本發(fā)明設(shè)計(jì)水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用超濾膜和膜電容去離子組合工藝處理微咸湖庫(kù)水的方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)?shù)乇硗寥来嬖邴}漬化現(xiàn)象時(shí)，該地區(qū)的地下水，甚至由地表徑流匯集的坑塘、洼淀積水大都是咸水、微咸水。大多數(shù)微咸湖庫(kù)水，都是河水注入的，在徑流過(guò)程中，不可避免將有機(jī)質(zhì)等帶入湖庫(kù)水中。高濃度含鹽廢水的主要處理方法有反滲透、離子交換、蒸餾、稀釋等，處理成本比較高。
膜電容器去離子技術(shù)是一種高效、能耗低的水處理技術(shù)，對(duì)于離子有很高去除效率，但是膜電容去離子裝置兩極的陰陽(yáng)離子交換膜極易被污染，膜面堵塞，造成出水鹽度升高，出水水質(zhì)變差等現(xiàn)象。湖庫(kù)水中的主要污染物包括陰離子表面活性劑、油類(lèi)、膠體物質(zhì)、腐植酸鹽、菌、藻等懸浮物質(zhì)。而陰離子表面活性劑、油類(lèi)等，膠體物質(zhì)、腐植酸鹽、天然有機(jī)質(zhì)、陰離子聚丙烯酰胺、陰離子染料、蛋白質(zhì)、肽、菌、藻等易造成離子交換膜污染嚴(yán)重。
超濾是一種能將溶液進(jìn)行凈化和分離的膜分離技術(shù)，被大量用于水處理工程。超濾膜系統(tǒng)是以超濾膜絲為過(guò)濾介質(zhì)，膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動(dòng)力的溶液分離裝置。超濾膜只允許溶液中的溶劑(如水分子)、無(wú)機(jī)鹽及小分子有機(jī)物透過(guò)，而將溶液中的懸浮物、膠體、蛋白質(zhì)和微生物等大分子物質(zhì)截留，從而達(dá)到凈化和分離的目的。將超濾膜與膜電容去離子技術(shù)聯(lián)用，實(shí)現(xiàn)進(jìn)水中有機(jī)物等物質(zhì)的高效截留，降低其對(duì)陰陽(yáng)離子交換膜的影響，從而可以很大程度地提高膜電容去離子裝置的運(yùn)行時(shí)間及運(yùn)行效率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
解決的技術(shù)問(wèn)題：本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N利用超濾膜和膜電容去離子組合工藝處理微咸湖庫(kù)水的方法，避免了湖庫(kù)水中的有機(jī)物黏附于電容去離子裝置的陰陽(yáng)離子交換膜和電極上，從而保證了電容去離子裝置的脫鹽處理效果。
技術(shù)方案：
一種利用超濾膜和膜電容去離子組合工藝處理微咸湖庫(kù)水的方法，包括以下步驟：
第一步：將微咸湖庫(kù)水通過(guò)超濾膜組件過(guò)濾，水中的有機(jī)物被超濾膜截留；
第二步：經(jīng)超濾膜組件過(guò)濾后的出水通過(guò)膜電容去離子組件，吸附水中陰陽(yáng)離子，實(shí)現(xiàn)微咸湖庫(kù)水的離子的去除；
第三步：每過(guò)濾20-60 分鐘，所述超濾膜組件自動(dòng)控制清洗，所述自動(dòng)控制清洗方式為氣水聯(lián)合清洗；
