本發(fā)明涉及一種電絮凝陶瓷微濾膜凈化微污染水源水的耦合裝置及工藝，屬于水污染控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在給水處理行業(yè)中，以混凝、沉淀、過濾、消毒為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)水凈化工藝處理的對(duì)象是符合飲用水水源水標(biāo)準(zhǔn)的水體，其對(duì)于水中的濁度、色度、膠體、懸浮顆粒、微生物等處理效果明顯，水質(zhì)較易達(dá)標(biāo)。但隨著人類社會(huì)的發(fā)展，各種有機(jī)物排放到水體中加速了水源的惡化，部分指標(biāo)高于《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)中對(duì)Ⅲ類水體的標(biāo)準(zhǔn)限值要求，面對(duì)這類微污染水源水，傳統(tǒng)的凈水工藝難以使出水滿足《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)的要求，保證飲用水的安全。

膜技術(shù)作為第四代給水處理工藝憑借其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)越來越受到廣泛關(guān)注，特別是陶瓷微濾膜，具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐酸堿、有機(jī)溶劑和微生物侵蝕，機(jī)械強(qiáng)度高，能耗低，不易堵塞，使用壽命長(zhǎng)，抗極端氣候等特點(diǎn)。但是實(shí)際操作運(yùn)行中，陶瓷微濾膜用于處理池塘水、水庫水等有機(jī)物含量較高的水源水時(shí)，不但膜通量衰減迅速、膜孔堵塞嚴(yán)重、產(chǎn)水量急劇下降，而且對(duì)水中有機(jī)物的去除率低，威脅供水水質(zhì)安全。現(xiàn)有采用膜前化學(xué)混凝法預(yù)處理，如微絮凝、膜過濾與氣浮一體化反應(yīng)裝置及以其處理低濁微污染水的方法(申請(qǐng)?zhí)枺?01010566493.7)，但其化學(xué)絮凝劑投加量較大，污泥產(chǎn)量較大，易形成二次污染，而且水力停留時(shí)間較長(zhǎng)。

電絮凝技術(shù)用于水處理領(lǐng)域，優(yōu)點(diǎn)有：設(shè)備簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，操作維護(hù)方便，易于與其他工藝耦合；反應(yīng)生成的金屬離子無雜質(zhì)，成分純凈，污泥產(chǎn)量小，電極金屬消耗量低；對(duì)原水的適應(yīng)范圍廣，反應(yīng)過程中不需投加化學(xué)藥劑，不存在藥劑的保存問題，不存在二次污染的風(fēng)險(xiǎn)；電極溶解所生成的金屬離子活性高，絮凝性能強(qiáng)，形成的微小氣泡起到攪拌的同時(shí)還可以完成顆粒物的浮選，處理效率高。然而能耗過高、處理時(shí)間過長(zhǎng)的缺陷一直制約著電絮凝技術(shù)的推廣應(yīng)用。

