申請日2013.10.28
公開(公告)日2015.09.23
IPC分類號C02F1/00; C02F1/72; C02F11/06; C02F1/74; C02F7/00
摘要
一種用于處理水的方法，包括：在調(diào)節(jié)模塊中使用含氧氣體氧化處理用水的步驟，其中所述氧化過程在形成反應(yīng)性金屬自由基和羥基自由基的氧化性條件和pH條件下通過投放到所述調(diào)節(jié)模塊中的至少一種金屬鹽進行催化。該氧化過程不需要使用過氧化氫或臭氧，并且可以在環(huán)境溫度和環(huán)境壓力下進行。還公開了一種用于執(zhí)行該方法的設(shè)備(700)。
權(quán)利要求書
1.一種用于處理水的方法，包括：在調(diào)節(jié)模塊中使用含氧氣體氧化 處理用水的步驟，其中所述氧化過程在形成反應(yīng)性金屬自由基和羥基自由 基的氧化性條件和pH條件下通過投放到所述調(diào)節(jié)模塊中的至少一種金屬 鹽進行催化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述pH條件為堿性條件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述方法在環(huán)境溫度和環(huán) 境壓力下進行。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中所述至少一種金屬 鹽為選自水溶性鐵鹽、水溶性鋁鹽和水溶性錳鹽中的金屬鹽。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中從水溶性鐵鹽、水溶性鋁鹽和 水溶性錳鹽中選擇多種金屬鹽。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其中所述反應(yīng)性金屬自由基包 括鐵酰基自由基和錳�；杂苫械闹辽僦弧�
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中向所述調(diào)節(jié)模塊中 引入聚合物絮凝劑。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，包括另外的催化氧化和 過濾的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述另外的步驟在單個模塊內(nèi) 進行。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中待處理的水包含重 金屬。
11.一種用于處理水的設(shè)備，包括調(diào)節(jié)模塊，所述調(diào)節(jié)模塊具有：含 氧氣體供應(yīng)裝置，以使得能夠使用含氧氣體來使水氧化;以及金屬鹽投放 裝置，用于向所述調(diào)節(jié)模塊供應(yīng)至少一種金屬鹽以在形成反應(yīng)性金屬自由 基和羥基自由基的氧化性條件和pH條件下對水氧化過程進行催化。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，包括至少一個另外的用于執(zhí)行另 外的催化氧化和過濾的步驟的模塊。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述另外的催化氧化和過濾 的步驟在單個集成模塊中進行。
說明書
用于水處理的方法和設(shè)備
本發(fā)明涉及用于水處理的方法和設(shè)備，所述水處理包括至少一個催化 氧化步驟。
