本技术介绍了一种结合紫外线和纳滤技术的净水系统,属于水处理技术领域。该系统有效解决了饮用水纳滤工艺中纳滤膜的生物污染问题,以及紫外线单独使用时功能单一的局限性。原水经过预处理和一次加压,通过紫外线消毒和纳滤过滤,实现水质的深度净化。
背景技术
纳滤是一种介于超滤与反渗透之间的膜分离技术,具有分离效果高、选择性分离的特点,在饮用水净化、污水回用、食品加工等多个领域得到了广泛应用。尤其在饮用水处理中,纳滤膜能够有效去除水中的大分子有机物、部分无机离子等,成为高品质水处理的关键技术之一。然而,纳滤在应用中面临一些局限,尤其是纳滤膜表面发生生物污染问题,需为纳滤工艺额外配置原水消毒设备和还原剂投加设备,控制精度要求高,增加了系统的复杂性。此外,纳滤工艺产生的浓水含有较高浓度的有机污染物,如何高效处理浓水以减少环境污染并实现资源回收,是当前面临的重要问题。
在纳滤处理工艺中,预处理单元一般采用氯消毒,其作用是使微生物失活,防止生物污染。但是氯的存在会使得纳滤膜受到氧化破坏,所以预处理单元出水在进入膜元件之前必须进行脱氯处理。在膜元件中,由于没有余氯等杀菌剂的存在,纳滤膜表面可能出现微生物污染问题。这种现象会缩短纳滤膜的寿命,影响膜的截留功能,无法保障产水的饮用安全性,膜面生物污染控制成为纳滤的应用瓶颈之一。
通过膜截留功能,纳滤工艺产生的膜前浓水通常含有腐殖酸和微生物溶解态有机质等天然有机物、抗生素和全氟及多氟烷基物质(PFAS)等新污染物、三氯甲烷及其中间体等微量有机污染物,浓水处理面临着水质成分较复杂、可生化性低等问题。目前常见的浓水处理处置方式包括进入污水处理系统、浓水回灌、臭氧氧化以及与臭氧相结合的高级氧化工艺。然而,这些方法在实际应用中仍存在诸多问题,例如浓水回灌会增加环境负担、氧化药剂量高但效果差、水回收率低等局限性,工艺思想多采用叠加的方式,处理效率低,需要通过工艺创新提高浓水处理工艺的水回收率,从而降低药剂的投加量。
紫外线消毒作为物理消毒方式,不引入化学药剂且无二次污染,能够在短时间内杀灭水中的细菌、病毒,且不受水质波动的影响。同时,紫外线可通过催化氧化和还原反应有效分解水中的有机污染物。因此,紫外技术具有同时解决消毒和浓水处理问题的潜力。然而,现有市场上的紫外设备大多与纳滤设备作为独立单元组合使用,且通常采用厘米级直径的灯管,且主要聚焦于消毒功能,难以在一套系统中实现多种功能的耦合应用。现有技术尚缺乏一种能够在一个系统中实现消毒、光催化氧化和光催化还原协同应用的耦合工艺。
实现思路