第四步：當(dāng)經(jīng)膜電容去離子組件處理后的出水電導(dǎo)率上升或裝置兩端電壓超過(guò)1.2V時(shí)，電極吸附離子達(dá)到飽和，膜電容去離子組件進(jìn)行反接再生處理。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述超濾膜組件采用聚偏氟乙烯或聚醚砜中空纖維膜，外壓式過(guò)濾，水溫10-35℃，截留分子量為30-70 kDa。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述超濾膜組件采用自動(dòng)控制清洗，即每過(guò)濾20-60 分鐘進(jìn)行氣水聯(lián)合清洗，此外，當(dāng)進(jìn)水壓力超過(guò)膜組件廠商設(shè)定值時(shí)，對(duì)膜組件進(jìn)行化學(xué)清洗以恢復(fù)膜組件的通量。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述膜電容去離子組件由膜電容去離子組件I以及膜電容組去離子組件II串聯(lián)組成，膜電容裝置均為石墨片負(fù)載的活性炭纖維氈，在活性炭纖維氈表面布有陰、陽(yáng)離子交換膜，膜電容去離子組件I以及膜電容組去離子組件II均采用直流恒電流控制模式，即在電流密度為0.2 - 3.5 mA/cm2下運(yùn)行，膜電容去離子組件I實(shí)現(xiàn)60%-75%的鹽度去除，膜電容組去離子組件II實(shí)現(xiàn)膜電容去離子組件I出水中90%-95%的鹽度去除。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述膜電容去離子組件采用反接再生，當(dāng)經(jīng)膜電容去離子組件處理后的出水電導(dǎo)率上升或裝置兩端電壓超過(guò)1.2V時(shí)，電極吸附離子達(dá)到飽和，進(jìn)入再生階段，將膜電容去離子裝置兩極板所接電極反接，并以原水沖洗膜電容去離子裝置兩極板，以達(dá)到離子脫附的效果，此過(guò)程采用直流恒電壓控制模式，即控制膜電容去離子裝置兩端電壓為1.2V進(jìn)行電極的再生，再生過(guò)程進(jìn)行至沖洗水出水電導(dǎo)率不再發(fā)生變化，表示電極再生過(guò)程結(jié)束，沖洗水初次使用后儲(chǔ)存至液罐中，繼續(xù)用于下個(gè)再生周期，進(jìn)行循環(huán)使用。
有益效果：
本申請(qǐng)所述利用超濾膜和膜電容去離子組合工藝處理微咸湖庫(kù)水的方法采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：
1. 顯著提高了膜電容去離子組件的運(yùn)行壽命和脫鹽效率；
2. 相比于現(xiàn)階段的反滲透膜以及電滲析去離子技術(shù)，膜電容去離子技術(shù)具有能耗低，膜污染速率低等優(yōu)勢(shì)；
3. 膜電容去離子組件碳電極吸附飽和后，可通過(guò)短接或加反向電壓等方式實(shí)現(xiàn)電極的再生，操作簡(jiǎn)單方便；
4. 湖庫(kù)水中普遍含有腐殖酸、藻酸鹽等大分子有機(jī)物，在膜電容去離子組件的運(yùn)行過(guò)程中，易在電極表面累積，堵塞陰陽(yáng)離子交換膜的孔道，影響膜電容去離子組件的脫鹽效率。尤其是其中的腐殖酸類(lèi)物質(zhì)，由于其易于黏附在離子交換膜表面，不但會(huì)極大地縮短裝置的運(yùn)行壽命，而且會(huì)使再生難度大大增加。而本發(fā)明在膜電容去離子組件前增設(shè)超濾膜組件，形成組合工藝，利用超濾膜能夠攔截大分子有機(jī)物并易于清洗再生的特點(diǎn)，以達(dá)到避免水中有機(jī)物吸附于離子交換膜或電極上，從而保證膜電容去離子組件處理效果的目的。
附圖說(shuō)明：
圖1是本申請(qǐng)工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本申請(qǐng)的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
實(shí)施例1：
如圖1所示，一種利用超濾膜和膜電容去離子組合工藝處理微咸湖庫(kù)水的方法，包括以下步驟：