缺水是日益增長的全球威脅問題，其具有比最近的金融危機更大的經(jīng) 濟影響。在20世紀，世界人口增加了4倍，而耗水量增加了9倍。超過 70個國家經(jīng)歷了限制用水和缺水。這種情況并不限于發(fā)展中國家。地球 上可利用的約97%的水是鹽水。海水淡化正在迅速擴大。然而，可用的 將海水處理成飲用水品質(zhì)的淡化技術(shù)需要大量能量并且越來越多的海水 淡化廠能夠?qū)夂蜃兓a(chǎn)生相當(dāng)大影響。
雖然海水淡化可以為沿海城市提供水保障，但是為小型社區(qū)和遠離沿 海地區(qū)的水處理遇到了重大困難。水組成因地方不同而變化很大并且隨著 時間的推移可能也顯著改變。這使得當(dāng)使用膜分離和紫外線消毒時難以實 現(xiàn)所需的給水品質(zhì)。膜系統(tǒng)的操作和維護復(fù)雜并且不太適合于在沒有高度 熟練的操作員的情況下的遠程應(yīng)用中。
對于水處理而言最具挑戰(zhàn)性的應(yīng)用之一是在源頭處的工業(yè)廢水處理。 工業(yè)廢水組成通常顯示出大的組分形態(tài)差異，可能包含高的金屬濃度和/ 或有機物。來自同一工廠，通常有多個需要處理的不同組分的廢水流。這 些流通�；旌铣蓡蝹�流，被引導(dǎo)至水處理，即便在不混合這些流的情況下 不同流或許可以更有效地被處理時也是如此，因此增加了污染的復(fù)雜性。 在水處理技術(shù)的當(dāng)前狀態(tài)下，經(jīng)濟地處理分開的少量廢水流一般是不實際 的。因此，經(jīng)常頒布將具有超過建立的安全標(biāo)準(zhǔn)的污染物的廢水釋放到環(huán) 境和市政下水道的遵守例外許可證。這使得更難以通過市政設(shè)施設(shè)備處理 廢水并且更難以避免淤泥的污染，所述淤泥可以被處理成土壤改良劑。
僅需要最少處理以實現(xiàn)飲用水品質(zhì)的可利用的清潔原水源越來越有 限。待處理供人類消費的水日益受到無機和有機物質(zhì)和病原體的嚴重污 染。例如，在飲用水中過量的砷和氟化物正影響著超過一億人。由于飲用 受病原體污染的水而導(dǎo)致嚴重疾病和死亡的案例每年超過十億。研究預(yù)測 表明，即使通過實現(xiàn)將從根本上改善獲取安全飲用水的現(xiàn)狀的千年發(fā)展目 標(biāo)，在2020年死于水傳疾病的最小數(shù)目也將為約3千萬人。
對于用于再利用的廢水的飲用水處理已經(jīng)采用消毒水平和標(biāo)準(zhǔn)。水的 濁度基于穿過處理系統(tǒng)進入經(jīng)處理的水中的懸浮性固體可以包庇和保護 病原體免于被滅活和破壞而與消毒水平相關(guān)聯(lián)。飲用水應(yīng)無危險的細菌和 病毒。當(dāng)人與經(jīng)處理的水接觸有高風(fēng)險的情況下，每100毫升水大腸桿菌 數(shù)必須小于10個。據(jù)認為，在這樣的情況下，在消毒之前水的濁度應(yīng)小 于2NTU以實現(xiàn)消毒目的。這也適用于使用傳統(tǒng)技術(shù)進行水消毒以生產(chǎn) 高品質(zhì)的水。所使用的技術(shù)是膜過濾以及臭氧和紫外線輻射的結(jié)合，這些 技術(shù)為潛在地昂貴方法。對于來自食品生產(chǎn)、屠宰、紙漿和造紙廠和雨水 的工業(yè)廢水再利用，遇到類似處理挑戰(zhàn)和消毒要求。具有高的有機載荷的 市政廢水和工業(yè)廢水的最后處理階段(其中包括消毒)稱為三級處理。
