本發(fā)明涉及飲用水處理技術(shù)，特別涉及到一種超濾和納濾雙膜法及光催化作用去除水中有機微污染物的方法，屬于水處理
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：隨著我國水資源的日益短缺與水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步提高，飲用水的深度處理技術(shù)及研究已迫切。飲用水常規(guī)處理工藝，即混凝、沉淀、砂濾與消毒工藝，雖然可以使水澄清，消除部分致病菌，但是對工業(yè)化進(jìn)程中所產(chǎn)生的許多有毒有害的有機污染物的去除能力有限，尤其對中等或小分子量的有機物去除能力很差，這對人體健康存在很大威脅。另一方面，隨著人們生活質(zhì)量的提高及國家最新飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006)的出臺，如何滿足高要求高標(biāo)準(zhǔn)，將是許多水廠面臨的主要問題。近年來，膜濾技術(shù)逐漸大規(guī)模應(yīng)用于飲用水處理，包括微濾、超濾、納濾、反滲透濾膜等，其中，超濾對水中細(xì)菌、病毒、藻類、膠體等顆粒污染物的截留去除能力很高，而對溶解性有機物去除能力很低，而傳統(tǒng)的反滲透膜濾過程需要消耗大量的能量，因此，與超濾和反滲透相比，操作壓力相對較低、滲透通量較大的納濾膜分離技術(shù)應(yīng)運而生。而利用混凝的吸附、卷掃等作用可將部分溶解性有機物轉(zhuǎn)化為顆粒態(tài)有機物，這可以有效提高超濾工藝對溶解性大分子有機物的去除能力。但是，此方法對提高中等或小分子量的有機物的去除能力有限。納濾膜在應(yīng)用中有兩個顯著的優(yōu)點：(1)截留相對分子量(MWCO)在200-1000之間，故可適用于分離相對分子量在200以上，大小約為1nm的溶解組分；(2)具有較強的離子選擇性。納濾膜技術(shù)的特有性能使得它在許多領(lǐng)域具有其他膜技術(shù)無法替代的地位。目前，對于水中有機微污染的去除主要采用活性炭與其他方法連用，例如臭氧-活性炭技術(shù)去除水中有機污染物，但是此方法存在以下缺陷：①臭氧氧化處理飲用水存在臭氧利用率低、氧化能力不足等缺陷；②臭氧可以有效降解含有不飽和鍵或者部分芳香類有機污染物，而對于部分的穩(wěn)定性有機微污染物(如農(nóng)藥、鹵代有機物和硝基化合物等)難以氧化降解；③臭氧可以將大分子有機物氧化成小分子有機物，使有機物的分子質(zhì)量變小，將不利于活性炭的吸附，因此，如何避免上述方法存在的不足，這是工程中亟需解決的關(guān)鍵問題。本發(fā)明針對水中有機微污染超標(biāo)問題，提出雙膜系統(tǒng)去除有機微污染物，即超濾與納濾系統(tǒng)，將超濾作為納濾系統(tǒng)的預(yù)處理，通過二氧化鈦的光催化氧化作用進(jìn)一步吸附和降解有機物，避免和減輕微生物造成的納濾膜污染，提高膜的使用壽命。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提出一種高級氧化、超濾、納濾組合工藝控制飲用水中有機微污染物的方法，并有效控制膜污染的方法。本發(fā)明采取的技術(shù)思路是：將光催化池和超濾作為納濾膜處理的預(yù)處理，通過在納濾膜池前設(shè)置光催化池和超濾來降解水中溶解性有機物和有機微污染物；通過光催化池進(jìn)一步吸附和降解，減輕對超濾和納濾膜的污染，提高超濾和納濾膜的使用壽命，通過光催化池和超濾作為納濾膜處理的預(yù)處理單元，減輕超濾和納濾膜污染。