第一步：進(jìn)水采用自配水，其主要水質(zhì)指標(biāo)為T(mén)OC = 6-8 mg/L，主要有機(jī)物成分為腐殖酸，無(wú)機(jī)物成分為氯化鈉，電導(dǎo)率為13-14 mS/cm，水溫20℃，通過(guò)超濾膜組件過(guò)濾，所述超濾膜組件采用聚醚砜中空纖維膜，膜絲外徑1.5mm，內(nèi)徑0.8mm，外壓式過(guò)濾，進(jìn)水壓力0.1MPa，水中的腐殖酸、藻酸鹽有機(jī)物被超濾膜截留，截留分子量為67kDa，膜絲有效面積為5 m2。
第二步：經(jīng)超濾膜組件過(guò)濾后的出水通過(guò)膜電容去離子組件，吸附水中陰陽(yáng)離子，實(shí)現(xiàn)微咸湖庫(kù)水的離子的去除；所述膜電容去離子組件由膜電容去離子組件I以及膜電容組去離子組件II串聯(lián)組成，各膜電容去離子組件含有100組電極，膜電容裝置均為石墨片負(fù)載的活性炭纖維氈，每片電極面積為10×10 cm2，石墨片為集流體，在活性炭纖維氈表面布有陰、陽(yáng)離子交換膜，膜電容去離子組件I以及膜電容組去離子組件II均采用直流恒電流控制模式，膜電容去離子組件I膜電容去離子組件I在電流密度為0.6 mA/cm2下運(yùn)行，停留時(shí)間8分鐘，出水電導(dǎo)率為3 - 4 mS/cm，膜電容組去離子組件II膜電容去離子組件II在電流密度為0.25 mA/cm2下運(yùn)行，停留時(shí)間10 分鐘，出水電導(dǎo)率低于0.5 mS/cm。
第三步：每過(guò)濾60 分鐘，所述超濾膜組件自動(dòng)控制清洗，所述自動(dòng)控制清洗方式為氣水聯(lián)合清洗，氣沖壓力為0.3 MPa，時(shí)間為30 s，水沖洗時(shí)間為30 s，反沖時(shí)間總計(jì)為1 min，超濾膜組件出水濁度小于0.2 NTU，TOC 小于0.5 mg/L，電導(dǎo)率小于12 mS/cm；
第四步：當(dāng)經(jīng)膜電容去離子組件處理后的出水電導(dǎo)率上升或裝置兩端電壓超過(guò)1.2V時(shí)，電極吸附離子達(dá)到飽和，膜電容去離子組件進(jìn)行反接再生處理，進(jìn)入再生階段，將膜電容去離子裝置兩極板所接電極反接，并以原水沖洗膜電容去離子裝置兩極板，以達(dá)到離子脫附的效果，此過(guò)程采用直流恒電壓控制模式，即控制膜電容去離子裝置兩端電壓為1.2V進(jìn)行電極的再生，再生過(guò)程進(jìn)行至沖洗水出水電導(dǎo)率不再發(fā)生變化，表示電極再生過(guò)程結(jié)束，沖洗水初次使用后儲(chǔ)存至液罐中，繼續(xù)用于下個(gè)再生周期，進(jìn)行循環(huán)使用。
實(shí)施例2
如圖1所示，一種利用超濾膜和膜電容去離子組合工藝處理微咸湖庫(kù)水的方法，包括以下步驟：
第一步：進(jìn)水采用自配水，其主要水質(zhì)指標(biāo)為T(mén)OC = 4-5 mg/L，主要有機(jī)物成分為海藻酸鈉，無(wú)機(jī)物成分為氯化鈉，電導(dǎo)率為13-14 mS/cm，水溫為20℃，通過(guò)超濾膜組件過(guò)濾，所述超濾膜組件采用兩層聚偏氟乙烯中空纖維膜組成，外壓式過(guò)濾，第一層聚偏氟乙烯中空纖維膜的膜絲外徑1.5mm，內(nèi)徑0.8mm，膜分離孔徑為0.1 μm，膜絲有效面積為1 m2， 操作壓力為0.01-0.05 MPa，第二層聚偏氟乙烯中空纖維膜的膜絲外徑1.5mm，內(nèi)徑0.8mm，進(jìn)水壓力0.1MPa，水中的腐殖酸、藻酸鹽有機(jī)物被超濾膜截留，截留分子量為67kDa，膜絲有效面積為10 m2。