串聯(lián)雙混合介質(zhì)過濾器可以去除高濃度懸浮固體。其中每個過濾器利 用給水被反沖洗至特定過濾器并且被確定尺寸至以恒定流量來操作的布 置在實現(xiàn)高澄清度的同時也非常經(jīng)濟。這樣的過濾器可以產(chǎn)生濁度小于4 NTU的水。雖然這是良好的性能，但是所產(chǎn)生的水的品質(zhì)不適合消毒以 產(chǎn)生安全的高品質(zhì)水。還需要一個過濾階段，并且膜過濾通常是附加的最 后階段。微濾膜和超濾膜實現(xiàn)在消毒之前所需要的澄清水平。與混合介質(zhì) 過濾器相比，膜的一些缺點是由于更頻繁的反沖洗而引起的較高成本、較 高的操作壓力和較低的水效率。
本發(fā)明的一個目的是提出一種適于解決如上所述的水污染和缺水的 各方面的能量有效且成本有效的可替代水凈化方法。
考慮到這一目的，在第一實施方案中，本發(fā)明提供了一種用于處理水 的方法，所述方法包括：在調(diào)節(jié)模塊中使用含氧氣體氧化處理用水的步驟， 其中所述氧化過程在形成反應(yīng)性金屬自由基和羥基自由基的氧化性條件 和pH條件下通過投放到所述調(diào)節(jié)模塊中的至少一種金屬鹽進行催化。
在第二個實施方案中，本發(fā)明提供了一種用于處理水的設(shè)備，所述設(shè) 備包括調(diào)節(jié)模塊，所述調(diào)節(jié)模塊具有：含氧氣體供應(yīng)裝置，以使得能夠使 用含氧氣體來使水氧化;以及金屬鹽投放裝置，其用于向所述調(diào)節(jié)模塊供 應(yīng)至少一種金屬鹽以在形成反應(yīng)性金屬自由基和羥基自由基的氧化性條 件和pH條件下對水氧化過程進行催化。
含氧氣體可以包括空氣。氧可以通過基于吸附或膜的合適的氧發(fā)生器 來產(chǎn)生。雖然不需要氣體供應(yīng)裝置在高壓下傳遞氣體，但是控制氣體流量 是有利的。根據(jù)本發(fā)明所使用的主要氧化劑源是含氧氣體。這樣的氣體通 常不如氧化劑例如過氧化氫和臭氧昂貴。操作通常也更安全。
申請人已經(jīng)注意到，上述方法不需要在高壓下進行，比方說大于兩個 大氣壓。實際上，有利的操作壓力包括大氣壓并且不超過0.2MPa。也不 需要水加熱設(shè)備。上述催化氧化過程在所述模塊的地理位置處、在用于水 處理的可接受的速率下并且在環(huán)境溫度下(預(yù)計總是低于50℃)下進行。 因此，該過程可以在環(huán)境溫度、和環(huán)境壓力或如上述的有利的近環(huán)境壓力 范圍下有利地進行。這提高了安全性、能源效率并且降低了工廠資金和運 營成本。因此，本說明書中所述的金屬催化氧化過程區(qū)別于先前的加壓氧 化過程。
金屬鹽可以有利地選自：水溶性鐵鹽、水溶性鋁鹽和水溶性錳鹽。這 些金屬的氯化物和硫酸鹽(例如氯化鐵、氯化錳、氯化鋁和硫酸鋁)特別 適合，不僅僅是因為所選的可溶性金屬鹽——其作為在氧化性條件下溶液 中的反應(yīng)性金屬自由基的來源——是催化氧化反應(yīng)過程的最佳選擇。任意 這些金屬鹽均可以作為單一鹽被引入調(diào)節(jié)模塊中的水。鐵鹽是特別有利的 實例，這是因為在氧化性條件下，高度反應(yīng)性的金屬自由基(如鐵酰基 (ferryl)離子)可以根據(jù)芬頓反應(yīng)型方案生成，但是不完全相同，這是 因為根據(jù)本發(fā)明一般不需要過氧化氫(以及其他強氧化劑)和酸性pH條 件。反應(yīng)性金屬自由基例如鐵酰基自由基及類似自由基(如錳�；� (manganyl)自由基)在中性到堿性條件下最穩(wěn)定。
