專利名稱：一種去除飲用水中鄰苯二甲酸酯的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及飲用水處理技術(shù)，具體指利用臭氧-活性炭/沸石組合填料工藝 去除飲用水中鄰苯二甲酸酯的裝置，屬于環(huán)境保護水處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鄰苯二甲酸酯又名酞酸酯(PAEs)，是一類普遍使用的化學(xué)工業(yè)品，具有雌 激素作用，能夠干擾人體正常的內(nèi)分泌從而影響生殖，因而也屬于環(huán)境激素。 PAEs主要用作增塑劑，也應(yīng)用于涂料、油漆、醫(yī)療產(chǎn)品、汽車玻璃、化妝品、 殺蟲劑等產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中。隨著我國聚氯乙烯和塑料工業(yè)的高速發(fā)展，我 國塑料產(chǎn)量已位居世界第二，大量PAEs因為使用進入環(huán)境，在水、大氣、土 壤及生物體等各種環(huán)境介質(zhì)中均有檢出，很多地方的飲用水水源地也受到 PAEs的污染。飲用水廠對飲用水的處理就包含對PAEs的處理。但是目前的 飲用水廠主要采用常規(guī)處理工藝，即混凝+沉淀+過濾+消毒等工藝，這些常 規(guī)處理工藝不是專門針對PAEs進行的，故對PAEs去除效果不高，水廠出水 水質(zhì)中PAEs濃度時有超過衛(wèi)生部《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749—2006) 情況發(fā)生，嚴(yán)重威脅著人民群眾的飲用水安全。
目前針對飲用水中PAEs的處理工藝還較少，主要是臭氧分解+活性炭吸 附工藝與微曝氣生物活性炭濾池工藝，兩種工藝對飲用水中PAEs控制效果較 好，去除率都在90%以上。上述兩種工藝中活性炭是主要的吸附單元，由于 活性炭的孔徑特點，使其對各種污染物都有一定的吸附效果，活性炭不能充 分發(fā)揮吸附PAEs的特性，表面積將得不到充分的利用，勢必加速飽和，縮短 周期。另外，雖然這些工藝對PAEs具有很好的控制效果，但活性炭的價格比 較昂貴，將嚴(yán)重制約著以活性炭為主要去除單元的工藝的推廣應(yīng)用；再次，報道中的上述兩種工藝PAEs迸水濃度要求都不低于200pg/L，遠高于國內(nèi)常見飲用水水源中PAEs的濃度；或者PAEs進水濃度較低，但出水濃度達不到《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749—2006)的限值要求。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提出一種降低處理成本、提高鄰苯二甲酸酯去除效果和延長設(shè)備使用周期的去除飲用水中鄰苯二甲酸酯的裝置，本裝置特別適合于鄰苯二甲酸酯進水濃度較低的常見飲用水水源的處理。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的 一種去除飲用水中鄰苯二甲酸酯的裝置，其特征在于它包括臭氧接觸塔、臭氧發(fā)生器和混合填料反應(yīng)器，在臭氧接觸塔底部設(shè)有氣體入口，在臭氧接觸塔頂部設(shè)有氣體出口，在臭氧接觸塔下部和上部分別設(shè)有經(jīng)過常規(guī)混凝沉淀等處理后的飲用水入口和接觸后水出口，臭氧發(fā)生器的出口通過管道與臭氧接觸塔的氣體入口連接；混合填料反應(yīng)器的上端和下端分別設(shè)有進水口和出水口，混合填料反應(yīng)器內(nèi)位于進水口和出水口之間從上往下設(shè)有沸石填料和活性炭填料，臭氧接觸塔上的接觸后水出口通過管道與混合填料反應(yīng)器上的進水口連接。