將電絮凝作為陶瓷微濾膜的預(yù)處理，水中的雜質(zhì)先通過電絮凝反應(yīng)器，部分雜質(zhì)被氧化去除，部分脫穩(wěn)形成微小絮體，再由陶瓷微濾膜攔截過濾去除。不同于現(xiàn)有的一些以電絮凝-超濾膜技術(shù)為核心的水凈化裝置，如一種處理微污染水的組合工藝及裝置(申請(qǐng)?zhí)枺?01410342465.5)，該專利中采用有機(jī)中空纖維超濾膜間歇運(yùn)行，操作壓力大、能耗高，而且膜孔小易堵塞，同時(shí)內(nèi)壓式中空纖維膜不易清洗，通量恢復(fù)較差，另外有機(jī)中空纖維膜易富集微生物，老化斷裂而不易察覺，污染出水。相比之下，采用管式陶瓷微濾膜，工作壓力較低、節(jié)約能耗，膜孔較大不易阻塞，膜污染后易于清洗，而且抗理化性裂化和微生物降解。因此，結(jié)合電絮凝技術(shù)與陶瓷微濾膜技術(shù)優(yōu)勢(shì)的耦合工藝，既提高了陶瓷微濾膜出水水質(zhì)，延緩了膜通量的衰減，又克服了電絮凝能耗高，固液分離時(shí)間長(zhǎng)的缺陷，達(dá)到了優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、性能穩(wěn)定、工藝簡(jiǎn)單、處理效率高的電絮凝陶瓷微濾膜凈化微污染水源水的耦合裝置。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：一種電絮凝陶瓷微濾膜凈化微污染水源水的耦合裝置，包括潛水泵、原水箱、電絮凝反應(yīng)器進(jìn)水泵、電絮凝反應(yīng)器、直流穩(wěn)壓電源、中間儲(chǔ)水箱、陶瓷微濾膜組件進(jìn)水泵、陶瓷微濾膜組件、反沖洗水罐、清水箱、空壓機(jī)、濃縮水排除管、濃縮水回流管、濃縮水管、滲透水/反洗水轉(zhuǎn)化管、反沖洗排水管和空氣管，所述原水箱的進(jìn)水口通過管道與潛水泵連接，出水口經(jīng)電絮凝反應(yīng)器進(jìn)水泵與電絮凝反應(yīng)器連通，所述電絮凝反應(yīng)器通過導(dǎo)線與直流穩(wěn)壓電源連接，該電絮凝反應(yīng)器的出水口與中間儲(chǔ)水箱的入水口相通，中間儲(chǔ)水箱的出水口經(jīng)陶瓷微濾膜組件進(jìn)水泵與陶瓷微濾膜組件連接，在所述陶瓷微濾膜組件的底部設(shè)置有與之連接的反沖洗排水管，所述陶瓷微濾膜組件頂端的濃縮水管通過三通與濃縮水排除管和濃縮水回流管相連，該濃縮水回流管與中間儲(chǔ)水箱連接，陶瓷微濾膜組件出水口經(jīng)由滲透水/反洗水轉(zhuǎn)化管與反沖洗水罐相通，所述反沖洗水罐的出水口接清水箱、上端通過空氣管連接有空壓機(jī)。

作為優(yōu)選，所述電絮凝反應(yīng)器包括電極板、導(dǎo)電銅棒、有機(jī)玻璃外殼及用于放置電極板的托架，該電極板通過導(dǎo)電棒串聯(lián)并平行交錯(cuò)排列于有機(jī)玻璃外殼內(nèi)。

作為優(yōu)選，在所述電絮凝反應(yīng)器底部設(shè)置有底座和排污管。

作為優(yōu)選，所述陶瓷微濾膜組件采用管式內(nèi)壓陶瓷微濾膜。

一種具有上述耦合裝置的工藝，包括如下步驟：

1)水源水經(jīng)潛水泵注入原水箱，再通過電絮凝反應(yīng)器進(jìn)水泵壓入電絮凝反應(yīng)器，電絮凝反應(yīng)器進(jìn)水泵出口裝有閥門和流量計(jì)用于調(diào)節(jié)電絮凝反應(yīng)器的進(jìn)水流量恒定為4L/min，進(jìn)而控制電絮凝反應(yīng)器中水體的停留時(shí)間為150s，電絮凝反應(yīng)器中平行設(shè)置8塊3mm厚的純鋁板作為電極板，極板上端開Φ10的通孔通過導(dǎo)電銅棒單級(jí)式連接，極板下端置于托架上，極板間距10mm；

2)啟動(dòng)直流穩(wěn)壓電源，根據(jù)原水水質(zhì)調(diào)節(jié)輸出電流使電流密度在0.5-3.0mA/cm²之間浮動(dòng)；

