再生水補給型地表水深度淨化組合工藝方法及裝置的製作方法

2023-07-08 06:40:26

專利名稱：再生水補給型地表水深度淨化組合工藝方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種再生水補給型地表水深度淨化處理技術，特別是涉及採用磁性離子交換樹脂吸附-混凝沉澱-臭氧接觸氧化-超濾膜過濾組合工藝技術。
背景技術：
隨著社會經濟的飛速發展，尤其是全球性的需水量增大導致世界水資源短缺和水汙染不斷加劇，大力發展再生水回用工程實現水資源化利用和城市水環境整治需求已顯得日益緊迫。然而，由於河湖清水補充量少且水源單一、水流緩慢、氮磷營養成分較高、地表徑流問題突出，將再生水直接回用於河湖依然存在富營養化問題發生的較大風險。此外，河道汙染物排放口是典型的點汙染源。因此，針對再生水補給型城市河湖原位淨化能力有限且水體流動性差的問題，亟待開發針對再生水體水質特點的、附屬於城市河湖水系的高效水質淨化技術。離子交換樹脂為廢水處理傳質過程的一種典型分離淨化方法。對於一般離子交換樹脂，減小其粒徑可以增加交換速度，但沉降速度緩慢，過濾和再生都很困難。磁性離子交換樹脂是在製備樹脂時加入Y-Fe2O3等磁性物質，樹脂珠粒由於磁性引力相互吸引迅速聚集成較大的顆粒，依靠重力沉降到池底，磁性加速了沉降分離，提高了處理效率，解決了樹脂因不易沉降隨水流流失的問題。磁性離子交換樹脂(MIEX)工藝對於溶解性有機物及硝態氮為主的氮類化合物具有很好的去除效果，投加量少且循環再生利用次數高、具有快速沉降性能且樹脂流失率低、可連續運行或批量處理、面積小且建設和運行管理費用低等優點ο混凝沉澱法是一種化學淨化法，通常是在沉澱池中投放混凝劑，使汙水中的磷和懸浮型有機物形成沉澱以淨化水質。臭氧具有強氧化性，預臭氧化可明顯對原水脫色除臭，改善水的感官指標。臭氧通過與不飽和官能團反應、破壞碳-碳雙鍵而去除真色，去除程度取決於臭氧投加量和接觸條件；同時臭氧可氧化無機呈色的鐵、錳等離子為難溶物；臭氧的微絮凝效應還有助於有機膠體和顆粒物的混凝，並通過顆粒過濾去除致色物。此外，預臭氧化可作為除藻的一種預處理方法，和常規及其它處理技術配合使用是處理富營養化水源水藻類問題的有效途徑之一。其作用表現為溶裂藻細胞和殺藻，使死亡的藻類易於被後續工藝去除。在一定條件下臭氧化可有效去除某些藻毒素，去除率主要取決於臭氧投加量，其次取決於原水水質(藻毒素類型、有機物性質及濃度、鹼度等)。但是，大劑量地投加臭氧還有可能增加臭氧副產物的生成量。超濾膜過濾法是一種高效的物化方法，其高效截留作用使得出水濁度大幅降低的同時，具有良好的除菌作用；超濾膜去除濁度的效果十分理想，但對有機物特別是溶解性有機物的去除能力有限，而分子質量較小的親水性有機物是膜汙染的主要因素之一。河湖等再生水補給型地表水相對於工業廢水和生活汙水，具有溶解氧濃度較高、 有機汙染物和C/N比較低的特點，不利於微生物生長及生物降解，因此依靠單項生物/物化處理工藝在受汙染地表水的應用中，對有機汙染物和總氮處理效果不理想，亟需研發針對地表水水質特點的淨化裝置及工藝。

發明內容
本發明的目的在於克服現有單項生物法/物化法工藝在處理微汙染地表水淨化技術上的不足，針對微汙染地表水中溶解性有機物含量高和以硝態氮為主要氮素的水質特點，提供一種包括磁性離子交換樹脂混合反應沉澱池、混凝反應沉澱池、臭氧接觸反應池和超濾膜過濾系統的再生水補給型地表水深度淨化組合工藝方法及裝置。與同類單項及常規組合工藝相比，該工藝具有離子交換吸附、化學混凝、氧化、物理截留等多種功能，從而保證有機物、氮、磷和藻類物質的高效去除。為實現上述目的，一方面，本發明提供一種再生水補給型地表水深度淨化組合裝置，其包括依次連接的磁性離子交換樹脂混合反應沉澱系統、混凝反應沉澱系統、臭氧接觸反應池和超濾膜過濾系統。