進一步地，混合填料反應(yīng)器內(nèi)沸石填料和活性炭填料總高度為0.8-1.5m，沸石填料和活性炭填料的高度比為1 : 0.4-2。
所述臭氧接觸塔內(nèi)水平分布有若干用于均勻布?xì)獾膸Т┛椎牟細(xì)獍?，布?xì)獍逦挥诔粞踅佑|塔不同高度且間隔均勻。
本裝置還包括反沖洗水箱，所述反沖洗水箱通過反沖洗水泵與混合填料反應(yīng)器出水口連接以對沸石填料和活性炭填料反沖洗，在混合填料反應(yīng)器上部設(shè)有反沖洗水出口。
在活性炭填料下面設(shè)有承載沸石填料和活性炭填料的承托層，所述承托
層由礫石或卵石構(gòu)成，承托層高0.21!1。
和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的效果(1) 本發(fā)明采用了活性炭、沸石兩種填料，不僅可以充分發(fā)揮兩種吸附材料各自的優(yōu)勢，而且能夠有效降低單獨采用活性炭填料的成本，更有利于該工藝的推廣應(yīng)用。
(2) 沸石填料先將大分子有機物吸附，以降低活性炭的吸附壓力，使活性炭可以充分發(fā)揮吸附PAEs的特性，使活性炭達到飽和的周期延長。
(3) 本發(fā)明特別適合PAEs中低進水濃度，而常見飲用水水源即為中低濃度PAEs，因此本發(fā)明實用性更強，適合于飲用水廠深度處理改造。


圖1是本發(fā)明去除飲用水中鄰苯二甲酸酯裝置結(jié)構(gòu)圖。圖2是圖1中混合填料反應(yīng)器A-A剖面圖。
圖中，l-臭氧接觸塔；2-臭氧發(fā)生器；3-混合填料反應(yīng)器；4-布?xì)獍澹?-沸石填料；6-活性炭填料；7-承托層；8-反沖洗水箱；9-反沖洗水泵。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳述。
參見圖l和圖2，從圖上可以看出，本發(fā)明去除飲用水中鄰苯二甲酸酯的裝置，它包括臭氧接觸塔l、臭氧發(fā)生器2和混合填料反應(yīng)器3。
在臭氧接觸塔1內(nèi)水平分布有若干(圖上示出了三個)用于均勻布?xì)獾膸Т┛椎牟細(xì)獍?，布?xì)獍?位于臭氧接觸塔1不同高度且間隔均勻。在臭氧接觸塔底部設(shè)有氣體入口，在臭氧接觸塔頂部設(shè)有氣體出口，臭氧發(fā)生器2的出口通過管道與臭氧接觸塔1的氣體入口連接。同時在臭氧接觸塔下部和上部分別設(shè)有經(jīng)過常規(guī)混凝沉淀等處理后的飲用水入口和接觸后水出口 。
混合填料反應(yīng)器3的上端和下端分別設(shè)有進水口和出水口，混合填料反應(yīng)器內(nèi)位于進水口和出水口之間從上往下設(shè)有沸石填料5和活性炭填料6。在活性炭填料6下面設(shè)有承載沸石填料和活性炭填料的承托層7，所述承托層7由礫石或卵石構(gòu)成，承托層高0.2111。臭氧接觸塔l上的接觸后水出口通過管道與混合填料反應(yīng)器3上的進水口連接。
本發(fā)明沸石填料5和活性炭填料6總高度為0.8-1.5m，沸石填料5和活性炭填料6的高度比為1 : 0.4-2。當(dāng)然，在使處理水達標(biāo)的前提下，為了降低裝置成本，填料總高度越低越好；而在填料總高度一定的情況下，活性炭填料比例越低，成本就越低。
混合填料反應(yīng)器3運行一段時間后(約2月)可能會有吸附飽和問題，使出水水質(zhì)下降，因此本裝置還增設(shè)有反沖洗水箱8，所述反沖洗水箱8通過反沖洗水泵9與混合填料反應(yīng)器3出水口 (此時變成反沖洗水進口)連接以對沸石填料和活性炭填料反沖洗，以清除填料上吸附的物質(zhì)。反沖洗水泵9將反沖洗水箱8內(nèi)的清潔水泵入混合填料反應(yīng)器3底部，反沖洗水流向與正常運行時處理水流向相反，由混合填料反應(yīng)器底部承托層7進入，反向通過填料，在混合填料反應(yīng)器上部設(shè)有反沖洗水出口，反沖洗水作為廢水排出。