更有利地是，選自上述鹽中的多種金屬鹽被組合引入到調(diào)節(jié)模塊中， 以優(yōu)化形成共沉淀物或絮狀物的催化氧化，所述共沉淀物或絮狀物使得能 夠從處理中的水去除有毒元素和有機化合物。有用組合的一個非限制性實 例為鐵的氯化物、錳的氯化物或鋁的氯化物中的任意兩種或更多種的組 合。這樣的金屬鹽與水形成酸性溶液，從而調(diào)節(jié)模塊處需要pH控制以確 保用于元素(特別是與鐵、錳和鋁一起的重金屬和類金屬)的氧化和共沉 淀的有利的堿性條件得到保障(support)和維持。應(yīng)該或必須避免酸性 條件。催化氧化反應(yīng)應(yīng)該至足夠的程度以降低水中元素和有機物的濃度， 從而符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)。不希望受理論約束，這樣的金屬鹽的引入促進類芬 頓反應(yīng)，這種類芬頓反應(yīng)生成高度反應(yīng)性自由基，如具有與臭氧可比的氧 化能力的羥基和鐵�；�(涉及鐵的)自由基。這使得調(diào)節(jié)模塊中水的氧化 速率最大化。
在調(diào)節(jié)模塊中水的溶解氧水平顯著增加。溶解氧水平自身的這種增加 增強了調(diào)節(jié)模塊內(nèi)的催化氧化反應(yīng)，特別是在根據(jù)本發(fā)明的水處理通常所 需的堿性條件下。這些反應(yīng)產(chǎn)生了對于金屬和有機物去除或去污所必需的 大量且有效的氧化，而不需要在大多數(shù)情況下要引入的強氧化劑。
此外，引入所述至少一種金屬鹽(但更優(yōu)選為兩種或更多種金屬鹽) 有助于通過氧化(礦化)、共沉淀、絮凝和/或凝結(jié)過程去除有機物和其他 元素，這些過程本身通過催化氧化反應(yīng)驅(qū)動。本發(fā)明的方法和設(shè)備中所使 用的金屬鹽以及有利于礦化、氧化以及共沉淀物和絮狀物的形成的金屬鹽 的最有效組合可以針對其絮凝劑特性進行選擇。氯化鐵又是針對催化特性 和絮凝劑特性進行選擇的合適的金屬鹽實例。然而，聚合物絮凝劑更方便 被投放到調(diào)節(jié)模塊中。聚合物絮凝劑(方便的是具有兩性特性的那些，如 基于丙烯酸和丙烯酰胺的那些)在水為pH高于約9的強堿性時是特別有 價值的。在那樣的pH范圍內(nèi)，傳統(tǒng)的絮凝劑如明礬和氯化鐵可能失效。 還可以使用陰離子型或陽離子型絮凝劑。
除了水氧化以外，調(diào)節(jié)模塊還執(zhí)行另外的潛在功能。在調(diào)節(jié)模塊中可 能會發(fā)生部分絮狀物和沉淀物的沉降，調(diào)節(jié)模塊可以包括用于去除這部分 絮狀物和共沉淀物的固體去除裝置。因此，水處理在調(diào)節(jié)模塊中經(jīng)歷了相 當(dāng)大程度的澄清。
由于調(diào)節(jié)模塊內(nèi)的所需單元操作(包括氧化、凝結(jié)、沉淀、絮凝以及 消毒)依賴于pH，所以調(diào)節(jié)模塊有利地包括：pH調(diào)節(jié)裝置，用于根據(jù) 需要投放酸或堿(更典型，因為需要堿性條件)以提供通常在堿性范圍中 的目標(biāo)pH。pH校正化學(xué)品有利地可以包括氫氧化鈉和熟石灰。通常較 少地，可能需要pH校正化學(xué)品如硫酸和鹽酸。所有這些提到的化學(xué)品都 是相對便宜的試劑。另外，可以規(guī)定，為了消毒在適當(dāng)pH條件下引入消 毒劑(例如方便地呈二氧化氯形式的氯)以防止所述的方法和設(shè)備中的細 菌生長和礦泥的形成。
有時可能需要將附加化學(xué)品引入到調(diào)節(jié)模塊中。這樣的化學(xué)品可以包 括常見水處理化學(xué)品：混凝劑金屬鹽、聚合物和其他絮凝劑、消毒劑(例 如次氯酸鈉和二氧化氯)。所使用的化學(xué)品的范圍以及所使用的化學(xué)品投 放單元的數(shù)目(一些單元可以投放與另一化學(xué)品混合的多于一種的化學(xué) 品)隨待處理的水的總體過程執(zhí)行以及物化形態(tài)而改變。即，如果待被處 理的水的形態(tài)或性質(zhì)需要，則可以只需要一些試劑。例如，具有低懸浮固 體含量的水可能不需引入復(fù)雜的絮凝劑。