本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案得以實現(xiàn)的：一種高級氧化、超濾、納濾組合工藝控制飲用水中有機微污染物的方法，其特征在于，采用的裝置包括依次連接的預(yù)處理單元、光催化池、超濾膜、納濾膜，超濾膜池與光催化池分開設(shè)置，以免紫外燈的照射影響超濾膜的使用壽命；原水經(jīng)過預(yù)處理單元后，出水進(jìn)入到光催化池，進(jìn)一步降解水中剩余溶解性有機物和各種微量有機污染物，光催化池出水進(jìn)入超濾膜池去除部分有機物，超濾膜池出水進(jìn)入納濾膜進(jìn)行處理，得到更優(yōu)質(zhì)的處理水。采用在線的檢測系統(tǒng)，根據(jù)檢測系統(tǒng)的各項指標(biāo)，采用不同的濃水回流方式，決定納濾膜濃水是回到光催化池還是超濾膜池，提高各個工藝單元的處理效果，發(fā)揮對不同污染物采用不同回流途徑。例如，若濃水中溶解氧或者COD較高(COD≥10mg/L)，說明有機物含量較高，可回流到光催化池中，若其含量不高，COD＜10mg/L，可回流到超濾膜池。在光催化池，分子量較大的有機物被分解為小分子有機物，或?qū)⑿》肿佑袡C物無機化。通過光催化池和超濾作為納濾膜處理的預(yù)處理單元，減輕超濾和納濾膜污染；所述的超濾膜，所用的超濾膜組件為外壓浸沒式膜組件，材質(zhì)是聚氯乙烯或聚偏氟乙烯；超濾膜的孔徑范圍為0.01～0.02μm之間，超濾膜的通量為10～30L/m2·h，可根據(jù)具體水質(zhì)進(jìn)行選擇。在光催化池中放置紫外燈和二氧化鈦顆粒，紫外燈增加光催化效果，且對于池中微生物有滅活作用；本發(fā)明制備的二氧化鈦顆粒粒徑為0.5～5μm，顆粒較大，易于截流和沉淀，不會對超濾膜產(chǎn)生太大污堵。所用的二氧化鈦顆粒采用溶膠-凝膠法合成，以TiSO4為鈦源，取15mL的TiSO4儲備液、5mL冰醋酸，緩緩加入到30mL無水乙醇中，邊加邊攪拌，攪拌30min得到A液；再取1mL乙酸加入到1mL去離子水中，和20mL無水乙醇，邊加邊攪拌，攪拌15min得到B液；劇烈攪拌下將B液逐滴滴入A液，室溫下攪拌5h得到溶膠，再將溶膠移入晶化釜封閉，置于恒溫箱內(nèi)120℃下晶化10h室溫下，形成凝膠。再將制備好的凝膠放入100℃的烘箱里干燥12h；最后置于管式爐中，在400℃下并熱處理2h，升溫時間為40min，升溫速率為10度/分鐘，自然冷卻后將催化劑置于干燥器中備用。取一定量的氟硅烷偶聯(lián)劑，溶于乙醇溶液，配置成0.5g/L～10g/L的氟硅烷偶聯(lián)劑水溶液，在室溫下，取上述制備好的催化劑，浸泡于此溶液中10h，之后，取出用去離子水沖洗干凈，置于110℃條件下干燥2h取出，然后，將其浸泡在0.5mmol/L～5mmol/L的三氟甲基三甲基硅烷水溶液中浸泡1h，之后用去離子水沖洗表面，用去離子水沖洗后置于110℃的烘箱中干燥固化2h。為了提高本發(fā)明的有機微污染物的去除效果，超濾前增設(shè)飲用水常規(guī)預(yù)處理單元，提高去除效果；所述的預(yù)處理單元可以是混凝、沉淀、砂濾池中的一種或一種以上的組合。為了提高本發(fā)明的有機微污染物的去除效果，超濾前增設(shè)飲用水常規(guī)預(yù)處理單元，提高去除效果；所述的預(yù)處理單元可以是混凝、沉淀、砂濾池中的一種或一種以上的組合。本發(fā)明所采用的高級氧化、超濾、納濾組合工藝的方法去除水中微污染物，與傳統(tǒng)的臭氧氧化-生物活性炭工藝相比，作為納濾的預(yù)處理單元光催化池和超濾，不僅使有機微污染物降解效果更好，而且使得進(jìn)入納濾膜池的水中微生物和有機微污染物濃度更低，出水的水質(zhì)更優(yōu)質(zhì)。圖1是本發(fā)明高級氧化、超濾、納濾組合工藝流程圖。