如上所述的裝置，其中，該磁性離子交換樹脂混合反應沉澱系統可包括磁性離子交換樹脂混合反應池1和磁性離子交換樹脂沉澱池2。如上所述的裝置，其中，該混凝反應沉澱系統可包括混凝快速混合反應池3、混凝慢速混合反應池4和混凝沉澱池5。如上所述的裝置，其中，該裝置還可包括進水泵11、臭氧發生器12、出水抽吸泵13 和樹脂回流泵14 ；其中，該進水泵11的入水口 101連接受汙染地表水水源，其出水口 102連接位於所述磁性離子交換樹脂混合反應池1中部的入水口 103 ；該磁性離子交換樹脂混合反應池上部的出水口 104與磁性離子交換樹脂沉澱池2中部的入水口 105連接；該磁性離子交換樹脂沉澱池上部的出水口 106與所述混凝快速混合反應池3中部的入水口 107連接；位於該混凝快速混合反應池上部的出水口 108與混凝慢速混合反應池4中部的入水口 109連接；該混凝慢速混合反應池上部的出水口 110與混凝沉澱池5中部的入水口 111連接；該混凝沉澱池上部的出水口 112與位於臭氧接觸池6底部的入水口 113連接；位於臭氧接觸池上部的出水口 114與超濾膜過濾系統7入水口 115連接；超濾膜過濾系統出水口 116與抽吸泵13入口 117連接；該磁性離子交換樹脂混合反應池1內的接受汙染地表水中添加磁性離子交換樹脂 201 ；該混凝反應池3內的接受汙染地表水中添加混凝劑202，優選地，該混凝劑為鋁系或鐵系混凝劑，更優選為聚合氯化鋁；該臭氧接觸池6底部具有微孔曝氣頭204，微孔曝氣頭與具有流量調節功能的臭氧發生器12連接；臭氧接觸池6池壁內側具有間隔交錯設置的導流板205，各導流板平面平行於水平方向，導流板高差間隔0. 06m 0. Im ；臭氧接觸池6頂部具有排氣口 206 ；優選地，該臭氧接觸池6的有效高度為0. 8m 1.細；該超濾膜過濾系統，內部設置超濾膜203。如上所述的裝置，其中，該裝置還可包括清水池8和膜組件反洗回流泵，可使用出水抽吸泵13作為反洗回流泵；該清水池入水口 119與所述超濾膜過濾系統的出水口 118相連接；該清水池的一個出水口 301經反洗回流泵13連接所述超濾膜過濾系統7底部的反洗入水口 304。另一方面，本發明還包括應用本發明所述裝置淨化再生水補給型地表水的方法， 包括如下步驟a.由進水泵11提升汙染地表水至磁性離子交換樹脂混合反應沉澱系統中進行離子交換反應，去除部分有機物和氮類化合物；b.其後，汙水由磁性離子交換樹脂沉澱池2的出水口自流進入混凝反應沉澱系統進行磷和懸浮性有機物的去除；c.混凝沉澱池5中的上清液進入臭氧接觸池6，臭氧發生器12產生的臭氧經微孔曝氣頭204進入臭氧接觸池，汙水與臭氧在池內沿導流板205由下至上流動，充分混合反應後由上部出水口 114流出，尾氣由排氣口 206排出；d.臭氧接觸池出水進入超濾膜過濾系統7進行過濾，出水通過抽吸泵13進入清水池8。如上所述的方法，其中，步驟a中磁性離子交換樹脂混合反應池1內添加磁性離子交換樹脂，濃度為10ml/L 25ml/L，混合反應時間為30min，沉澱時間為20min 40min。如上所述的方法，其中，步驟b中添加的混凝劑可以是鋁系或鐵系混凝劑，投加濃度為40mg/L 120mg/L，該混凝作用是通過外加離子來改變膠粒的ζ電勢，以及橋聯、網捕和吸附等物理化學過程，將水中懸浮物、膠體和可絮凝的其他物質凝聚成「絮團」。在混凝快速混合反應池3內進行快速混合反應時間為6min lOmin，混合速度為180 300r/min， 快速攪拌下，混凝劑與水充分混合使得水中膠體失去穩定性；在混凝慢速混合反應池4內慢速混合反應時間為20min 30min，混合速度為50 80r/min，慢速攪拌下，脫穩膠體相互聚結成大顆粒絮體。在混凝沉澱池5內通過固液分離作用，絮團沉降到底部，色度和濁度較低的清水從頂部流出，混凝沉澱池內沉澱時間為20min 40min。