第二步：經(jīng)超濾膜組件過(guò)濾后的出水通過(guò)膜電容去離子組件，吸附水中陰陽(yáng)離子，實(shí)現(xiàn)微咸湖庫(kù)水的離子的去除；所述膜電容去離子組件由膜電容去離子組件I以及膜電容組去離子組件II串聯(lián)組成，各膜電容去離子組件含有100組電極，膜電容裝置均為石墨片負(fù)載的活性炭纖維氈，每片電極面積為10×10 cm2，石墨片為集流體，在活性炭纖維氈表面布有陰、陽(yáng)離子交換膜，膜電容去離子組件I以及膜電容組去離子組件II均采用直流恒電流控制模式，即在電流密度為0.5 mA/cm2下運(yùn)行，膜電容去離子組件I停留時(shí)間10分鐘，出水電導(dǎo)率為3 - 4.5 mS/cm，膜電容組去離子組件II停留時(shí)間4分鐘，出水電導(dǎo)率低于0.5 mS/cm。
第三步：每過(guò)濾40 分鐘，所述超濾膜組件自動(dòng)控制清洗，所述自動(dòng)控制清洗方式為氣水聯(lián)合清洗，氣沖壓力為0.3 MPa，時(shí)間為30 s，水沖洗時(shí)間為60 s，反沖時(shí)間總計(jì)為1.5 min，超濾膜組件出水濁度小于0.1 NTU，TOC 小于0.2 mg/L，電導(dǎo)率小于13 mS/cm；
第四步：當(dāng)經(jīng)膜電容去離子組件處理后的出水電導(dǎo)率上升或裝置兩端電壓超過(guò)1.2V時(shí)，電極吸附離子達(dá)到飽和，膜電容去離子組件進(jìn)行反接再生處理，進(jìn)入再生階段，將膜電容去離子裝置兩極板所接電極反接，并以原水沖洗膜電容去離子裝置兩極板，以達(dá)到離子脫附的效果，此過(guò)程采用直流恒電壓控制模式，即控制膜電容去離子裝置兩端電壓為1.2V進(jìn)行電極的再生，再生過(guò)程進(jìn)行至沖洗水出水電導(dǎo)率不再發(fā)生變化，表示電極再生過(guò)程結(jié)束，沖洗水初次使用后儲(chǔ)存至液罐中，繼續(xù)用于下個(gè)再生周期，進(jìn)行循環(huán)使用。
實(shí)施例3
如圖1所示，一種利用超濾膜和膜電容去離子組合工藝處理微咸湖庫(kù)水的方法，包括以下步驟：
第一步：進(jìn)水采用自配水，其主要水質(zhì)指標(biāo)為T(mén)OC = 8-11 mg/L，主要有機(jī)物成分為腐殖酸和海藻酸鈉，無(wú)機(jī)物成分為氯化鈉，電導(dǎo)率為16-17 mS/cm，水溫為20℃，通過(guò)超濾膜組件過(guò)濾，所述超濾膜組件采用聚偏氟乙烯中空纖維膜微濾膜和聚醚砜中空纖維膜超濾膜組成，所述聚偏氟乙烯中空纖維膜，膜絲外徑1.5mm，內(nèi)徑0.8mm，膜分離孔徑為0.1 μm，膜絲有效面積為1 m2， 操作壓力為0.01-0.05 MPa，聚醚砜中空纖維膜的膜絲外徑1.5mm，內(nèi)徑0.8mm，外壓式過(guò)濾，進(jìn)水壓力0.1 MPa，水中的腐殖酸、藻酸鹽有機(jī)物被超濾膜截留，截留分子量為67 kDa，膜絲有效面積為5 m2。
第二步：經(jīng)超濾膜組件過(guò)濾后的出水通過(guò)膜電容去離子組件，吸附水中陰陽(yáng)離子，實(shí)現(xiàn)微咸湖庫(kù)水的離子的去除；所述膜電容去離子組件由膜電容去離子組件I以及膜電容組去離子組件II串聯(lián)組成，各膜電容去離子組件含有80組電極，膜電容裝置均為石墨片負(fù)載的活性炭纖維氈，每片電極面積為10×10 cm2，石墨片為集流體，在活性炭纖維氈表面布有陰、陽(yáng)離子交換膜，膜電容去離子組件I以及膜電容組去離子組件II均采用直流恒電流控制模式，膜電容去離子組件I在電流密度為0.8 mA/cm2下運(yùn)行，停留時(shí)間12分鐘，出水電導(dǎo)率為3.4 - 4.8 mS/cm，膜電容組去離子組件II在電流密度為0.4 mA/cm2下運(yùn)行，停留時(shí)間5分鐘，出水電導(dǎo)率低于0.5 mS/cm。
