本發(fā)明涉及水處理領(lǐng)域。

更準確地說，本發(fā)明涉及處理水的方法，其至少執(zhí)行一個處理步驟，在此期間，水與吸附惰性碳粒物質(zhì)接觸，以減少水的有機物和污染物含量(農(nóng)藥、微小污染物、內(nèi)分泌干擾物、工業(yè)殘渣、藥渣等等)，然后是凈化步驟。

背景技術(shù)：

粉末或顆粒形惰性碳料具有高度發(fā)達的固有孔隙度，使之具有大的表面積，賦予其吸附大量有機分子、進行催化反應的性質(zhì)。實際上，顆粒狀吸附物質(zhì)的吸附能力可以通過檢測其碘指數(shù)加以計算。通過檢測碘指數(shù)計算出的吸附能力以毫克指示每克粉狀活性炭吸附的碘量。碘指數(shù)的檢測尤其根據(jù)國際標準astm(美國材料實驗協(xié)會)第d4607條進行。

這里水處理方法使用的粉末活性碳的平均粒度為10μm至50μm，比表面積相當于粉末活性碳的800至1000mg/g碘指數(shù)(根據(jù)上述標準測得的指數(shù))。

在這種方法中，粉末活性碳可以根據(jù)不同的配置加以使用。

因此，粉末活性碳可以加到反應器中的待處理水中，接觸時間足以能夠吸附其含有的有機物。因此，其中載有被吸附物質(zhì)的粉末活性碳必須通過凈化與已處理水分離。該凈化步驟一般使用沉淀法，或潷析法，或薄膜分離法。

通常加入凝結(jié)劑和/或絮凝劑，以利于有機物質(zhì)和粉末活性碳凝聚成絮凝物，從而便于凈化操作。

因為粉末活性碳成本很高，所以凈化步驟要使該物質(zhì)再循環(huán)。為此，上述凈化結(jié)束時回收的含有吸附物質(zhì)的淤渣進行處理，從其去除液相基本部分。該步驟一般使用旋液分離處理方法。該步驟結(jié)束時，在旋液分離器的分出物中，獲得含有粉末吸附物質(zhì)的物相，其可再引入到水處理方法中。實際上，該物相含有高比例的粉末物質(zhì)，還有水，形成較具流動性的淤渣。但是，來自上述分離步驟的淤渣的液相基本部分從旋液分離器的溢出物中除去。

法國專利申請fr-a-2868064提出這種現(xiàn)有技術(shù)方法的實施例。

根據(jù)該現(xiàn)有技術(shù)，旋液分離步驟去除就地再循環(huán)粉末物質(zhì)，不是其上吸附的所有有機物質(zhì)，而是該有機物質(zhì)的僅一小部分。雖然就地再循環(huán)，但是，吸附物質(zhì)逐漸減弱其吸附能力。因此，必須定期地用新鮮粉末活性碳更換反應器中使用的一部分粉末活性碳。因此，必須同時將大量新鮮粉末活性碳定期注入到反應器中，補償用過的粉末活性碳吸附能力的喪失。

雖然這種方法允許用新鮮粉末活性碳替換一部分用過的粉末活性碳而不停止車間的處理，然而，其具有其他一些缺陷。

因此，來自系統(tǒng)清洗的粉末活性碳不必回收，因為沒有公知的經(jīng)濟有效的處理方法使粉末活性碳再具有原有的吸附能力或者接近該原有能力的吸附能力。這會產(chǎn)生必須從工廠排出的粉末活性碳淤渣。這種淤渣的處理具有一些缺陷。特別是，淤渣必須在運輸前干燥。這增加排出或者焚化或者用于農(nóng)業(yè)噴灑的成本。