3)經(jīng)過電絮凝處理的水在重力作用下進(jìn)入中間儲(chǔ)水箱，停留300s以形成微小絮體；

4)經(jīng)步驟3)反應(yīng)后的水體通過陶瓷微濾膜組件進(jìn)水泵打入陶瓷微濾膜組件，陶瓷微濾膜組件采用錯(cuò)流過濾模式，其中裝填兩支孔道管式內(nèi)壓陶瓷微濾膜，每支膜長(zhǎng)500mm，串聯(lián)連接，Al₂O₃材質(zhì)，膜孔徑200nm，濃縮水部分經(jīng)濃縮水排除管排除，部分通過濃縮水回流管回流至中間儲(chǔ)水箱，以充分利用未經(jīng)反應(yīng)的金屬離子，滲透水進(jìn)入反沖洗水罐和清水箱，通過陶瓷膜組件進(jìn)水管上閥門控制跨膜壓差為0.1MPa，調(diào)節(jié)濃縮水管兩分支管上的閥門控制回流比為20％；

5)當(dāng)本裝置產(chǎn)水量衰減迅速時(shí)，關(guān)閉陶瓷微濾膜組件進(jìn)水泵出口和清水箱進(jìn)水管上的閥門，開啟反沖洗排水管和空氣管上的閥門，啟動(dòng)空壓機(jī)反沖洗陶瓷微濾膜，同時(shí)打開排污管排除電絮凝反應(yīng)器底部的污泥，并交換電極板的正負(fù)極。

通過以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明與現(xiàn)有其他技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)電絮凝技術(shù)的采用，能通過陽極形成的新生態(tài)羥基絡(luò)合物吸附、網(wǎng)捕水中的雜質(zhì)；而且通過電絮凝中氧化還原作用，能降解、去除部分有機(jī)物；另外陰極產(chǎn)生的大量微小氣泡尺寸小、比表面積大對(duì)懸浮物、膠體和結(jié)構(gòu)疏散的絮體吸附浮載能力強(qiáng)，可以提高膜技術(shù)對(duì)有機(jī)物的去除率，延緩膜污染，增長(zhǎng)膜清洗周期。

(2)管式陶瓷微濾膜的運(yùn)用，能顯著提高電絮凝處理后固液體的分離效率，節(jié)約占地面積，降低能耗；同時(shí)管式陶瓷微濾膜理化生性質(zhì)穩(wěn)定，機(jī)械強(qiáng)度高，使用壽命長(zhǎng)，保存方便，反洗簡(jiǎn)便。

(3)綜合了電絮凝和陶瓷微濾膜的優(yōu)點(diǎn)，既提高了陶瓷微濾膜出水水質(zhì)，延緩了膜通量的衰減，又克服了電絮凝能耗高，固液分離時(shí)間長(zhǎng)的缺陷。裝置結(jié)構(gòu)緊湊，水源適應(yīng)性廣，處理效率高，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中電絮凝反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例及附圖來進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明。