本裝置的工作原理和過程
待處理的飲用水首先從臭氧接觸塔下部進入，臭氧氣體從臭氧接觸塔的底部通入，臭氧氣體經(jīng)塔中的布?xì)獍迮c水同向流混合，在混合的過程中水中的PAEs等難降解物質(zhì)被臭氧氧化分解，雙鍵、苯環(huán)斷裂，鄰苯二甲酸酯多被氧化降解為鄰苯二甲酸、小分子有機物(醛、酮、酸)等化合物。初步處理后的水流入混合填料反應(yīng)器，先進入沸石填料層，相對于小分子量的DMP、 DBP，沸石填料對大分子的DEHP、 DOP更具有吸附優(yōu)勢，DEHP和DOP較多的被沸石填料所吸附；之后處理水再進入活性炭填料，將發(fā)揮其吸附小分子能力強的優(yōu)勢，優(yōu)先吸附DMP、 DBP及其他被臭氧氧化的小分子有機物。
在上述臭氧-活性炭/沸石組合填料工藝中，臭氧投加量、臭氧接觸時間、填料空床接觸時間、活性炭和沸石的搭配比例都可以變化，即根據(jù)進水水質(zhì)情況進行調(diào)整。
本發(fā)明形成了多段工藝聯(lián)用的特點，相當(dāng)于臭氧-活性炭和臭氧-沸石兩種工藝的串聯(lián)，充分發(fā)揮了臭氧的氧化能力、活性炭和沸石各自的吸附優(yōu)勢，可以低成本而有效地去除飲用水中鄰苯二甲酸酯。實施例1:
經(jīng)過常規(guī)混凝沉淀等處理后的飲用水進水從臭氧接觸塔1的下部進入，臭氧氣體由臭氧發(fā)生器2產(chǎn)生后從臭氧接觸塔1的底部通入，臭氧經(jīng)接觸塔1中的布?xì)獍?作用與水均勻混合；水和臭氧向上流經(jīng)接觸塔l，總停留時間為
15min;接觸處理后的水從臭氧接觸塔l上部流出，接著從上部流入混合填料反應(yīng)器3，依次經(jīng)過其中的沸石填料5、活性炭填料6和承托層7?；钚蕴亢头惺盍系目偢叨葹?.8m。由填料吸附后的出水通過承托層7后從底部出水口流出，成為整套裝置出水。反應(yīng)器運行一段時間后(約2月)可能會有吸附飽和問題，出水水質(zhì)下降，因此通過反沖洗水泵9吸清潔水沖洗混合填料反應(yīng)器3。反沖洗水流向與正常運行時處理水流向相反，由混合填料反應(yīng)器3底部承托層7進入，反向通過活性炭6和沸石填料5，沖洗后水作為廢水通過混合填料反應(yīng)器上部反沖洗水出口排出即可。
本實施例中臭氧接觸塔高度H產(chǎn)2m，臭氧接觸塔直徑D產(chǎn)O.lm;混合填料填料反應(yīng)器高度H2=2 m,混合填料反應(yīng)器直徑D2=0.1 m。
日處理流量為0.6 m3/d時，待處理水在臭氧接觸塔的平均停留時間為15min左右，在混合填料反應(yīng)器內(nèi)的空床接觸時間為16min。
填料采用沸石和活性炭兩種填料，沸石位于活性炭上方，混合填料中活性炭的比例為(重量)0%~100%。兩種填料的基本指標(biāo)見下表。
濾料指標(biāo)表活性炭粒徑(p-2.5mm，孔容積》0.65cm3/g,漂浮率《2%，苯酚吸附值》140mg/g， 耐磨強度》90%，灼燒殘渣8~15%，四氯化碳吸附率^60%，碘吸附值》900mg/g
沸石粒徑cp-1.0 2.0mm，比重1.92g/cm3，磨損率《0.8%，含泥量《1%,化學(xué)成分 Si0268~71%， AL203 13~140/0， Fe203 l~1.80/o， Ca01.7~2.2%。