因為粉末活性碳是高成本材料，其用于水處理與經(jīng)濟要求相抵觸。因此，使用粉末活性碳的技術(shù)具有承擔高生產(chǎn)費用的缺陷。

另外，用粉末活性碳進行水處理，實際上意味著要增加少量凝結(jié)劑例如fecl3，和/或絮凝劑，例如能形成十分密集的絮凝物的聚合物。這樣做是為了促進沉淀或者潷析，防止降低調(diào)質(zhì)處理操作例如下游過濾的質(zhì)量的粉末活性碳漏損。通常的做法也有添加細碎石例如細砂，以加快潷析過程。使用聚合物，會導致粉末活性碳飽和加快，迫使使用者經(jīng)常更新。首先，使用這些物質(zhì)，會導致淤渣量增多，必須在并聯(lián)系統(tǒng)中加以處理。實際上，這種淤渣必須濃綢、干燥、從生產(chǎn)場地排出。因此，這種方法也增加生產(chǎn)費用。在任何情況下，這種粉末活性碳淤渣不能處理，獲得回收的粉末活性碳。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提出一種處理水以除去其中有機物質(zhì)和污染物的方法，其中，水與帶有吸附物質(zhì)的接觸容器進行接觸，凈化時避免造成現(xiàn)有技術(shù)中在凈化期間水中存在吸附物質(zhì)的問題。

本發(fā)明的一個目的是提出這樣一種方法，其使凈化造成的淤渣量減到最低程度。

本發(fā)明的另一個目的是提出這樣一種方法，其在凈化使用聚合物時使這種聚合物的數(shù)量減到最低程度。

本發(fā)明的又一個目的是提出這樣一種方法，其中，吸附物質(zhì)可以更新，而不必中斷處理。

本發(fā)明的又一個目的是提出這樣一種方法，其可用于基本上長時間保持水處理的質(zhì)量。

本發(fā)明的又一個目的是提出這樣一種方法，在其至少一個實施例中，用過的吸附物質(zhì)可以直接再生，即易于恢復所述吸附物質(zhì)針對有機物質(zhì)的吸附能力。

因此，本發(fā)明的一個目的是提出這樣一種方法，在其至少一個實施例中，恢復吸附物質(zhì)的50％的吸附能力，即可以獲得至少部分再生的吸附物質(zhì)，其吸附能力至少相當于所述吸附物質(zhì)在新鮮時吸附能力的50％。

本發(fā)明的另一個目的是提出這樣一種方法，對于同等處理水平來說，其處理作業(yè)費用少于現(xiàn)有技術(shù)方法的處理作業(yè)費用。

本發(fā)明的另一個目的是提出使用這種方法的工廠。

本發(fā)明的又一個目的是提出這樣一種工廠，其可恢復利用現(xiàn)有的老式處理站。

借助于處理水以減少有機物和污染物含量的方法，可達到這些不同的目的，所述方法包括：

使待處理水在配有攪拌裝置的接觸容器中與顆粒狀吸附物質(zhì)接觸的步驟；

然后，凈化來自所述接觸容器的水以獲得凈化水和淤渣的步驟；

其特征在于：

所述顆粒狀吸附物質(zhì)由活性碳顆粒的附聚物構(gòu)成，所述附聚物的平均尺寸為200μm至600μm，比表面積為800至1000m²/g，所述顆粒狀吸附物質(zhì)能通過熱法被再生；

所述水在進行凈化之前，在從所述接觸容器被排出時，在過濾網(wǎng)上被過濾，以將所述顆粒狀吸附物質(zhì)保持在所述接觸容器內(nèi)，同時在所述顆粒狀吸附物質(zhì)上不保留非吸附有機物質(zhì)，

其特征還在于：

所述接觸容器的內(nèi)裝物僅局部地被攪動，以在接觸容器內(nèi)形成所述顆粒狀吸附物質(zhì)的濃度梯度，所述接觸容器的底部構(gòu)成非攪動區(qū)域；

用過的顆粒狀吸附物質(zhì)從所述接觸容器的所述非攪動區(qū)域被連續(xù)或者間斷地清洗，以通過熱法使用過的顆粒狀吸附物質(zhì)即時再生，和被新鮮的顆粒狀吸附物質(zhì)替換。

因此，根據(jù)本發(fā)明，不需要所述顆粒狀吸附物質(zhì)就地進行任何再循環(huán)。

在本發(fā)明的方法的范圍內(nèi)用過的吸附物質(zhì)，是一種市場上可買到的物質(zhì)，因此，其不是水處理領(lǐng)域理解的粉末活性碳。實際上，其比粉末活性碳具有更大的比表面積。同樣，其不是水處理領(lǐng)域理解的粒狀活性炭。實際上，其具有小尺寸。

