一种高藻水源水中藻毒素及嗅味物质的去除方法技术

一种高藻水源水中藻毒素及嗅味物质的去除方法属水处理领域。其特征在于：应用一体化粉末活性炭/沸石-超滤膜反应器处理高藻水；所述的反应器包括进水控制系统、反应系统、膜出水控制系统、曝气系统、排泥系统和反冲洗系统；当原水藻细胞浓度≥100万个/L，或者浊度≥5NTU，或者溶解性有机碳≥5.0mg/L时，进水系统前还依次包括混合、絮凝、沉淀及过滤装置；本发明专利技术采用较低通量(10～20L/m2·h)，不但降低能耗，还可延长超滤膜的使用寿命，减少反冲洗频率和膜清洗次数，降低后续维护费用；能够在去除水中颗粒物、有机污染物、氨氮、两虫、藻类、细菌及病毒的同时，高效去除高藻水中藻毒素及嗅味物质。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属水处理领域，特别涉及。
技术介绍
我国大部分地区采用湖泊、水库等地表水源作为饮用水源，长期以来由于工业废水和生活污水的无节制排放，湖泊、水库和河流中接纳过多的氮和磷等营养物质，使这些水源不同程度地存在着富营养化问题。富营养化水体中，藻类、菌类过盛生长分泌产生大量次生代谢产物，使水体嗅味问题日益突出，水体中嗅味物质以引起土霉味的土臭素和2-甲基异莰醇最为常见，土臭素和2-甲基异莰醇主要是放线菌和蓝藻的代谢产物，虽然其对人体健康的影响尚不明确，但它降低了饮用水的质量，引起了用户的抱怨及对水质的怀疑。此外，富营养化水体中藻细胞破裂后释放出多种藻毒素对人和动物的饮用水安全构成了严重威胁，据统计，世界上25% 70%的蓝藻水华污染可产生藻毒素，在已发现的各种不同藻毒素中，微囊藻毒素(MC)是目前蓝藻水华污染中出现频率最高、产生量最大和造成危害最严重的藻毒素种类，低剂量就可导致肝脏损伤，使癌症发生的可能性提高近10倍，另外微囊藻毒素结构稳定，使之容易通过生态系统食物链富集而对人类造成更大的潜在威胁。在我国新施行的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中规定了土臭素(GSM)和2-甲基异莰醇Q-MIB)的限定值均为lOng/L，微囊藻毒素MC-LR含量不得超过lyg/L。混凝-沉淀-过滤-消毒是目前水厂普遍采用的常规处理工艺，该工艺虽然能够通过混凝、沉淀作用去除藻类及胞内藻毒素，但对溶解性胞外毒素及嗅味污染物效果甚微。化学氧化法是目前应用最广泛除藻方法之一，它常用于水源水的预处理工艺中以杀死藻类，但氧化法在使用中存在诸多问题，如氧化法可导致藻体内物质外渗，释放藻毒素、嗅味物质和THMs前致物，与水中有机物作用会生成多种有害副产物，使大分子有机物降解为小分子有机物，使出水的AOC含量增加，水质生物稳定性下降等。粉末活性炭吸附是使用比较广泛和有效的饮用水深度处理方法，对藻毒素和嗅味物质都有很好的去除作用。粉末活性炭吸附藻毒素不破坏其结构，因此，不会导致藻体内物质外渗，不会释放藻毒素、嗅味物质，但现行的粉末活性炭工艺都是采用一次性投加到处理系统中，之后经过沉淀和过滤过程就排放掉了，活性炭与原水的接触时间很短，存在着吸附容量得不到充分发挥以及投量较难控制的问题，影响出水水质及运行的经济性。臭氧氧化-活性炭工艺能够有效去除水中微囊藻毒素及嗅味物质，但这种方法不能对“两虫”、水蚤、藻类100%去除，臭氧氧化生成的溴酸盐、甲醛等对人体有严重的毒害作用，此外，活性炭出水中细菌含量显著增多、细菌抗氯性增强，还会随水流出细微炭粒等。目前超滤技术在饮用水处理领域受到广泛关注，超滤膜可以完全截留水中的胶体和悬浮颗粒物，几乎将细菌、病毒、两虫、藻类及水生生物全部除去，是目前提高现有水厂出水水质和微生物安全性的最有效的技术。但单独超滤处理高藻水，受到膜孔径的制约，对溶解性的胞外藻毒素以及嗅味物质难于去除，藻细胞及其代谢物等会造成膜污染，并由此导致频繁的维护性和周期性的化学清洗，影响了水厂的正常运行，提高了水厂的运行费用，制约了超滤技术在大型城市水厂推广应用。