當(dāng)混合填料中活性炭比例》30%時，在上述運行條件下，處理后的出水中鄰苯二甲酸二 (2-乙基己基)酯(DEHP)濃度均穩(wěn)定低于《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749—2006) 8pg/L的標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、一種去除飲用水中鄰苯二甲酸酯的裝置，其特征在于它包括臭氧接觸塔(1)、臭氧發(fā)生器(2)和混合填料反應(yīng)器(3)，在臭氧接觸塔底部設(shè)有氣體入口，在臭氧接觸塔頂部設(shè)有氣體出口，在臭氧接觸塔下部和上部分別設(shè)有飲用水入口和接觸后水出口，臭氧發(fā)生器(2)的出口通過管道與臭氧接觸塔(1)的氣體入口連接；混合填料反應(yīng)器的上端和下端分別設(shè)有進水口和出水口，混合填料反應(yīng)器(3)內(nèi)位于進水口和出水口之間從上往下設(shè)有沸石填料(5)和活性炭填料(6)，臭氧接觸塔(1)上的接觸后水出口通過管道與混合填料反應(yīng)器(3)上的進水口連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除飲用水中鄰苯二甲酸酯的裝置，其特征在 于混合填料反應(yīng)器內(nèi)沸石填料(5)和活性炭填料(6)總高度為0.8-1.5m， 沸石填料(5)和活性炭填料(6)的高度比為1 : 0.4-2。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的去除飲用水中鄰苯二甲酸酯的裝置，其特 征在于所述臭氧接觸塔(1)內(nèi)水平分布有若干用于均勻布?xì)獾膸Т┛椎牟?氣板(4)，布?xì)獍?4)位于臭氧接觸塔(1)不同高度且間隔均勻。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的去除飲用水中鄰苯二甲酸酯的裝置，其特征在 于本裝置還包括反沖洗水箱(8)，所述反沖洗水箱(8)通過反沖洗水泵(9) 與混合填料反應(yīng)器(3)出水口連接以對沸石填料和活性炭填料反沖洗，在混 合填料反應(yīng)器上部設(shè)有反沖洗水出口 。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的去除飲用水中鄰苯二甲酸酯的裝置，其特征在 于在活性炭填料(6)下面設(shè)有承載沸石填料和活性炭填料的承托層(7)， 所述承托層由礫石或卵石構(gòu)成，承托層高0.2111。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種去除飲用水中鄰苯二甲酸酯的裝置，它包括臭氧接觸塔、臭氧發(fā)生器和混合填料反應(yīng)器，臭氧發(fā)生器與臭氧接觸塔的氣體入口連接；混合填料反應(yīng)器的上端和下端分別設(shè)有進水口和出水口，混合填料反應(yīng)器內(nèi)位于進水口和出水口之間從上往下設(shè)有沸石填料和活性炭填料，臭氧接觸塔上的接觸后水出口通過管道與混合填料反應(yīng)器上的進水口連接。本發(fā)明采用活性炭、沸石兩種填料，不僅可以充分發(fā)揮兩種吸附材料各自的優(yōu)勢，而且能夠有效降低單獨采用活性炭填料的成本，特別適合PAEs中低進水濃度的常見飲用水水源，實用性更強，適合于飲用水廠深度處理改造。
文檔編號C02F9/00GK101654307SQ200910104670
公開日2010年2月24日 申請日期2009年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月21日
發(fā)明者余仲勛, 劉宇飛, 李懷茂, 郭勁松, 旭 高 申請人:重慶大學(xué)