這種特殊吸附物質(zhì)的優(yōu)越性尤其在于，與水處理領(lǐng)域傳統(tǒng)上使用的不能再生的粉末活性碳不同的是，其可通過熱法再生。

根據(jù)本發(fā)明，這種物質(zhì)通過適當方法保持在接觸容器中，從而防止其在凈化步驟期間擴散，防止這種物質(zhì)在已凈化水中擴散的任何危險。這些裝置使吸附物質(zhì)保持在接觸容器中，同時允許水和未吸附的有機物與污染物通過。因此，現(xiàn)有技術(shù)中在凈化成分中存在吸附物質(zhì)造成的所有問題，無論什么都得以避免。

特別是，來自凈化的淤渣量少于現(xiàn)有技術(shù)中的淤渣量。此外，因為淤渣不含有任何吸附物質(zhì)，不必處理使之分離。因此，本發(fā)明方法的使用費用低于現(xiàn)有技術(shù)方法的費用，現(xiàn)有技術(shù)方法必須處理來自凈化的淤渣，回收其含有的吸附物質(zhì)。

根據(jù)本發(fā)明，接觸容器的內(nèi)裝物僅局部地被攪動，容器的非攪動區(qū)布置在其下部。因此，吸附物質(zhì)的濃度梯度在接觸容器內(nèi)形成。用過的顆粒狀吸附物質(zhì)，加上了其吸附的物質(zhì)的重量，而密度增加。因此，其聚集在接觸容器的底部。這種用過的顆粒物質(zhì)可以由此下部進行清洗，代之以新鮮物質(zhì)，而不中斷過程。

清洗過的吸附物質(zhì)可以排放、貯存在桶中，一旦裝滿，就運輸?shù)酵獠繄龅?，用熱法使其含有的吸附物質(zhì)再生。實際上，本發(fā)明使用的特殊吸附物質(zhì)可通過熱法再生，除簡單的預備排放以外，無需任何處理。

吸附物質(zhì)與接觸容器中水的接觸時間由現(xiàn)有技術(shù)中熟練人員選擇，以使該吸附物質(zhì)中含有的有機物質(zhì)和污染物的吸附最佳化。實際上，該接觸時間最好為5分鐘至20分鐘。

接觸容器中吸附物質(zhì)的濃度，由現(xiàn)有技術(shù)中熟練人員，根據(jù)待處理水的有機物質(zhì)和污染物的載量進行選擇。實際上，優(yōu)選地，用過的顆粒狀吸附物質(zhì)被清洗和用新鮮的顆粒狀吸附物質(zhì)替換，以便保持所述接觸容器中所述顆粒狀吸附物質(zhì)的平均濃度。平均濃度根據(jù)待處理水進行改變。

優(yōu)選地，所述方法包括一個預備步驟，用于在待處理水進入所述反應器中之前，在具有1至5毫米攔截閾值的預濾器上預過濾所述待處理水。這種預過濾旨在使待處理水除去在所述方法的后面的步驟期間可能收集在其中的固體。

根據(jù)一個實施例，所述方法包括周期式步驟，用從由反洗法和氣吹清潔法構(gòu)成的組選擇的清潔方法清潔所述過濾網(wǎng)。因此，避免過濾器阻塞。

本發(fā)明的方法可使用許多凈化技術(shù)。根據(jù)一個有利的實施例，這種凈化包括使所述待處理水凝結(jié)產(chǎn)生凝結(jié)水的凝結(jié)步驟、使所述凝結(jié)水絮凝產(chǎn)生絮凝水的絮凝步驟、使所述絮凝水潷析產(chǎn)生凈化水和淤渣的潷析步驟，本發(fā)明的所述凝結(jié)、絮凝和潷析步驟在沒有顆粒狀吸附物質(zhì)的情況下進行。

根據(jù)這種實施例，與待凈化水含有吸附物質(zhì)的現(xiàn)有技術(shù)相比，所述方法能夠節(jié)約大量必須使用的絮凝劑(聚合物)。實際上，這種物質(zhì)與聚合物進行聚合。因此，沒有這種物質(zhì)時，需要較少的聚合物。

