[发明专利]紫外耦合亚铁离子催化过硫酸氢盐控制超滤膜污染的水处理系统及其应用

说明书

本发明公开了一种紫外耦合亚铁离子催化过硫酸氢盐控制超滤膜污染的水处理系统及其应用，该系统包括过硫酸氢盐投加装置、亚铁离子投加装置、原水管道、紫外光发射装置、高级氧化混凝接触池、搅拌装置、沉淀池和超滤膜装置组成；利用高级氧化‑混凝沉淀预处理与超滤工艺相结合来保障饮用水安全，通过预处理方式改变水中有机物和无机物特性来控制超滤膜的污染。本发明系统结构简单、操作简便、处理成本低，能够对Fe²⁺离子和PMS进行最大化利用，同时可对有机污染和无机污染有着优异的去除效果，从而提升了饮用水水质，减缓了超滤膜污染，提高了膜滤通量。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，特别涉及一种紫外耦合亚铁离子催化过硫酸氢盐控制超滤膜污染的水处理系统及其应用。

背景技术

由于超滤膜具有丰富的微孔结构，能够将水体中一定的高分子有机胶体、颗粒物、细菌等有效地分离出来，使水溶液透过超滤膜，从而可以达到净化水的目的。但在实际应用过程中，膜污染是不可避免的，很大程度上降低了超滤膜系统运行的效能，缩减了膜组件的使用寿命，增加了运行成本，从而严重制约着超滤技术的大规模应用和普及。因此，控制膜污染是保证超滤系统稳定运行和延长膜使用寿命关键技术之一。

造成膜污染主要原因是在过滤过程中被拦截的天然有机物(NOM)堵塞膜孔和在膜表面形成有机凝胶及滤饼层，从而造成膜的透水性能下降，膜压差增大。根据文献报道，滤前预处理是降解水体内的NOM是最为有效技术之一，常见的滤前预处理有混凝沉淀法、吸附法、分离法和高级氧化法。近年来，采用含有过硫酸氢盐高级氧化预处理技术已经逐渐得到了重视。由于过硫酸氢盐容易受到光、热、超声、过渡金属等进行活化生成氧化基团较强的羟基自由基(·OH：E⁰＝1.89～2.72V)和氧化性能更强的硫酸根自由基(E⁰＝2.5～3.1V)，这些自由基可以直接矿化和氧化水体内的天然有机物。仅在UV照射下，PMS被活化的速率较慢，生成的自由基速率和数量较少，从而造成了预处理时间长，PMS不能够被充分利用，有机物被去除的效果不尽理想；在对原水处理时，由于原水具有较高的浊度和较高的无机污染，而紫外催化过硫酸氢盐(UV/PMS)对浊度及无机污染几乎无法去除。据报道，Fe²⁺对PMS的催化速率非常快，大多均在10min内完成氧化降解反应，但反应过程中Fe²⁺会与生成的反应，造成Fe²⁺和消耗，从而参与氧化降解NOM反应的Fe²⁺和利用率不高。据此，在使用此类高级氧化预处理技术时，需要建立一种即能够快速地产生自由基对水体内的NOM进行降解，也可以提高Fe²⁺、PMS和利用率的方法显得尤为重要。

发明内容

发明目的：为解决上述技术问题，本发明提供了一种紫外耦合亚铁离子催化过硫酸氢盐控制超滤膜污染的水处理系统及其应用。

技术方案：为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种紫外耦合亚铁离子催化过硫酸氢盐控制超滤膜污染的水处理系统，包括过硫酸氢盐投加装置、亚铁离子投加装置、原水管道、紫外光发射装置、高级氧化混凝接触池、搅拌装置、沉淀池和超滤膜装置组成；所述过硫酸氢盐投加装置和亚铁离子投加装置的出水口、以及原水管道均与高级氧化池的进水口相连通，高级氧化混凝接触池的出水口与沉淀池的进水口连接，沉淀池的出水口与超滤膜装置的进水口连接，高级氧化混凝接触池内部设有紫外光发射装置和搅拌装置，超滤膜装置内部设有超滤膜。

作为优选：

所述过硫酸氢盐投加装置和亚铁离子投加装置的出水口分别通过原水管道与高级氧化池的出水口相连通，或者直接与高级氧化池的进水口相连接。

所述高级氧化池的进水口位于侧壁靠近顶部，出水口位于侧壁靠近底部；所述紫外光发射装置竖向设置于高级氧化池内部，并且能够完全或者部分浸没于池内的液体中；所述搅拌装置设置于高级氧化池的内部底面。