然而，實現(xiàn)飲用水標(biāo)準(zhǔn)所必需的氧化過程和澄清過程不在調(diào)節(jié)模塊中 完成。預(yù)計必需使水在經(jīng)由水輸送線連接的適當(dāng)模塊中經(jīng)受進一步大量氧 化和澄清或者過濾。
為此，所述方法和設(shè)備應(yīng)包括另外的催化氧化模塊和過濾模塊。催化 氧化模塊和過濾模塊雖然相互連接，但是在所述方法和設(shè)備中可以形成單 獨的模塊。更方便地，所述方法和設(shè)備包括使氧化過程和過濾過程集成的 單個模塊。這簡化了工藝流程并且降低了根據(jù)上述水處理方法操作的水處 理廠的資本成本和運營成本。
催化氧化和過濾模塊(該術(shù)語應(yīng)該被理解為結(jié)合了催化氧化和過濾功 能二者的單個這樣的模塊，或者針對每個單元操作的單獨的催化氧化模塊 和過濾模塊)包括粒料的床，通常為固定床的形式。選擇粒料(其可以包 括粒料的混合物)來提供催化氧化和過濾功能。實際上，粒料形成催化過 濾器。優(yōu)選的粒料是金屬氧化物催化劑，例如，特別優(yōu)選的是錳氧化物催 化劑，其具有促進元素與在調(diào)節(jié)模塊中所使用的鐵鹽、鋁鹽和錳鹽進行氧 化和共沉淀的功能。這樣的金屬氧化物方便地沉積在不同載體上，即，被 不同載體所負載，所述載體包括硅砂、石榴石和沸石。另一類催化粒料通 過在具有大表面積的各種顆粒基材上沉積貴金屬來獲得。例如，金或鉑可 以沉積在粒狀碳上。粒料的選擇可以取決于所需的催化效率，即，處理具 有特定物理和化學(xué)特性的水流所必需的催化活性和氧化的程度。
粒料的粒徑應(yīng)該被優(yōu)化從而為促進催化氧化反應(yīng)以及過濾能力提供 表面積。重要的是，在氧化和過濾模塊中形成的共沉淀物以及來自調(diào)節(jié)模 塊中的任何攜帶沉淀物或絮狀物在所述方法和設(shè)備的這一階段被去除。
可以選擇床深度和縱橫比(在圓形槽的情況下，為高度比直徑，或者 高度比寬度、高度比其他橫向維度)來實現(xiàn)必要程度的催化氧化和過濾。
如果只是偶爾需要，可以向催化氧化和過濾模塊引入氧化劑，特別是 強氧化劑如過氧化氫，以促進特別是有機物以及在水中仍然存在的任何元 素的催化高級氧化和沉淀。通過任意這樣的氧化劑的氧化是由如上所述的 粒料催化劑催化的。使用多種金屬鹽可以觀察到芬頓反應(yīng)和芬頓類反應(yīng)。 如果存在鐵鹽，則這樣的反應(yīng)可以根據(jù)以下芬頓反應(yīng)方案進行，所述芬頓 反應(yīng)方案說明了參與催化氧化和催化高級氧化的反應(yīng)性自由基的生成：
Fe2++H2O2->Fe3++OH0+OH-
OH0+H2O2->HO20+H2O
Fe3++HO20->Fe2++H++O2
Fe2++HO20->Fe3++HO2-
Fe2++HO0->Fe3++OH-
一些其他金屬可以提供類似的反應(yīng)性自由基生成。錳是一個實例。對 于這樣的合適金屬，可以用Mn或M來替換以上方案中的Fe。
高度反應(yīng)性羥基(比臭氧強的氧化劑)和鐵�；蚱渌饘僮杂苫� 催化高級氧化中特別起作用以將有機材料降解或礦化。在礦化的情況下， 有機材料被降解成二氧化碳、鹽和無機酸。病原體的礦化也會致使消毒， 但是通常仍需要消毒劑。這樣的催化高級氧化通常不必去除金屬。
根據(jù)需要，如上所述的這類氧化劑也可以與另外任意所需試劑(特別 是金屬鹽催化劑或pH校正化學(xué)品)一起投放到調(diào)節(jié)模塊中或使調(diào)節(jié)模塊 與催化氧化和過濾模塊互連的線路中，如果不需要也可以潛在地替代消毒 劑。