此外，根據(jù)一個實施例，所述凝結(jié)-絮凝-潷析凈化步驟也包括注入碎石的步驟、處理所述淤渣以排出淤渣所含的碎石的基本部分的步驟、以及使該碎石在所述凈化步驟中循環(huán)的步驟，所述淤渣不含有顆粒狀吸附物質(zhì)。

本發(fā)明也涉及實施本發(fā)明的方法的工廠，其特征在于，所述工廠具有：

接觸容器，其配有輸水裝置、溢出排水裝置和攪拌裝置，所述接觸容器接納待處理水與顆粒狀吸附物質(zhì)的混合物；

凈化裝置，其連接于所述溢出排水裝置；

其特征在于，所述吸附物質(zhì)由活性碳顆粒的附聚物構(gòu)成，所述附聚物的平均尺寸為200μm至600μm，比表面積為800至1000m²/g；

其特征還在于，所述工廠具有安裝在所述容器上部的過濾網(wǎng)，所述過濾網(wǎng)具有一層厚1至5mm的多孔材料，所述多孔材料具有100μm至200μm的攔截閾值；

其特征還在于，所述容器具有一個漏斗形的下部，所述漏斗的端部配有清洗裝置；

其特征還在于，所述接觸容器的所述攪拌裝置設(shè)計成，使得所述攪拌裝置能攪動所述接觸容器上部的內(nèi)裝物，而不攪動漏斗形的下部的內(nèi)裝物。

在這種工廠中，用于形成過濾網(wǎng)的多孔材料層的物理特性，使之能夠履行其功能，將顆粒狀吸附物質(zhì)保持在接觸容器內(nèi)，而不在該容器內(nèi)保持非吸附有機物質(zhì)。過濾網(wǎng)允許混濁水通過，而阻止顆粒物質(zhì)到達凈化裝置。

該層厚度小，即1mm至5mm，尤其防止大量過濾。

接觸容器下部的漏斗形狀促使用過的顆粒物質(zhì)在該部分中移動以及由布置在其端部的清洗裝置排出。

優(yōu)選地，用于形成過濾網(wǎng)的多孔材料是高密度聚乙烯。這種材料的優(yōu)越性在食品應用中得到證實，在必須使用化學試劑清潔過濾網(wǎng)的特殊情況下，也能很好地耐受這些化學試劑。

根據(jù)一個有利的實施例，形成所述過濾網(wǎng)的多孔材料的層被安排為管形或箱形的結(jié)構(gòu)，過濾從管或箱外部向內(nèi)部進行，所述排水裝置從所述接觸容器連接于管或箱的內(nèi)部。這種管或箱的優(yōu)越性是，市場上可買到，易于更換。

此外，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述接觸容器的所述攪拌裝置具有一個安裝成在所述容器中垂直活動的葉片轉(zhuǎn)子、使所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速改變的裝置、以及使轉(zhuǎn)子在所述容器中的垂直位置進行改變的裝置。這種裝置構(gòu)成優(yōu)選裝置，以致根據(jù)本發(fā)明的方法，所述接觸容器的內(nèi)裝物僅局部地被攪動，在其內(nèi)形成濃度梯度，所述接觸容器的底部構(gòu)成非攪動區(qū)。

雖然本發(fā)明的工廠可具有不同的凈化裝置，但是，所述工廠最好具有使凝結(jié)劑注入到凝結(jié)區(qū)的裝置，以及使絮凝劑注入到該絮凝區(qū)用于凝結(jié)-絮凝-潷析的裝置。

優(yōu)選地，其還具有將碎石注入到所述絮凝區(qū)的裝置，最好還具有使來自所述凈化裝置的淤渣排出的淤渣排出裝置(7)，所述淤渣排出裝置連接于處理所述淤渣、能從其中排出淤渣含有的碎石的基本部分的裝置以及使排出的碎石分布在所述絮凝區(qū)(4)的裝置。

