[发明专利]采用耐氧化膜对饮用水深度净化的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及饮用水深度处理技术，具体是一种采用耐氧化膜对饮用水深度净化的方法及系统，本发明特别适用于水源受到有机物和氨氮污染而常规饮用水净化工艺不能使氨氮和有机物有效去除的情况。

背景技术

在现代社会中，人类日常生活所需要的饮用水主要来自地表水源，而地表水源普遍存在一定程度的有机物和氨氮污染问题，通常称为微污染。人类生产和消费活动是导致水源有机物和氨氮浓度升高的主要原因。常规饮用水净化处理工艺包括混凝、沉淀和石英砂过滤等，其主要目的是去除颗粒态污染物，使原水浊度得到有效去除，从而得到清澈的饮用水。但是，这种常规净化工艺不能够有效去除氨氮和有机物，面对微污染水源时，所生产的饮用水水质往往不能满足相关的水质标准。

针对受微污染的水源，需要采用深度净化处理工艺，以有效去除源水中的有机污染物和氨氮。目前普遍采用的深度净化处理工艺是臭氧-颗粒活性炭联用工艺，其中臭氧具有很强的氧化能力，能够有效分解有机污染物分子，降低其有毒有害的风险，并提高有机分子的生物可降解性；而颗粒活性炭能够吸附被臭氧氧化的有机物分子，颗粒活性炭表面还附着生长大量的活性微生物，能够将吸附的有机物分子最终降解转化成为二氧化碳；颗粒活性炭表面附着生长的活性微生物，还能进行硝化过程，将无机氨分子转化成为硝酸根离子，从而使氨氮得到有效去除。因此，臭氧-颗粒活性炭联用工艺得到了广泛应用。但是，采用这种深度净化工艺需要在常规水厂基础上增加处理设施，这大幅度增加了水厂建设投资和运行成本；而且有些已经建成的常规水厂常常没有足够的空间建设新的处理设施，水厂升级改造受到严重影响。

采用膜技术能够有效地去除水中的浊度，可以取代常规净化工艺包括混凝、沉淀和石英砂过滤等单元，从而将常规的三个单元压缩合并成为一个单元，大幅度减少了水厂占地面积。常用的膜是中空纤维状的有机膜，其材料是聚氯乙烯（缩写PVC）或者聚偏氟乙烯（缩写PVDF）。在通常采用的过滤压力下，膜通水量一般是100L/m²·h。中空纤维状的PVC膜或者PVDF膜具有成本低的特点，易于进行模块化管理，维护费用也比较低。但是，这种膜技术不能有效去除水源中的有机污染物和氨氮。在实践中，面对微污染水源时，水厂往往需要在工艺前端投加臭氧或者氯，称为预臭氧或者预加氯，目的是控制藻类的生长，改善混凝和沉淀的效果。但是，预臭氧或者预加氯会损坏PVC膜或者PVDF膜，这大大限制了这种类型的有机膜在饮用水净化处理中的应用。而且，有机污染的存在还加剧了膜污染，降低膜通量，缩短膜运行周期，严重影响膜过滤效率。

综合比较表明，常规净化工艺、常用的深度净化工艺和目前膜过滤技术等各有其优点，但是也存在明显的局限性，或者不能满足水质要求，或者需要增加占地面积，增加处理设施，引起投资和成本上升，影响水厂运营。因此，采用耐氧化膜集成净化技术对受污染水源进行深度净化的研究成为业内重要课题之一。目前，采用臭氧、耐氧化膜及颗粒活性炭组合系统对微污染水源进行深度净化处理，并同时达到去除浊度、有机物和氨氮的方案未见有关文献披露。

发明内容

为了克服现有饮用水净化工艺技术中存在的上述不足，本发明提供一种采用耐氧化膜对饮用水深度净化的方法及系统，其对受污染饮用水原水进行综合处理，能有效解决水源水受到不同程度有机物和氨氮污染的问题；同时能结合水厂现有工艺及条件实施改造，无需增加主要构筑物。

本发明采用耐氧化膜对饮用水深度净化的方法，采取以下步骤：

a、将原水或者经过混凝沉淀的水输送进入接触池中，输入含臭氧气体经微孔曝气器进行臭氧曝气，含臭氧气体以微小气泡的形式均匀分散到该接触池的水流中，对水流中有机物进行氧化降解；进而使含有溶解态臭氧的水流进入微孔曝气器上方的耐氧化膜过滤组件过滤，水流中浊度颗粒被膜微孔截留而沉淀，同时在膜孔隙中臭氧继续对水流中有机污染物进行氧化降解；以及

b、经过耐氧化膜过滤组件过滤的水流进入颗粒活性炭过滤床层，水流中残留的有机物污染被活性炭吸附，被吸附的有机污染物进而被活性炭颗粒表面附着的微生物降解去除，水流中残留的氨氮同时被活性炭表面附着的硝化细菌所降解，得到深度净化的饮用水。

其中，进入所述微孔曝气器的所述含臭氧气体是含臭氧空气或含臭氧氧气，臭氧浓度为4%-16%，控制所述含臭氧气体的流量使臭氧投加量为0.5-2.5mg/L。