水处理方法技术

本发明专利技术涉及水处理，特别地涉及用于除去原水源中的污染物的方法，其中所述污染物由有机物质和无机物质组成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】水处理方法
本专利技术涉及水处理，特别地涉及用于除去原水源中的污染物的方法，其中所述污染物由有机物质和无机物质组成。专利技术背景用于水处理的方法主要随原水质而变化。清水(饮用水)的原水供给通常包含不可接受的高水平有机物质和无机物质。例如，这样的水供给通常包含溶解、分散或悬浮于原水中的不可接受的高水平有机化合物。这些有机化合物在本文中被称为天然有机物(NOM)。用于描述NOM的其他术语包括总有机碳(TOC)、溶解有机物(DOM)、溶解有机碳(DOC)、有机颜色(organiccolour)、吸附波长为254nm及其他目标波长(270nm、290nm等)的紫外光的彩色水生物质。DOC通常包括诸如腐殖酸和灰黄霉酸的一些化合物以及其他的弱电荷聚合电解质化合物。腐殖酸和灰黄霉酸不是特定的有机化合物，而是移置的有机化合物的混合物；动植物生命体的不完全分解以及光合作用和腐质分解造成的原生来源(autochtanoussources)。为了提供适于分配和消费的高品质水，从水中除去DOC是有必要的。组成DOC的大部分化合物和材料是可溶的并且不易与水分离。原水中存在的DOC使得常规处理技术(凝聚和絮凝)困难，并且使得现代技术(超滤、纳滤和反渗透)在原污水方面是浪费的并且昂贵的。除了这些有机碳物质之外，原水源通常包含不能接受水平的无机物质，例如钙和镁(其造成水的“硬度”)、溴化物、氨、硫酸盐、硫化物、硝酸盐、氰化物、铜、汞、砷等。具有两种或更多种不期望的无机/有机物质意指大部分原水源包含在涉及离子交换或吸附过程的任何水处理操作期间可竞争或可污染的离子。此外，通常也存在另一些竞争离子如硅酸盐和碳酸氢盐，并且离子、硫酸盐和DOC(例如，可以为一个过程的目标)可以是另一个过程期间的竞争考量。例如，强碱阴离子交换树脂(例如美国专利No.5,900,146中描述的OricaAustraliaPty.Ltd.的磁性离子交换树脂)可用于部分除去无机阴离子，并且根据水质，其对硫酸盐的亲合力通常可超过对砷酸盐的亲合力的六倍。然而，在存在大量DOC的情况下，有效除去这些无机物质(其通常以较少的量存在)的能力可以忽略。这样做通常需要进行吸附/絮凝/聚集步骤以首先除去DOC。例如，在美国佛罗里达州，存在许多具有较高的DOC和硬度(即钙和镁)浓度的水供给。这些工厂常规地使用石灰软化技术来除去硬度。虽然石灰软化是已充分证明的技术，但是其产生了大量处置起来昂贵的大块污泥。为了提供适于分配和消费的高品质水，从水中除去一些有毒的无机离子物质以降至十亿分之一(ppb)水平是有必要的。例如，EPA标准目前要求饮用水中的砷不多于50μg/L(50ppb)。下表列出了因健康或审美原因而要求除去的一些无机污染物的限度。迄今为止，在竞争离子(例如硫酸盐、硅酸盐、硝酸盐、碳酸氢盐以及水中存在的溶解有机碳化合物)存在的情况下，通过离子交换来除去污染无机阴离子还没有被广泛采用，这主要是因为在大量目标无机阴离子(例如，溴化物或砷酸盐)被除去之前竞争离子已耗尽树脂，或者是因为对离子交换过程进行小心校准和不断地再调节以说明原水源中的小浓度差，存在穿透和色谱峰事件的重大风险，尤其是对于选择性较低的离子。因此，离子交换树脂的频繁再生可使得通过离子交换树脂操作除去这些污染离子太困难以致不可行，除了目标污染物之间的多种混合方案之外，所述离子交换树脂的频繁再生需要冗余的过程设计并且需要小心地监测该过程。例如，需要除去75％硬度并除去最大量DOC的硬度除去过程会需要若干容器；不同混合速率(25％分流(bypass)用于硬度，0％分流用于DOC除去)下的各类型树脂各需要一个容器并且需要两个额外容器，会需要总计四个容器。当硅酸盐作为竞争离子存在时，离子交换树脂的污染是通过离子交换柱除去无机物中的严重问题。在这样的情况下，树脂颗粒变得被聚合硅酸盐覆盖，在床表面上或床表面附近导致固体材料的不可渗透层，降低了系统流量，和/或覆盖树脂表面得到无用的树脂，导致柱对无机离子物质除去变得不起作用。类似地，污染物质(例如有机物)可通过树脂与DOC之间的吸附或金属桥接而污染阳离子交换树脂，最终覆盖表面，阻断了阳离子交换发生并使得能够发生细菌生长。在待被离子交换技术处理的同一原水源中存在所涉及的阴离子和阳离子物质二者通常就是这种情况。在这种情况下，需要使上述所涉及的离子降至可管理水平并且需要使竞争离子不被选择性除去或者以不与目标离子除去相竞争的水平被除去。这是生产遵从法规和有美感的水所必需的。因此，存在开发这样的水处理方法的需要，其可简单且经济地从水中除去有机和无机类污染物两者，同时基本消除穿透、色谱峰化和污染事件。本专利技术寻求提供这样的方法。