所述方法和設(shè)備需要水輸送裝置以將水從調(diào)節(jié)模塊傳送至催化氧化 模塊。雖然這可能會通過重力進行，但可能需要至少一個泵來用于調(diào)節(jié)模 塊與催化氧化模塊之間的水輸送。泵的選擇應(yīng)該避免絮狀物和共沉淀物的 剪切干擾到必需的過濾的程度以使來自催化氧化和過濾模塊中的水的這 些絮狀物/共沉淀物滿足飲用水標(biāo)準(zhǔn)。螺桿泵(progressive cavity pump) 可能是特別合適的。
有利地將來自調(diào)節(jié)模塊的水以受控速率泵送通過催化氧化和過濾模 塊。這允許更有效的催化氧化和過濾。
調(diào)節(jié)模塊或催化氧化和過濾模塊均可以執(zhí)行除上述之外的單元操作。 例如，調(diào)節(jié)模塊可以被配置成進行水軟化。
在所述方法和設(shè)備中處理的原水可以來自初級源(例如地下水)或已 經(jīng)經(jīng)由初級處理去除大型固體、油脂和重質(zhì)石油烴的經(jīng)處理過的水，為了 這些目的，使用本領(lǐng)域那些技術(shù)人員已知的專業(yè)設(shè)備用于上述去除處理。 原水可以含有高水平的重金屬。
經(jīng)過調(diào)節(jié)模塊以及催化氧化和過濾模塊兩者中的水處理之后，可獲得 產(chǎn)品飲用水以供應(yīng)給用戶�？梢詫⑦@樣的水儲存在產(chǎn)品水儲存容器中。
調(diào)節(jié)模塊以及催化氧化和過濾模塊中的每一模塊均需要使單元操作 在包括于各模塊內(nèi)的容器(典型地，槽)中進行。應(yīng)該使用盡可能少的槽 以降低成本。
對于許多應(yīng)用，在各模塊中有單個容器(方便地，槽)便足夠了。一 些應(yīng)用可能在各模塊中需要兩個容器。
如果調(diào)節(jié)模塊包括多個容器或槽，則可以使一個槽經(jīng)受通風(fēng)(通過空 氣或另外氣體)并且使第二槽經(jīng)受充氧(通過氧氣或富氧氣體)以使得能 夠進行更復(fù)雜的處理方案。
催化氧化和過濾模塊可以包括多個容器或槽以用于在原水中存在高 的懸浮固體含量(或者由于催化氧化而引起)的應(yīng)用。在這樣的情況下， 第一過濾槽可以包括僅執(zhí)行過濾的過濾床，第二槽或后續(xù)槽還執(zhí)行催化氧 化�；蛘�，在催化氧化和過濾模塊中的所有槽都可以執(zhí)行催化氧化和過濾 兩者。槽之間粒料可以具有不同的精度(resolution)(即，粒徑分布，中 值粒度)。如果使用兩個或更多個槽，則第一槽可以具有精度比在第二槽 和任何后續(xù)槽中使用的粒料更粗的過濾床。
可以采用模塊構(gòu)造法用于本發(fā)明的水處理設(shè)備，在水處理能力放大時 以串聯(lián)或并聯(lián)的方式添加另外的容器。申請人的研究表明：使用一個或兩 個容器可以將水處理至飲用標(biāo)準(zhǔn)，雖然這將具體取決于處理能力和將金屬 鹽和另外試劑投入調(diào)節(jié)模塊中的速率。對于給定的水處理能力，所使用的 容器越少，根據(jù)本發(fā)明的方法和設(shè)備所構(gòu)造和運行的水處理廠將越成本有 效。
容器(典型地，槽)可以設(shè)置為用于再循環(huán)至本身或再循環(huán)至同一模 塊或不同模塊中的另外槽中。也就是說，容器可以以間歇或者以連續(xù)模式 操作�？梢员O(jiān)控槽水位并且所實施的處理方法取決于槽水位，一些過程僅 在槽基本充滿的情況下進行。