一種如圖1及圖2所示的電絮凝陶瓷微濾膜凈化微污染水源水的耦合裝置，包括潛水泵1、原水箱2、電絮凝反應(yīng)器進(jìn)水泵3、電絮凝反應(yīng)器4、直流穩(wěn)壓電源5、中間儲(chǔ)水箱7、陶瓷微濾膜組件進(jìn)水泵8、陶瓷微濾膜組件9、反沖洗水罐10、清水箱11、空壓機(jī)12、濃縮水排除管15、濃縮水回流管16、濃縮水管17、滲透水/反洗水轉(zhuǎn)化管18、反沖洗排水管19和空氣管20，所述原水箱2的進(jìn)水口通過管道與潛水泵1連接，出水口經(jīng)電絮凝反應(yīng)器進(jìn)水泵3與電絮凝反應(yīng)器4連通，所述電絮凝反應(yīng)器4通過導(dǎo)線13與直流穩(wěn)壓電源5連接，該電絮凝反應(yīng)器4的出水口與中間儲(chǔ)水箱7的入水口相通，所述電絮凝反應(yīng)器4包括電極板21、導(dǎo)電銅棒22、有機(jī)玻璃外殼23及用于放置電極板21的托架24，該電極板21通過導(dǎo)電棒22串聯(lián)并平行交錯(cuò)排列于有機(jī)玻璃外殼23內(nèi)，根據(jù)處理水量可增減電極板21的塊數(shù)，調(diào)整電極板21的長(zhǎng)寬比；根據(jù)原水水質(zhì)可選用Fe、Al、Mg或者合金材質(zhì)作為電極板21，電絮凝技術(shù)的采用，能通過陽極形成的新生態(tài)羥基絡(luò)合物吸附、網(wǎng)捕水中的雜質(zhì)；而且通過電絮凝中氧化還原作用，能降解、去除部分有機(jī)物；另外陰極產(chǎn)生的大量微小氣泡尺寸小、比表面積大對(duì)懸浮物、膠體和結(jié)構(gòu)疏散的絮體吸附浮載能力強(qiáng)，可以提高膜技術(shù)對(duì)有機(jī)物的去除率，延緩膜污染，增長(zhǎng)膜清洗周期，中間儲(chǔ)水箱7的出水口經(jīng)陶瓷微濾膜組件進(jìn)水泵8與陶瓷微濾膜組件9連接，所述陶瓷微濾膜組件9采用管式內(nèi)壓陶瓷微濾膜，材質(zhì)為Al₂O₃，錯(cuò)流過濾模式，當(dāng)需要增大產(chǎn)水量時(shí)可并聯(lián)多支陶瓷微濾膜，或選用多孔道數(shù)陶瓷微濾膜；當(dāng)需要調(diào)高出水水質(zhì)時(shí)可采用串聯(lián)多級(jí)過濾，或裝填小孔徑陶瓷微濾膜，管式陶瓷微濾膜的運(yùn)用，能顯著提高電絮凝處理后固液體的分離效率，節(jié)約占地面積，降低能耗；同時(shí)管式陶瓷微濾膜理化生性質(zhì)穩(wěn)定，機(jī)械強(qiáng)度高，使用壽命長(zhǎng)，保存方便，反洗簡(jiǎn)便，在所述陶瓷微濾膜組件9的底部設(shè)置有與之連接的反沖洗排水管19，所述陶瓷微濾膜組件9頂端的濃縮水管17通過三通與濃縮水排除管15和濃縮水回流管16相連，該濃縮水回流管16與中間儲(chǔ)水箱7連接，陶瓷微濾膜組件9出水口經(jīng)由滲透水/反洗水轉(zhuǎn)化管18與反沖洗水罐10相通，所述反沖洗水罐10的出水口接清水箱11、上端通過空氣管20連接有空壓機(jī)12。

一種具有上述耦合裝置的工藝，包括如下步驟：

1)水源水經(jīng)潛水泵1注入原水箱2，再通過電絮凝反應(yīng)器進(jìn)水泵3壓入電絮凝反應(yīng)器4，電絮凝反應(yīng)器進(jìn)水泵3出口裝有閥門和流量計(jì)用于調(diào)節(jié)電絮凝反應(yīng)器4的進(jìn)水流量恒定為4L/min，進(jìn)而控制電絮凝反應(yīng)器4中水體的停留時(shí)間為150s，如圖2所示，電絮凝反應(yīng)器4中平行設(shè)置8塊3mm厚的純鋁板作為電極板21，極板上端開Φ10的通孔通過導(dǎo)電銅棒22單級(jí)式連接，極板下端置于托架24上，極板間距10mm；

2)啟動(dòng)直流穩(wěn)壓電源5，根據(jù)原水水質(zhì)調(diào)節(jié)輸出電流使電流密度在0.5-3.0mA/cm²之間浮動(dòng)；