如上所述的方法，其中，步驟c中臭氧投加量優選為6mg/L 20mg/L，臭氧接觸時間為 20min 40min。如上所述的方法，其中，步驟d中超濾膜203膜截留分子量範圍優選為6，000 180，000。如上所述的方法，該方法可進一步包括如下步驟e.反應後的磁性離子交換樹脂從磁性離子交換樹脂混合沉澱池2底部出口 305流出；需要再生的部分樹脂由入口 307進入樹脂再生池10，同時在此入口 307加入樹脂再生劑207，再生反應30min後通過樹脂再生池下部出口 308流出，由樹脂儲存池9上部入口 309 回流進入樹脂儲存池9 ；無需再生的樹脂由沉澱池出口 305直接回流入樹脂儲存池9，該樹脂儲存池中的磁性離子交換樹脂通過回流泵14回流進入磁性離子交換樹脂混合反應池1 ；g.膜組件需要清洗時，清水池8中儲存的清水通過該清水池的一個出水口 301經反洗回流泵進入超濾膜過濾系統7對超濾膜進行反洗，可使用出水抽吸泵13作為反洗回流泵，反衝洗周期為30天 60天。本發明的有益效果在於針對再生水補給型地表水的成分特點，本發明將具有不同功能的汙水處理技術合理結合形成高效淨化組合裝置和工藝流程。其中，磁性離子交換樹脂對UV254、cod、DOC、硝態氮型氮素、消毒副產物前體物、濁度、色度等都有較好的去除效果。MIEX預處理可去除影響混凝效果的大部分有機物，主要為腐殖酸及其他一些親水性物質，而這些物質會消耗大量的混凝劑且混凝沉澱對其處理效果甚微。因此，MIEX預處理可強化混凝沉澱對有機物、濁度和藻類的去除，二者結合使用對有機物的去除效果更為明顯。其作為淨化流程第一步減少了後續工藝中混凝和消毒過程化學藥劑的投加量，汙泥產量降低。同時，該步驟能夠有效去除分子質量 100，000、10，000 100，000,3, 000 10，000的有機物和SS具有良好去除效果。臭氧氧化具有溶裂藻細胞和殺藻的作用，使死亡的藻類易於被後續工藝去除，並可明顯對原水脫色除臭，改善水的感官指標。而超濾膜的高效截留作用對分子量> 100K的大分子有機物去除率較為明顯，可濾除臭氧氧化步驟中死亡的藻類，使得出水濁度大幅降低的同時，具有良好的除菌作用。上述磁性離子樹脂-混凝-O3-膜的組合工藝，可以對不同分子量區間內的有機物進行完整去除，以實現最完美的搭配。同時其磁性離子交換樹脂的反應還可以為後三個單元的反應提供有利的條件。綜上所述，本發明構建了磁性離子交換樹脂-混凝沉澱-臭氧氧化-超濾膜組合工藝系統並提供優化工藝步驟，實現了再生水補給型地表水中有機物、氮、磷和藻類物質的高效去除。出水汙染物濃度可達到C0D&10mg/L 30mg/L、B0D53mg/L 6mg/L、TN 1. 5mg/ L 6mg/L、TP 0. 05 0. 3mg/L、葉綠素a 1 μ g/L 15 μ g/L ；對再生水補給型地表水中主要汙染物的去除效果為C0D&去除率超過60% ,BOD5去除率超過30%，TN的去除率超過 60%，葉綠素a的去除率超過70%，濁度的去除率超過95%;出水水質達到國家地表水環境質量標準GB 3838-2002IV類限值，並在一定程度上避免了季節、溫度對生物法處理效果的影響。


圖1為本發明一種優選實施方式的再生水補給型地表水深度淨化組合裝置及流程圖。
具體實施例方式以下結合附圖和具體實施例對本發明進行進一步詳細說明。如圖1所示，在本發明的一種優選實施方式中，再生水補給型地表水深度淨化組合裝置主要包括磁性離子交換樹脂混合反應池1，磁性離子交換樹脂沉澱池2，混凝快速混合反應池3，混凝慢速混合反應池4，混凝沉澱池5，臭氧接觸反應池6和超濾膜過濾系統 7，清水池8，樹脂儲存池9，樹脂再生池10，進水泵11、臭氧發生器12、出水抽吸泵13和樹脂回流泵14。磁性離子交換樹脂混合反應池1具有進水口 103，出水口 104和排泥口 120。其內部填充磁性離子交換樹脂(MIEX) 201，是澳大利亞ORICA公司開發的新型樹脂，其粒徑約 150 180 μ m，是傳統樹脂粒徑的1/3 1/2，具有較大的比表面積。在其中進行離子交換反應，進行部分有機物和氮類化合物的去除。磁性離子交換樹脂沉澱池2具有進水口 105，上部出水口 106和底部出口 305。