具體實施方式下面舉兩個實例說明本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的權(quán)利要求范圍并不局限于此。以下實施例二氧化鈦顆粒采用溶膠-凝膠法合成，以TiSO4為鈦源，取15mL的TiSO4儲備液、5mL冰醋酸，緩緩加入到30mL無水乙醇中，邊加邊攪拌，攪拌30min得到A液；再取1mL乙酸加入到1mL去離子水中，和20mL無水乙醇，邊加邊攪拌，攪拌15min得到B液；劇烈攪拌下將B液逐滴滴入A液，室溫下攪拌5h得到溶膠，再將溶膠移入晶化釜封閉，置于恒溫箱內(nèi)120℃下晶化10h室溫下，形成凝膠。再將制備好的凝膠放入100℃的烘箱里干燥12h；最后置于管式爐中，在400℃下并熱處理2h，升溫時間為40min，升溫速率為10度/分鐘，自然冷卻后將催化劑置于干燥器中備用。取一定量的氟硅烷偶聯(lián)劑，溶于乙醇溶液，配置成0.5g/L～10g/L的氟硅烷偶聯(lián)劑水溶液，在室溫下，取上述制備好的催化劑，浸泡于此溶液中10h，之后，取出用去離子水沖洗干凈，置于110℃條件下干燥2h取出，然后，將其浸泡在0.5mmol/L～5mmol/L的三氟甲基三甲基硅烷水溶液中浸泡1h，之后用去離子水沖洗表面，用去離子水沖洗后置于110℃的烘箱中干燥固化2h。實施例1：本實施例中，原水采用實驗室配水，具體水質(zhì)條件如下表水質(zhì)指標(biāo)單位數(shù)值DOCmg/L3.85雙酚Amg/L1.2濁度NTU4.85電導(dǎo)率μs/cm5000所述預(yù)處理單元采用混凝-沉淀-微濾，混凝劑采用聚合氯化鋁投加量為12mg/L(以商品質(zhì)量計)?；炷A段采用管道混合器，反應(yīng)階段采用機械攪拌混合池，沉淀階段采用斜管沉淀池，二氧化鈦粒徑為1.0μm。所述超濾管式膜為PVDF管式超濾膜，截留分子量8000。在光催化池中吸附1個小時后開啟紫外燈進(jìn)行光催化，出水進(jìn)行超濾，超濾操作壓力為0.08MPa，超濾膜面積為0.02m2，膜通量30L/(m2.h)，系統(tǒng)流量為2L/h。所述納濾平板膜為PES平板納濾膜，截留分子量800，納濾膜面積為28.6cm2。在超濾進(jìn)行約60min后進(jìn)行濾，納濾操作壓力為0.25MPa，溶液pH值為6.8，操作時間為120min，納濾裝置回收率為75％。最終出水濁度降低至0.021NTU，DOC為1.25mg/L，有機污染物雙酚A濃度為0.055mg/L，去除率達(dá)到95％，電導(dǎo)率降至2000μs/cm。實施例2：本實施例中，原水采用實驗室配水，具體水質(zhì)條件如下表水質(zhì)指標(biāo)單位數(shù)值DOCmg/L4.15莠去津mg/L0.5濁度NTU5.95電導(dǎo)率μs/cm6000所述預(yù)處理單元采用混凝-沉淀-微濾，混凝劑采用聚合氯化鋁投加量為12mg/L(以商品質(zhì)量計)?；炷A段采用管道混合器，反應(yīng)階段采用機械攪拌混合池，沉淀階段采用斜管沉淀池，二氧化鈦粒徑為1.0μm。所述超濾管式膜為PVDF管式超濾膜，截留分子量8000。在光催化池中吸附1個小時后開啟紫外燈進(jìn)行光催化，出水進(jìn)行超濾，超濾操作壓力為0.08MPa，超濾膜面積為0.02m2，膜通量30L/(m2.h)，系統(tǒng)流量為2L/h。所述納濾平板膜為PES平板納濾膜，截留分子量800，納濾膜面積為28.6cm2。在超濾進(jìn)行約60min后進(jìn)行濾，納濾操作壓力為0.25MPa，溶液pH值為6.8，操作時間為120min，納濾裝置回收率為75％。最終出水濁度降低至0.092NTU，DOC為1.68mg/L，有機污染物莠去津濃度為0.009mg/L，去除率達(dá)到98.2％，電導(dǎo)率降至2300μs/cm。當(dāng)前第1頁1 2 3