附圖說明

根據(jù)下面參照附圖對一個非限制性實施例的說明，本發(fā)明及其不同的優(yōu)越性將得到更為清楚的理解，附圖如下：

-圖1是本發(fā)明的工廠的示意圖；

-圖2是圖表，示出在圖1所示的工廠，根據(jù)本發(fā)明的方法處理前后水的混濁度ntu；

-圖3是圖表，示出在圖1所示的工廠，根據(jù)本發(fā)明的方法處理前后水在254nm的紫外線吸收率。

具體實施方式

現(xiàn)在參照圖1說明本發(fā)明的工廠的一實施例。

這種水處理廠具有一個引入待處理未凈化水的管道1，其到達區(qū)2，使該水與吸附物質(zhì)接觸。

由金屬網(wǎng)構(gòu)成的預濾器13布置在引入管道1上。該預濾器在目前的實施例中具有1mm的攔截閾值。

顆粒狀吸附物質(zhì)是活性碳顆粒的附聚物，由chemviron公司以商品名microsorb(注冊商標)400r銷售。附聚物的平均尺寸為200μm至600μm，碘指數(shù)大于800mg/g。其比表面積(n2，bet法)為900m²/g。該顆粒狀吸附物質(zhì)可通過熱法被再生。該物質(zhì)可通過例如分配器23引入接觸容器21中。

接觸區(qū)2由接觸容器21的壁限定，接觸容器21具有一個漏斗形下部21a，漏斗形下部的下端配有凈化裝置21b。該接觸容器21接納具有葉片攪拌器的攪拌裝置，葉片攪拌器的轉(zhuǎn)速可由電動機22a調(diào)節(jié)。裝置22b也用于調(diào)整攪拌裝置在接觸容器21中的高度。

接觸容器21在上部區(qū)與凝結(jié)區(qū)3連通。在該處，有一個由管形結(jié)構(gòu)構(gòu)成的過濾網(wǎng)9，管形結(jié)構(gòu)由孔隙度為150μm高密度聚乙烯制厚1mm的多孔材料的層制成。該過濾網(wǎng)用于過濾從接觸區(qū)2流向凝結(jié)區(qū)3的水。過濾網(wǎng)配有一條進氣道9a，其通過管狀結(jié)構(gòu)，必要時，可將空氣輸送到多孔材料，使之有效清潔。

凝結(jié)區(qū)3由凝結(jié)容器31的外形限定，凝結(jié)容器31接納一個攪拌器32，攪拌器由一個電動機32a控制。注入裝置，例如一個注射器33，用于注入凝結(jié)劑，在氯化亞鐵的情況下，在本實施例中，以20ppm的比率，注入到凝結(jié)區(qū)3。該凝結(jié)區(qū)3在下部與加碎石的絮凝區(qū)4連通。

該加碎石的絮凝區(qū)4由絮凝容器41的外形限定，絮凝容器41接納一個攪拌器42，攪拌器由一個電動機42a控制。注入裝置，例如一個注射器43，用于注入至少一種絮凝劑，在陰離子聚合物的情況下，在本實施例中，以0.2ppm的比率，注入到加碎石的絮凝區(qū)。注入裝置45用于將碎石輸入到絮凝容器41中。該碎石由密度大于水的不溶顆粒狀物質(zhì)構(gòu)成，在細砂的情況下，在本實施例中，比率為4.9g/m³。該加碎石的絮凝區(qū)4也接納一個導流件，導流件具有一個基本上呈管狀的構(gòu)件44，攪拌器42在其內(nèi)轉(zhuǎn)動。因此，加碎石的絮凝區(qū)4構(gòu)成一個熟化區(qū)。其在上部通到潷析區(qū)5。

潷析區(qū)5由潷析裝置51限定，潷析裝置配有便于加速潷析過程的傾斜片52以及由電動機54致動的刮刀53。潷析裝置51具有下溢件6，下溢件連接于排出管7，用于排出含有碎石的淤渣。潷析裝置還具有溢流管8，用于排出已處理水。

管道19以及具有泵10的排放或排出裝置能夠使該混合物輸送到一個旋液分離器11的入口。

旋液分離器11具有下溢件，下溢件能夠使碎石與少量淤渣的混合物輸送到注入裝置45。該下溢件連接于可用水注入裝置18。這能夠使碎石與稀釋的淤渣的混合物注入到加碎石的絮凝區(qū)4。旋液分離器還具有溢流管，溢流管連接于管道12，能排出去除其碎石的淤渣，以便對該淤渣進行干燥和消毒處理。