技术实现思路
在一个方面中，本专利技术还提供了一种用于从水中除去由有机物质和无机物质组成的污染物的方法，所述水包含不可接受的高浓度的所述污染物，所述方法包括：a)以足以从水中吸附一定量的所述污染物的条件和时间，使以下物质的混合物在水中分散：(i)能够吸附所述有机物质的磁性离子交换树脂或其他磁性吸附介质(“第一介质”)与(ii)能够吸附所述无机物质的磁性或非磁性离子交换树脂或其他吸附介质(“第二介质”)；b)分离负载有所述污染物的离子交换树脂或吸附介质的所述混合物；c)任选地重复步骤a)和b)，直至所述污染物的浓度可接受的时刻；以及d)再生来自步骤b)的分离的负载离子交换树脂或吸附介质的混合物。在一个实施方案中，前述方法在单一离子交换(或接触)容器中进行，任选地以分批或连续方式操作。在前述方法的一个实施方案中，所述第一介质以与所述第二介质不同的速率沉降，从而使所述第一介质与所述第二介质分层，以使得所述第一介质可从分散体中选择性地除去而基本不除去所述第二介质，并且反之亦然。在前述方法的另一个实施方案中，所述方法还可包括：d′)根据所述第一介质和所述第二介质各自的吸附容量，以不同速率选择性地再生所述第一介质和第二介质。在另一个方面中，本专利技术提供一种用于从水中除去由有机物质和无机物质组成的污染物的方法，所述水包含不可接受的高浓度的所述污染物，所述方法包括：a)以足以从水中吸附一定量的所述污染物的条件和时间，使以下物质的混合物在水中分散：(i)能够吸附所述有机物质的第一离子交换树脂或其他吸附介质(“第一介质”)与(ii)能够吸附所述无机物质的第二离子交换树脂或其他吸附介质(“第二介质”)；其中所述第一介质以与所述第二介质不同的速率沉降，从而使所述第一介质与所述第二介质分层，以使得所述第一介质可从分散体中选择性地除去而基本不除去所述第二介质，并且反之亦然。所述方法还可包括：b)根据所述第一介质和所述第二介质各自的吸附容量，以不同速率选择性地再生所述第一介质和所述第二介质。在一个实施方案中，前述方法在单一离子交换(或接触)容器中进行，任选地以分批或连续方式操作。在又一个方面中，本专利技术提供一种用于从水中除去由有机物质和无机物质组成的污染物的方法，所述水包含不可接受的高浓度的所述污染物，所述方法包括：a)以足以从水中吸附一定量的所述污染物的条件和时间，使以下物质的混合物在水中分散：(i)能够吸附所述有机物质的第一离子交换树脂或其他吸附介质(“第一介质”)与(ii)能够吸附所述无机物质的第二离本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从水中除去由有机物质和无机物质组成的污染物的方法，所述水包含不能接受的高浓度的所述污染物，所述方法包括：a)以足以从所述水中吸附一定量的所述污染物的条件和时间，使以下物质的混合物在所述水中分散：(i)能够吸附所述有机物质的磁性离子交换树脂或其他磁性吸附介质(“第一介质”)与(ii)能够吸附所述无机物质的磁性或非磁性离子交换树脂或其他吸附介质(“第二介质”)；b)分离负载有所述污染物的所述离子交换树脂或吸附介质的混合物；c)任选地重复步骤a)和b)，直至所述污染物的浓度能够接受的时刻；以及d)再生来自步骤b)的分离的负载离子交换树脂或者吸附介质的混合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.04.12 AU 2013204708;2012.05.25 US 61/651,8661.一种用于从水中除去由有机物质和无机物质组成的污染物的系统，所述水包含不能接受的高浓度的所述污染物，所述系统包括：a)以足以从所述水中吸附一定量的所述污染物的条件和时间，使以下物质的混合物在所述水中分散：(i)能够吸附所述有机物质的第一磁性离子交换树脂(简称“第一介质”)与(ii)能够吸附所述无机物质的第二非磁性离子交换树脂(简称“第二介质”)；其中通过施加磁场，所述第一介质以与所述第二介质不同的速率沉降，从而使所述第一介质与所述第二介质分层，以使得所述第一介质能够从分散体中选择性地除去而不除去所述第二介质，并且反之亦然；b)根据所述第一介质...

【专利技术属性】
技术研发人员：米格尔·萨尔瓦多·阿里亚斯帕伊克，凯利·布赖恩·麦柯里，
申请(专利权)人：澳瑞凯澳大利亚私人有限公司，
类型：发明
国别省市：澳大利亚;AU