一種電絮凝-膜分離水處理裝置、處理方法及其用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于飲用水或污水處理領(lǐng)域，涉及一種電絮凝-膜分離水處理裝置、處理方法及其用途。
【背景技術(shù)】
[0002]電絮凝一直是被大量研宄和廣泛應(yīng)用的電化學(xué)水處理技術(shù)。通過改變電化學(xué)參數(shù)和調(diào)整反應(yīng)器構(gòu)造，在電絮凝過程中可以調(diào)控絮凝劑的投加量、絮凝形態(tài)和絮體結(jié)構(gòu)，從而影響水處理效果。隨著污染形勢(shì)不斷加劇和水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，電絮凝技術(shù)往往需要組合其他水處理技術(shù)，達(dá)到污染物去除和環(huán)保要求的目的。膜分離常常作為深度處理技術(shù)，與電絮凝技術(shù)組合使用。
[0003]膜污染制約了膜技術(shù)的推廣。減緩膜污染的手段通常有曝氣沖涮、外加電場、污水預(yù)氧化以及預(yù)先混凝，其中預(yù)先混凝較為普遍。
[0004]專利CN101863577B公開了一種濾池反沖洗水回收處理及其膜濾系統(tǒng)，其所述方法包括與處理過程、膜濾過程和消毒過程三個(gè)步驟，所述膜濾系統(tǒng)利用潛水泵把反沖洗水泵入進(jìn)水罐，由進(jìn)水泵從進(jìn)水罐取水，送入膜組件進(jìn)行過濾處理。專利CN101293701B公開了一種增強(qiáng)膜生物反應(yīng)器中曝氣抗污染作用的梯形平板膜組件，其所用裝置為梯形平板膜-生物反應(yīng)器，通過調(diào)節(jié)梯形平板膜組件的傾斜角度來起到延緩膜污染的作用。
[0005]現(xiàn)今，混凝與膜技術(shù)進(jìn)行組合已受到廣泛關(guān)注，并成為水處理工藝改革的一個(gè)重要方向。研宄表明，混凝改善膜污染的主要機(jī)制是:增大顆粒物尺寸、降低濾餅比阻、改變天然有機(jī)物(NOM)的組成、提高反沖洗效率等。此外，膜污染與使用的絮凝劑特性、投加量、絮體結(jié)構(gòu)、絮凝條件等因素具有重要的作用關(guān)系。混凝作為前處理，混凝后直接膜濾，可減化沉淀等工藝環(huán)節(jié)，提高對(duì)污染物的凈化效率。近年來，“電絮凝-膜分離”短流程工藝成為全球研宄熱點(diǎn)，但目前為止，未見將電絮凝與膜技術(shù)統(tǒng)一到同一個(gè)反應(yīng)單元，達(dá)到既優(yōu)化電絮凝的出水，又減緩膜污染提高膜利用率的研宄報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供了一種電絮凝-膜分離水處理裝置、處理方法及其應(yīng)用。本發(fā)明將電絮凝與膜技術(shù)有機(jī)地整合到同一個(gè)反應(yīng)單元，形成了“電絮凝-膜分離”短流程工藝。本發(fā)明通過電化學(xué)作用調(diào)控絮凝形態(tài)和絮體結(jié)構(gòu)，優(yōu)化膜過濾性能，同時(shí)利用電場效應(yīng)、電化學(xué)氧化和電氣浮作用，優(yōu)化膜表面特性，從而達(dá)到既提升電絮凝出水水質(zhì)，又減緩膜污染，實(shí)現(xiàn)電絮凝和膜分離協(xié)同作用去除污染物。
[0007]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0008]一種電絮凝-膜分離水處理裝置，所述裝置包括裝置本體，裝置本體底部一側(cè)設(shè)有進(jìn)水口，裝置本體頂部與進(jìn)水口相對(duì)的一側(cè)設(shè)有出水口，所述裝置本體的內(nèi)部有陰極板、陽極板和膜組件，裝置本體側(cè)面有集水管出水口，其中膜組件位于陰極板和陽極板之間，集水管出水口與膜組件相連。
[0009]其中，集水管出水口的出水為經(jīng)過“電絮凝-膜分離”處理除去污染物的水，出水口的出水為經(jīng)“電絮凝-膜分離”處理后的污染物濃度增加的濃水，其可以回流作為進(jìn)水口的進(jìn)水。
[0010]優(yōu)選地，所述膜組件為簾式平板膜或中空纖維膜。
[0011]優(yōu)選地，所述膜組件中的膜元件為微濾膜、超濾膜或納濾膜中任意一種或至少兩種的組合，所述組合典型但非限制性的實(shí)例有:微濾膜和超濾膜的組合，超濾膜和納濾膜的組合，微濾膜、超濾膜和納濾膜的組合等。
[0012]優(yōu)選地，所述陰極板所用電極材料為鐵材、鋁材、鈦材或鋅材中任意一種或至少兩種的組合，所述組合典型但非限制性的實(shí)例有:鐵材和鋁材的組合，鋁材和鈦材的組合，鈦材和鋅材的組合，鐵材、鋁材和鈦材的組合，鐵材、鋁材、鈦材和鋅材的組合等。
[0013]優(yōu)選地，所述陰極板為一個(gè)或至少兩個(gè)陰極板的并聯(lián)組合，其中至少兩個(gè)陰極板的并聯(lián)組合包括兩個(gè)或兩個(gè)以上陰極板的并聯(lián)組合。
