/L；而美国公共卫生服务特别委员对氟化物设定的安全浓度范围是(0.7～1.2)mg/L。

目前统一供水除氟工程中应用较多的是活性氧化铝吸附法，分质供水工程中应用较多的是电渗析法和反渗透法，而膜技术被认为是水处理中最有前景的技术之一。

反渗透膜是一种压力驱动膜分离技术，截留组分为(1～10)×10^-10m的小分子溶质，但其所需操作压力较高，一般为(1.0～10.5)MPa。反渗透膜对氟具有很高的去除性能，但运行费用较高(高能耗)，同时反渗透膜很高的去除率会造成其产水中氟离子浓度过低。而随着工业技术的进步，出现了超低压反渗透膜，超低压反渗透膜改进了原反渗透膜的表面材质和组成结构，提高了膜的性能，克服了原反渗透膜的缺点，可以在较低的压力下实现对水中离子的去除。

纳滤膜是介于反渗透和超滤之间的一种压力驱动膜分离技术，实际操作压力可低于1.0MPa。在纳滤膜应用过程中具有两个显著特征：其一是截留分子量介于反渗透膜和超滤膜之间，约为200至1000道尔顿，可去除水中大部分有机物；其二是纳滤膜的表面分离层由聚电解质所构成，对二价态离子有很高的截留率(大于90％)，而对一价态离子具有选择性分离的特性，而且其操作压力较反渗透膜低，能耗较少，运行费用低。因此，与反渗透膜相比，纳滤膜可选择性去除水中离子。与地表水相比，地下水受到的污染较轻，因此处理工艺对预处理措施要求相对简单。另外，现有的膜净水工艺中对膜浓水的处理较少，且存在很大的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种地下水组合式膜选择性除氟方法。

本发明的又一目的在于提供一种用于实现上述方法的装置。

为实现上述目的，本发明提供的地下水组合式膜选择性除氟方法，包括如下步骤：

1)地下水先后经过至少两次粗过滤，以截留水中的颗粒物和胶体杂质，并进一步过滤地下水中的不溶性杂质；

2)步骤1处理后的地下水经过粉末活性炭吸附预处理，去除水中有机物导致的色度和臭味，减少对后续工艺中的有机质对膜的冲击；

3)步骤2处理的地下水通过纳滤膜处理，以选择性去除氟；

4)步骤3处理后的地下水通过超低压反渗透膜处理；

5)步骤4处理后的地下水再经过颗粒活性炭吸附处理，进一步去除水中残留的小分子有机物而得到清水，该清水再用紫外线消毒，对清水中存留的病菌微生物进行消毒；以及

6)步骤4处理后的浓水采用石灰乳与氟离子生成的氟化钙沉淀去除氟离子，并回流上清液至步骤1。

本发明提供的用于实现上述方法的装置，包括有：

至少两段粗过滤柱串联为一组；

第一段粗过滤柱连接地下水，第二段粗过滤柱连接膜前活性炭吸附柱；

膜前活性炭吸附柱连接纳滤膜组件；

纳滤膜组件分别连接超低压反渗透膜组件和膜后活性炭吸附柱；

膜后活性炭吸附柱连接紫外线消毒设备；

超低压反渗透膜组件分别连接膜后活性炭吸附柱和浓水处理装置。

所述的装置，其中，粗过滤柱为至少两组并联使用，每一组粗过滤柱分别连接一纳滤膜组件。

所述的装置，其中，纳滤膜组件均连接至同一个单段超低压反渗透膜组件。

所述的装置，其中，粗过滤柱的滤芯为聚丙稀短纤维。

所述的装置，其中，膜前活性炭吸附柱的填料为粉末活性炭，膜后活性炭吸附柱的填料为颗粒活性炭。

所述的装置，其中，纳滤膜组件中纳滤膜是脱盐率为50％至70％，氟离子截留率为60％至75％的聚酰胺材质纳滤膜。

所述的装置，其中，超低压反渗透膜组件中膜芯的数量为纳滤膜组件中膜芯数量的一半。

所述的装置，其中，浓水处理装置的上部为圆柱形、底部为圆锥形的容器；该容器的一侧为浓水进水侧，另一侧设有溢流堰，溢流堰低于容器最高处10-20厘米；该容器中间设有导流板，导流板一侧设有搅拌器。

所述的装置，其中，采用的石灰乳含量的固水比为10％至15％。