一种二氧化钛光催化氧化与超滤组合工艺去除饮用水中溶解性有机物的方法

摘要

一种二氧化钛光催化氧化与超滤组合工艺去除饮用水中溶解性有机物的方法，属于饮用水处理领域。通过在超滤膜池前设置二氧化钛光催化氧化池来降解水中溶解性有机物；二氧化钛光催化氧化池出水经超滤膜过滤截留二氧化钛，含二氧化钛的浓水回流至二氧化钛光催化氧化池避免二氧化钛泄漏到出水中；与此同时，还有二氧化钛在膜表面附着形成滤饼层，可控制膜污染，有效降低膜污染。

说明书

技术领域

本发明属于饮用水处理领域，特别涉及到二氧化钛光催化氧化与组合超滤工艺去除水中溶解性有机物的方法。

背景技术

水中溶解性有机物的去除是饮用水处理面临的主要挑战之一，随着工农业技术的快速发展，河流、湖泊等地表水受到严重的污染，原水中有机物(特别是水中的溶解性有机物)含量大幅度增加，而常规饮用水处理工艺对溶解性有机物去除效能相当的有限，造成饮用水水质的下降，因此亟需研发和采用新的处理技术和工艺。

随着我国饮用水卫生标准的不断提高，对饮用水污染物含量要求也越来越严格。但是现有的常规水处理工艺难以去除水中的溶解性有机物，导致很多地区的饮用水中有机物总量或单项有机物浓度超标。当采用氯消毒时，氯会与水中残留的有机物发生反应，使得消毒之后饮用水中消毒副产物种类和含量明显增加，严重危害着人类的健康，难以满足越来越严格的饮用水标准。

目前，以混凝—沉淀—砂滤—氯消毒为核心的传统处理工艺仍是国内外给水处理行业中应用最为广泛的工艺，是一种行之有效地处理技术；但大量的实验和工程应用表明，该工艺对于有机物，特别是溶解性有机物去除能力非常有限，砂滤后水中还残留有较高浓度的溶解 性有机污染物，采用加氯消毒方式会产生大量氯代消毒副产物，严重影响饮用水的化学安全性。

发明内容

本发明的目的是提出一种二氧化钛光催化氧化与超滤组合工艺去除溶解性有机物，并有效控制膜污染的方法。

为了实现上述目的，本发明采取的技术思路是：通过在超滤膜池前设置二氧化钛光催化氧化池来降解水中溶解性有机物；二氧化钛光催化氧化池出水经超滤膜过滤截留二氧化钛，含二氧化钛的浓水回流至二氧化钛光催化氧化池避免二氧化钛泄漏到出水中；与此同时，还有二氧化钛在膜表面附着形成滤饼层，可控制膜污染，有效降低膜污染。

本发明是通过如下技术方案得以实现的：在超滤膜池前设置二氧化钛光催化氧化池，池中投入微米级的二氧化钛，将紫外灯置于池体中央；包括依次连接的预处理单元、二氧化钛光催化氧化池、超滤膜池；原水经过投药和混合后，经混凝反应形成絮体后通过沉淀池进行固液分离，沉沉淀池出水进入到生物活性炭滤池进行吸附和过滤去除可生物降解的溶解性有机物的预处理，生物活性炭滤池出水进入二氧化钛光催化氧化池，进一步降解水中剩余溶解性有机物，二氧化钛光催化氧化池的出水进入超滤膜池进行超滤，二氧化钛光催化氧化池出水经超滤膜过滤截留二氧化钛，同时含二氧化钛的浓水回流至二氧化钛光催化氧化池避免二氧化钛泄漏到出水中，还有二氧化钛在膜表面附着形成滤饼层，可控制膜污染，有效降低膜污染。

二氧化钛光催化氧化池中的二氧化钛为介孔型的颗粒，粒径在0.5～5μm之间，其采用如下方法制备：采用溶胶-凝胶法合成，以TiSO₄为钛源，将其加入到丙三醇、无水乙醇和乙二醇甲醚(体积比例是1:1.5:1)的混合溶液中搅拌，获得介孔TiO₂微球，核壳式的微球能使紫外光在其壳内部多次反射，提高光源利用率，进而提高其光催化氧化活性。