[0014]優(yōu)選地，所述陽極板為一個(gè)或至少兩個(gè)陽極板的并聯(lián)組合，其中至少兩個(gè)陽極板的并聯(lián)組合包括兩個(gè)或兩個(gè)以上陽極板的并聯(lián)組合。
[0015]優(yōu)選地，所述膜組件為一個(gè)或至少兩個(gè)膜組件的并聯(lián)組合，其中至少兩個(gè)膜組件的并聯(lián)組合包括兩個(gè)或兩個(gè)以上膜組件的并聯(lián)組合。
[0016]如以上所述的處理裝置的處理方法，所述方法包括以下步驟:
[0017](I)通入污水，啟動(dòng)電化學(xué)裝置，進(jìn)行電絮凝過程；
[0018](2)啟動(dòng)抽濾泵，進(jìn)行膜過濾；
[0019](3)監(jiān)測(cè)集水管出水口的污染物濃度，直至出水達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。
[0020]該處理方法的主要原理是:啟動(dòng)電化學(xué)裝置，利用電場將帶電污染物在電場作用下迀移到陰陽極板附近，使得膜表面邊界層的顆粒濃縮得到緩解，減小了膜表面污染物濃度，降低了膜阻力；電絮凝過程中進(jìn)行預(yù)先的電解，形成一定的絮體，發(fā)生絮凝作用，在膜表面形成濾餅層；電絮凝作用可以改性污染物進(jìn)而改善濾餅層的結(jié)構(gòu)；利用陽極的氧化作用可以降解污染物；同時(shí)，電解產(chǎn)生的氣體可以進(jìn)行曝氣沖刷對(duì)膜表面產(chǎn)生清洗的作用，緩解膜污染。
[0021]優(yōu)選地，步驟(I)中所述電絮凝過程中調(diào)節(jié)電流密度為0.5?500A/cm2，例如0.5A/cm2、IA/cm2、1A/cm2、50A/cm2、10A/cm2、150A/cm2、200A/cm2、250A/cm2、300A/cm2、350A/cm2、400A/cm2、450A/cm2或500A/cm2等，根據(jù)污染物濃度的不同，采用這一范圍的電流密度可以有效的利用能源。
[0022]步驟(I)中所述電絮凝過程中調(diào)節(jié)電場強(qiáng)度為I?100V/cm，例如lV/cm、5V/cm、1V/cm、15V/cm、20V/cm、25V/cm、30V/cm、35V/cm、40V/cm、45V/cm、50V/cm、55V/cm、60V/cm、65V/cm、70V/cm、75V/cm、80V/cm、85V/cm、90V/cm、95V/cm 或 lOOV/cm 等。
[0023]優(yōu)選地，步驟(I)中所述電絮凝過程中調(diào)節(jié)壓力為50?100kPa，例如50kPa、55kPa、60kPa、65kPa、70kPa、75kPa、80kPa、85kPa、90kPa、95kPa 或 10kPa 等，在該操作壓力范圍下進(jìn)行操作可以達(dá)到節(jié)省能源的目的，同時(shí)也使操作更為安全。
[0024]以上所述的如電流密度、電場強(qiáng)度和壓力等參數(shù)，需根據(jù)進(jìn)水口進(jìn)水的條件來確定具體值。
[0025]優(yōu)選地，步驟(3)中所述集水管出水口的出水量為300?340L/(hXm2)，例如300L/ (hXm2)、305L/ (hXm2)、310L/ (hXm2)、315L/ (hXm2)、320L/ (hXm2)、325L/ (hXm2)、330L/(hXm2)、335L/(hXm2)或340L/(hXm2)等。所述集水管出水口的出水流量也可以認(rèn)為是本發(fā)明所述處理裝置的處理量，同時(shí)，進(jìn)水口的進(jìn)水情況根據(jù)集水管出水口的出水情況和出水口的濃水出水情況來確定。
[0026]如以上所述的處理裝置的用途，其應(yīng)用于飲用水和污水處理領(lǐng)域。
[0027]本發(fā)明首先利用電極板間的電場對(duì)于帶電粒子的作用，減少甚至消除濃差極化和減緩膜污染；其次，利用電解產(chǎn)生的氣體進(jìn)行曝氣作用沖洗膜表面的同時(shí)影響絮體的形成進(jìn)而控制膜污染；再次，利用電絮凝作用改變污染物電性，包括但不限于對(duì)污染物包覆而提升了污染物尺寸進(jìn)而減緩膜污染。
[0028]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0029]本發(fā)明通過電化學(xué)作用調(diào)控絮凝形態(tài)和絮體結(jié)構(gòu)，優(yōu)化膜過濾性能，同時(shí)利用電場效應(yīng)、電化學(xué)氧化和電氣浮作用，優(yōu)化膜表面特性，從而達(dá)到既提升電絮凝出水水質(zhì)，使出水中TOC含量低于Ippm ;又減緩膜污染，實(shí)現(xiàn)電絮凝和膜分離協(xié)同作用去除污染物。將電絮凝與膜分離技術(shù)進(jìn)行一體化組合，不但能夠縮短水處理工藝流程，提高污染物的分離效率，使經(jīng)過處理后的出水中TOC從原來的5?20pp