3)經(jīng)過電絮凝處理的水在重力作用下進(jìn)入中間儲(chǔ)水箱7，停留300s以形成微小絮體；

4)經(jīng)步驟3)反應(yīng)后的水體通過陶瓷微濾膜組件進(jìn)水泵8打入陶瓷微濾膜組件9，陶瓷微濾膜組件9采用錯(cuò)流過濾模式，其中裝填兩支19孔道管式內(nèi)壓陶瓷微濾膜，每支膜長(zhǎng)500mm，串聯(lián)連接，Al₂O₃材質(zhì)，膜孔徑200nm，濃縮水部分經(jīng)濃縮水排除管15排除，部分通過濃縮水回流管16回流至中間儲(chǔ)水箱7，以充分利用未經(jīng)反應(yīng)的金屬離子，滲透水進(jìn)入反沖洗水罐10和清水箱11，通過陶瓷膜組件9進(jìn)水管上閥門控制跨膜壓差為0.1MPa，調(diào)節(jié)濃縮水管兩分支管上的閥門控制回流比為20％；

5)當(dāng)本裝置產(chǎn)水量衰減迅速時(shí)，關(guān)閉陶瓷微濾膜組件進(jìn)水泵8出口和清水箱11進(jìn)水管上的閥門，開啟反沖洗排水管19和空氣管20上的閥門，啟動(dòng)空壓機(jī)12反沖洗陶瓷微濾膜，同時(shí)打開排污管14排除電絮凝反應(yīng)器4底部的污泥，并交換電極板21的正負(fù)極。

采用上述電絮凝陶瓷微濾膜凈化微污染水源水的耦合裝置及工藝處理某地湖水，經(jīng)檢測(cè)原水水質(zhì)為：溫度23℃，pH為8.2，濁度為9.61NTU，COD_Mn為6.29mg/L，UV₂₅₄為0.169cm^-1，出水水質(zhì)如表1所示，由表1可知在其他條件相同情況下，電流密度為2.0mA/cm²時(shí)出水最好且達(dá)到《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)的限值要求。

表1電絮凝—陶瓷微濾膜耦合工藝處理后出水水質(zhì)

本發(fā)明構(gòu)建了一種動(dòng)態(tài)連續(xù)運(yùn)行的組合工藝，綜合了電絮凝和陶瓷微濾膜的優(yōu)點(diǎn)，既提高了陶瓷微濾膜出水水質(zhì)，延緩了膜通量的衰減，又克服了電絮凝能耗高，固液分離時(shí)間長(zhǎng)的缺陷。裝置結(jié)構(gòu)緊湊，水源適應(yīng)性廣，處理效率高，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，電絮凝技術(shù)的采用，能通過陽極形成的新生態(tài)羥基絡(luò)合物吸附、網(wǎng)捕水中的雜質(zhì)；而且通過電絮凝中氧化還原作用，能降解、去除部分有機(jī)物；另外陰極產(chǎn)生的大量微小氣泡尺寸小、比表面積大對(duì)懸浮物、膠體和結(jié)構(gòu)疏散的絮體吸附浮載能力強(qiáng)，可以提高膜技術(shù)對(duì)有機(jī)物的去除率，延緩膜污染，增長(zhǎng)膜清洗周期；管式陶瓷微濾膜的運(yùn)用，能顯著提高電絮凝處理后固液體的分離效率，節(jié)約占地面積，降低能耗；同時(shí)管式陶瓷微濾膜理化生性質(zhì)穩(wěn)定，機(jī)械強(qiáng)度高，使用壽命長(zhǎng)，保存方便，反洗簡(jiǎn)便；組合工藝可通過增減電極板塊數(shù)和陶瓷微濾膜根數(shù)，調(diào)整凈水規(guī)模和出水水質(zhì)，實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用。

以上對(duì)本發(fā)明實(shí)施例所提供的技術(shù)方案進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的原理以及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只適用于幫助理解本發(fā)明實(shí)施例的原理；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在具體實(shí)施方式以及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。