根據(jù)本發(fā)明，工廠沒有任何使該顆粒狀吸附物質(zhì)就地再循環(huán)的裝置，這種物質(zhì)限制在接觸容器21內(nèi)。

本發(fā)明的水處理方法的實施例

現(xiàn)在，參照圖1所示的工廠，說明本發(fā)明的水處理方法。

這種方法在于，在待處理水由預濾器13過濾之后，經(jīng)管道1將待處理水輸送到接觸容器21，在接觸容器中待處理水與前述顆粒狀吸附物質(zhì)接觸，比例為每升水75毫克顆粒狀吸附物質(zhì)。該濃度尤其根據(jù)待處理水中有機物和污染物的載量加以改變。該濃度能夠吸附水中含有的一部分有機物質(zhì)和污染物。

根據(jù)本發(fā)明，接觸容器21的內(nèi)裝物僅在其中部和上部被攪拌器22攪動。為此，電動機22a和調(diào)節(jié)攪拌器在容器中的高度的調(diào)節(jié)裝置22b控制成，在接觸容器21內(nèi)形成所述吸附物質(zhì)的濃度梯度，所述容器的底部構(gòu)成非攪動區(qū)，顆粒狀吸附物質(zhì)由于在其載有有機物和污染物時增大密度，而向所述非攪動區(qū)移動。

在足夠的接觸時間之后，水與顆粒狀吸附物質(zhì)的混合物被引入到凝結(jié)容器31，流經(jīng)過濾網(wǎng)9，使顆粒狀吸附物質(zhì)保持在接觸容器21中，而允許接觸容器的混濁水通過。

在凝結(jié)容器31中，凝結(jié)劑與水混合。在足夠的接觸時間之后，水與凝結(jié)劑的混合物流入由絮凝容器41限定的加碎石的絮凝區(qū)4。該混合物在絮凝區(qū)中接觸由注入裝置43輸入的絮凝劑和由注入裝置45輸入的細砂。

使用導流裝置44，能夠形成引起水沿箭頭a的方向運動的動力現(xiàn)象。熟化后，來自加碎石的絮凝區(qū)4的混合物流向由潷析裝置51限定的潷析區(qū)5。含有碎石的淤渣在一個與潷析裝置51連接的下溢件6中由管道7排出。已處理水由此管道收集在一個溢流管8中。淤渣由管道19和泵10向旋液分離器11的入口輸送。

碎石在旋液分離器11內(nèi)與淤渣的其余部分分離。碎石在下溢件中從旋液分離器中排出，流入加碎石的絮凝區(qū)4。在溢流管中從旋液分離器11排出的淤渣的其余部分被排放。

根據(jù)本發(fā)明，用過的顆粒狀吸附物質(zhì)由凈化裝置21b從接觸容器21排出。用過的物質(zhì)被排放，包裝在桶中，一旦裝滿，即可向吸附物質(zhì)加熱再生裝置輸送。因此，更新率為20g/m³。

通過過濾網(wǎng)9，顆粒狀吸附物質(zhì)被保持在接觸容器21中，既不由此接觸容器向位于下游的裝置移動，也不向已處理水移動。因此，這些裝置易于運轉(zhuǎn)，在已處理水中發(fā)現(xiàn)顆粒物質(zhì)的危險幾乎不存在。此外，在潷析裝置的出口產(chǎn)生的淤渣量減少，絮凝劑的作用最佳化。來自潷析裝置的該淤渣再循環(huán)和處理所需的電能也減少了。從旋液分離器排出的必須處理的淤渣量也較少。

本發(fā)明能夠有效和穩(wěn)定地降低已處理水的混濁度(ntu)，如圖2所示。實際上，在試驗期間，其試驗結(jié)果示于圖2，混濁度平均降低92％。

本發(fā)明也有效地減少已處理水中含有的有機物，如圖3所示。實際上，在試驗期間，其試驗結(jié)果示于該圖，已處理水在254nm的紫外線吸收率平均降低86％。該結(jié)果表示其有機物含量。