調(diào)節(jié)模塊中所使用的一個或更多個槽可以被設(shè)置有用于將水導(dǎo)向催 化氧化和過濾模塊的溢流布置。
出于衛(wèi)生的原因，可以將一個或更多個調(diào)節(jié)槽包封，但這不像需要用 于加壓氧化的加壓的情況那樣是強制性的。催化氧化和過濾模塊中所使用 的一個或更多個槽是包封的并且通常在催化過濾床上方包封出頂部空間。 可以包括分配器以將水分配在催化過濾床的表面上以使串槽的可能性或 空隙度(voidage)最小化。
預(yù)期所述方法和設(shè)備不適用于脫鹽操作(即，去除待處理的水中的可 溶鹽——如果存在的話)。脫鹽包括例如去除氯化物，尤其是從鹽水(通 常是在一些偏遠地區(qū)中僅有的永久水源)去除氯化鈉。如果需要，可以在 調(diào)節(jié)模塊以及催化氧化和過濾模塊的下游進行水的脫鹽。膜法最可能適用 于脫鹽應(yīng)用。
考慮到脫鹽和另外可能的下游污染物去除過程(尤其是離子交換)， 可以通過在先前的調(diào)節(jié)模塊以及催化氧化和過濾模塊中產(chǎn)生沒有重金屬 和有機物的完全澄清水來使這樣的方法更為經(jīng)濟有效。
應(yīng)該使調(diào)節(jié)和過濾模塊以規(guī)則間隔經(jīng)受反沖洗以防止催化過濾床被 沉淀物和其他污染物堵塞。在常規(guī)的自來水廠，用于反沖洗過濾器的水通 常存儲在單獨的槽中。還需要專門的泵和管件(plumbing)。對于壓力過 濾，常用的解決方案是使用三個或更多個過濾器并且通過如下方式一次反 沖洗一個過濾器：將離開其他過濾器的水反向引導(dǎo)穿過待反沖洗的過濾器 的床。通過免去用于反沖洗的水存儲使這樣的工廠相對緊湊。然而，可能 需要許多過濾單元和閥。本發(fā)明的方法和設(shè)備不需要用于反沖洗的水存儲 或復(fù)雜的過濾單元/閥/泵布置。沉淀物和其他固體可以通過任何常規(guī)方式 分離。將反沖洗水再循環(huán)至調(diào)節(jié)模塊或者甚至原水存儲處也可以是方便且 成本有效的。
在需要反沖洗一個或更多個催化過濾器的情況下，在關(guān)閉原水供應(yīng)的 情況下將所述方法和設(shè)備方便地切換至間歇模式。然后以閉合回路的方式 將來自調(diào)節(jié)模塊的水泵送穿過催化氧化和過濾模塊并且返回調(diào)節(jié)模塊。在 水具有適用于反沖洗的品質(zhì)的情況下，則執(zhí)行反沖洗。反沖洗水不一定具 有與成品水相同的品質(zhì)。
在原水品質(zhì)由于自然災(zāi)害引起的洪水或源自人類經(jīng)濟活動的意外污 染而嚴重劣化的情況下，將工廠切換至間歇模式處理也可以是有用的。然 而，在這種情況下，將離開催化氧化模塊的水優(yōu)選地導(dǎo)向產(chǎn)品水存儲處， 而非將其導(dǎo)向調(diào)節(jié)模塊中的槽。雖然工廠的能力比連續(xù)模式下的能力低， 但是與在連續(xù)模式下相比，單個過程的持續(xù)時間靈活并且工廠可以處理較 高程度的水污染。
細顆�？赡懿粫r地從催化過濾床漏出，如果有必要，可以包括細過濾 器以攔截這樣的顆粒，防止夾帶在通過本發(fā)明的方法和設(shè)備所制造的飲用 水中并且防止導(dǎo)向用戶或作為產(chǎn)品水存儲。
本發(fā)明的方法和設(shè)備可適用于處理來自初級源(例如地下水)的水、 處理廢水用于再利用或安全處置以及處理用于污染地點的治理的水。該方 法尤其可適用于經(jīng)重金屬污染的水和需要進行處理以降低溶解金屬和酸 度的酸性礦物排水的處理。
根據(jù)下面的本發(fā)明的水處理設(shè)備的優(yōu)選實施方案的非限制性描述可 以更全面理解所述水處理方法和設(shè)備。