因此研发更为安全高效的针对高藻水源水中藻毒素及嗅味物质的去除和控制技术对提高饮用水水质具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种便于工程应用、经济有效的高藻水源水中藻毒素及嗅味物质的去除方法，能够在去除水中颗粒物、有机污染物、氨氮、两虫、藻类、细菌及病毒的同时，高效去除高藻水中藻毒素及嗅味物质，使处理后出水中藻毒素及嗅味物质含量满足《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)的要求，达到保障供水安全的目的，另外，采用本方法可使超滤膜在零污染通量下工作，可以极少或基本不对膜进行化学清洗，大幅降低水厂膜的运行费用，并提高水处理过程的稳定性。为实现上述目的本专利技术所采用的技术方案如下以粉末活性炭和沸石作为吸附剂和生物载体，间断性地投加到外压式超滤膜池内，使膜池内同时存在着由新鲜粉末活性炭、 沸石到各种龄期的生物活性炭和生物沸石构成的一个稳定体系，将粉末活性炭的物理吸附作用、沸石的吸附及离子交换作用、生物活性炭和生物沸石的生物降解作用以及超滤膜的物理截留作用有机结合，水中不同分子量的有机物、藻毒素、嗅味物质以及氨氮等污染物质在吸附、离子交换以及生物降解的共同作用下被有效去除，最后利用超滤膜将水中的颗粒物、细菌、病毒、两虫、藻类及水生生物高效地截留去除。所述的外压式超滤膜池包括进水控制系统、反应系统、膜出水控制系统、曝气系统、排泥系统和反冲洗系统。所述进水控制系统由原水箱1、提升泵2、恒位水箱7及管路连接组成，(在重力流条件允许的情况下也可直接由管路进入恒位水箱7)，当原水藻细胞浓度> 100万个/L，或者浊度彡5NTU,或者溶解性有机碳DOC彡5. Omg/L时，该装置还需在恒位水箱7之前包括混合装置3、絮凝装置4、沉淀装置5及过滤装置6，当原水同时满足藻细胞浓度< 100万个/ L，浊度< 5NTU，以及DOC < 5. Omg/L时，不需混合3、絮凝4、沉淀5及过滤工艺6，可以直接进入恒位水箱7。混凝剂可以是聚合氯化铝、硫酸铝、氯化铁、聚合硫酸铁中的一种，或者是硫酸铝与助凝剂聚丙烯酰胺、活化硅酸或生石灰的同时投加。所述的反应系统是一体化粉末活性炭/沸石-超滤膜反应器8 (后面简称“反应器”)，反应器内安装有浸没式超滤膜组件15，待处理水通过恒位水箱7进入反应器8，超滤膜组件以垂直方向完全浸没于反应器内，反应器8内同时存在着由新鲜粉末活性炭、沸石到各种龄期的生物活性炭和生物沸石，利用粉末活性炭的物理吸附作用、沸石的吸附及离子交换作用、生物活性炭和生物沸石的生物降解作用，对进水中氨氮、小分子量有机物、二甲基异冰片、土臭素和微囊藻毒素MC-LR等进行生物降解处理。超滤膜组件15出水端装有压力传感器13，与抽吸泵9组成膜出水控制系统，跨膜压差TMP数据传至PLC控制系统并记录，同时由抽吸泵9、清水箱10及管路组成反冲洗系统。抽吸泵具有正反转可逆功能，抽吸泵正转时，膜组件处于正常抽吸工作状态，当膜组件跨膜压差TMP低于0. 04MPa,不需要反冲洗，当膜组件跨膜压差TMP超过0. 04MPa,控制抽吸泵反转，使清水箱中的清水反方向流过膜组件，进行反冲洗。反应器底部设有穿孔曝气管，通过设在反应器外部的空气泵11进行曝气，为微生物代谢提供氧气，同时促进混合液的搅拌混合以及通过气流清洗膜丝，其进气端经气体流量计12连接空气泵11组成曝气系统，曝气方式可以是连续曝气，曝气量为10 12m3/m2 -h, 也可以是间歇曝气(曝1 1. 5min/停4 4. 5min)，曝气量为35 40m3/m2 · h。反应器8的底部或侧部下方装有连接到排污池的排泥阀14及其管路，组成排泥系统，运行中排泥量及间隔根据沸石和粉末炭的投量及间隔确定，以维持反应器内两种吸附剂总量为8 12g/L。所述浸没式超滤膜组件15为浸没式外压中空纤维超滤膜组件，孔径可以在 0. 01 μ m 0. 1 μ m范围内，材质可以是聚偏氟乙烯，聚氯乙烯，也可以是聚砜等其他材质的超滤膜。超滤膜组件运行通量为10 20L/m2 · h，当进入反应器原水浊度彡2NTU，或者吸附剂总量彡9g本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李星，梁爽，杨艳玲，刘玲，李波，程振杰，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：