所述的超滤膜池和二氧化钛光催化氧化池之间采用泵回流，将膜池混合液回流到二氧化钛光催化氧化池，回流比为系统流量1％～5％；二氧化钛在光催化氧化池的停留时间为10-100min。

所述的超滤膜池，所述的超滤膜组件为浸没式膜组件，材质可以是聚氯乙烯或聚偏氟乙烯。超滤膜的孔径范围为0.01～0.05μm之间，超滤膜的通量为10～50L/m²·h。待处理水在装有超滤膜组件的膜过滤区的水力停留时间为10～40min。

为了提高本发明的溶解性有机物去除效果，在二氧化钛光催化氧化池前增设预处理单元；所述的预处理单元可以是混凝、沉淀、砂滤、生物活性炭滤池中的一种或一种以上的组合。

所述二氧化钛光催化氧化池出水进入超滤膜池，二氧化钛光催化氧化作用对溶解性有机物有降解能力，提高溶解性有机物的去除效能，降低氯化消毒副产物前体物，减少超滤膜的污染，提高超滤膜的使用寿命，保证超滤的稳定运行，改善了超滤出水水质。

本发明所采用的生物活性炭滤池-二氧化钛光催化氧化池-超滤组合工艺与活性炭滤池-超滤工艺相比，经过微米级二氧化钛光催化氧 化降解溶解性有机物的效果更好，使进入超滤膜池的水中溶解性有机物浓度更低，超滤出水水质更高。

附图说明

图1是本发明二氧化钛光催化氧化与超滤组合工艺流程图。

具体实施方式

下面举两个实例说明本发明的具体实施方式，但本发明的权利要求范围并不局限于此。

实施例1：

本实施例中，采用混凝-沉淀-生物活性炭-二氧化钛光催化氧化-超滤组合工艺处理微污染水，见附图1，原水浊度为3.56NTU，UV₂₅₄为0.045，溶解性有机物(DOC)为3.67mg/L。混凝阶段采用机械搅拌混合池，混凝剂采用聚合氯化铝，投加量为15mg/L(以商品质量计)，沉淀阶段采用斜管沉淀池，二氧化钛光催化氧化阶段二氧化钛粒径为1.0μm，超滤膜面积为0.05m²，膜通量为40L/(m².h)，系统流量为2L/h，膜池混合液(投加了微米级二氧化钛时相当于二氧化钛的水里停留时间)停留时间为40min。未投加微米级二氧化钛时，沉后水浊度为1.75NTU，UV₂₅₄为0.03，DOC为1.98mg/L，此时系统产水率为95％。采用二氧化钛光催化氧化-超滤组合工艺后，利用蠕动泵将膜池内混合液连续回流至二氧化钛光催化氧化池中，二氧化钛在光催化氧化池的停留时间为40min。回流比为5％，此时沉后水浊度降低至1.42NTU，UV₂₅₄为0.024，DOC为1.68mg/L，组合工艺的产水率提高至100％。

实施例2

本实施例中，混凝-沉淀-生物活性炭-二氧化钛光催化氧化-超滤组合工艺处理微污染水，原水浊度为8.545NTU，UV₂₅₄为0.072，DOC为5.26mg/L。混凝阶段采用机械搅拌混合池，混凝剂采用聚合氯化铝，投加量为20mg/L(以商品质量计)，沉淀阶段采用斜管沉淀池，超滤膜面积为0.05m²，膜通量为40L/(m².h)，系统流量为2L/h，粉末活性炭投加量为20mg/L。未投加微米级二氧化钛时，沉后水(超滤进水)浊度为2.25NTU，UV₂₅₄为0.038，DOC为2.98mg/L，此时系统产水率为99％。采用二氧化钛光催化氧化-超滤组合工艺时，利用蠕动泵将膜池内混合液连续回流至二氧化钛光催化氧化池中，二氧化钛在光催化氧化池的停留时间为40min，回流比为1％，此时沉后水(超滤进水)浊度为1.58NTU，UV₂₅₄为0.029，DOC为2.65mg/L，组合工艺连续运行且无需定期排放膜池内混合液，产水率提高至100％。