第三步：每過(guò)濾20分鐘，所述超濾膜組件自動(dòng)控制清洗，所述自動(dòng)控制清洗方式為氣水聯(lián)合清洗，氣沖壓力為0.3 MPa，時(shí)間為30 s，水沖洗時(shí)間為60s，反沖時(shí)間總計(jì)為1.5 min，超濾膜組件出水濁度小于0.1 NTU，TOC 小于0.3 mg/L，電導(dǎo)率小于16 mS/cm；
第四步：當(dāng)經(jīng)膜電容去離子組件處理后的出水電導(dǎo)率上升或裝置兩端電壓超過(guò)1.2V時(shí)，電極吸附離子達(dá)到飽和，膜電容去離子組件進(jìn)行反接再生處理，進(jìn)入再生階段，將膜電容去離子裝置兩極板所接電極反接，并以原水沖洗膜電容去離子裝置兩極板，以達(dá)到離子脫附的效果，此過(guò)程采用直流恒電壓控制模式，即控制膜電容去離子裝置兩端電壓為1.2V進(jìn)行電極的再生，再生過(guò)程進(jìn)行至沖洗水出水電導(dǎo)率不再發(fā)生變化，表示電極再生過(guò)程結(jié)束，沖洗水初次使用后儲(chǔ)存至液罐中，繼續(xù)用于下個(gè)再生周期，進(jìn)行循環(huán)使用。
實(shí)施例4
如圖1所示，一種利用超濾膜和膜電容去離子組合工藝處理微咸湖庫(kù)水的方法，包括以下步驟：
第一步：將微咸湖庫(kù)水通過(guò)超濾膜組件過(guò)濾，所述超濾膜組件采用聚偏氟乙烯或聚醚砜中空纖維膜，外壓式過(guò)濾，水溫20℃，水中的腐殖酸、藻酸鹽有機(jī)物被超濾膜截留，截留分子量為67 kDa，對(duì)微咸湖庫(kù)水中有機(jī)物質(zhì)的截留率＞90%。
第二步：經(jīng)超濾膜組件過(guò)濾后的出水通過(guò)膜電容去離子組件，吸附水中陰陽(yáng)離子，實(shí)現(xiàn)微咸湖庫(kù)水的離子的去除；所述膜電容去離子組件由膜電容去離子組件I以及膜電容組去離子組件II串聯(lián)組成，膜電容裝置均為石墨片負(fù)載的活性炭纖維氈，在活性炭纖維氈表面布有陰、陽(yáng)離子交換膜，膜電容去離子組件I以及膜電容組去離子組件II均采用直流恒電流控制模式，即在電流密度為0.2 - 3.5 mA/cm2下運(yùn)行，膜電容去離子組件I實(shí)現(xiàn)60%-75%的鹽度去除，膜電容組去離子組件II實(shí)現(xiàn)膜電容去離子組件I出水中90%-95%的鹽度去除。
第三步：每過(guò)濾20-60 分鐘，所述超濾膜組件自動(dòng)控制清洗，所述自動(dòng)控制清洗方式為氣水聯(lián)合清洗，當(dāng)進(jìn)水壓力超過(guò)膜組件設(shè)定值時(shí)，對(duì)膜組件進(jìn)行化學(xué)清洗以恢復(fù)膜組件的通量；
第四步：當(dāng)經(jīng)膜電容去離子組件處理后的出水電導(dǎo)率上升或裝置兩端電壓超過(guò)1.2V時(shí)，電極吸附離子達(dá)到飽和，膜電容去離子組件進(jìn)行反接再生處理，進(jìn)入再生階段，將膜電容去離子裝置兩極板所接電極反接，并以原水沖洗膜電容去離子裝置兩極板，以達(dá)到離子脫附的效果，此過(guò)程采用直流恒電壓控制模式，即控制膜電容去離子裝置兩端電壓為1.2V進(jìn)行電極的再生，再生過(guò)程進(jìn)行至沖洗水出水電導(dǎo)率不再發(fā)生變化，表示電極再生過(guò)程結(jié)束，沖洗水初次使用后儲(chǔ)存至液罐中，繼續(xù)用于下個(gè)再生周期，進(jìn)行循環(huán)使用。
上面結(jié)合附圖對(duì)本申請(qǐng)的實(shí)施方式作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本申請(qǐng)并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本申請(qǐng)宗旨的前提下做出各種變化。