混凝快速混合反應池3具有進水口 107，上部出水口 108。在此混凝快速混合反應池3中添加混凝劑，添加的混凝劑為鋁系或鐵系混凝劑。混凝慢速混合反應池4具有進水口 109，出水口 110和排泥口 121。混凝沉澱池5具有進水口 111，出水口 112和排泥口 122。臭氧接觸反應池6具有進水口 113，出水口 114和排氣口 206。臭氧接觸池6底部具有微孔曝氣頭204，微孔曝氣頭與具有流量調節功能的臭氧發生器12連接；臭氧接觸池6 池壁內側具有間隔交錯設置的導流板205，各導流板平面平行於水平方向，導流板高差間隔
0.06m 0. Im ；臭氧接觸池6頂部具有排氣口 206 ；該臭氧接觸池6的有效高度為0. 8m
1.4m。超濾膜過濾系統7具有進水口 115，出水口 116和底部的反洗入水口 304。進水泵11的入水口 101連接受汙染地表水水源，其出水口 102連接位於磁性離子交換樹脂混合反應池1中部的入水口 103 ；磁性離子交換樹脂混合反應池上部的出水口 104 與磁性離子交換樹脂沉澱池2中部的入水口 105連接；磁性離子交換樹脂沉澱池上部的出水口 106與混凝快速混合反應池3中部的入水口 107連接；位於混凝快速混合反應池上部的出水口 108與混凝慢速混合反應池4中部的入水口 109連接；混凝慢速混合反應池上部的出水口 110與混凝沉澱池5中部的入水口 111連接；混凝沉澱池上部的出水口 112與位於臭氧接觸池6底部的入水口 113連接；位於臭氧接觸池上部的出水口 114與超濾膜過濾系統7入水口 115連接；超濾膜過濾系統的出水口 116經出水抽吸泵13與清水池8入水口 119相連接。若膜組件需要清洗時，清水池中儲存的清水通過該清水池8的一個出水口 301 經反洗回流泵連接超濾膜過濾系統7底部的反洗入水口 304對超濾膜進行反洗，可使用出水抽吸泵13代替反洗回流泵。如圖1所示，其表示本發明的再生水補給型地表水深度淨化工藝一種優選實施方式的工藝流程，該淨化工藝應用了上述再生水補給型地表水深度淨化組合裝置，具體操作步驟如下(1)由進水泵11提升汙染地表水送至磁性離子交換樹脂混合反應沉澱系統中進行離子交換反應，進行部分有機物和氮類化合物的去除，磁性離子交換樹脂的投加濃度為 10ml/L 25ml/L，混合反應時間為30min，沉澱時間為20min 40min。優選地，該磁性離子交換樹脂混合反應沉澱系統包括磁性離子交換樹脂混合反應池1和磁性離子交換樹脂沉澱池2，分別進行混合反應及沉澱。本發明可使用常規用於汙水淨化的磁性離子交換樹脂可以市場購得，也可以實驗室製備，製備方法參照[陳中蘭等《球形纖維磁性陰離子交換樹脂的化學轉化製備及特性研究》，分析科學學報，2010年2月，第沈卷第1期]。在一個優選實施方式中，使用了聚丙烯為母體的季胺型離子交換樹脂(例如澳大利亞ORICA公司生產的(MIEX) 201磁性離子交換樹脂)，具有較好的耐腐蝕和耐磨損性能，並且耐有機物汙染。首先，氯離子(Cl—)作為可交換離子能與水中帶負電的物質進行離子交換，這種Cl—型陰離子交換樹脂珠粒的粒徑約 150 180 μ m,是傳統樹脂粒徑的1/3 1/2，具有較大比表面積，可迅速吸附水中有機物進行離子交換反應，且提高樹脂再生反應速率，同時樹脂較小的粒徑和質量，對水中懸浮顆粒的吸附性較差，因此懸浮物對樹脂的影響較小。磁性離子交換樹脂對UV254、COD、DOC、消毒副產物前體物、氮化合物、濁度、色度等6/8頁
都有較好的去除效果。同時，與其它工藝聯用時可提高後續工藝效率，可有效減少後續工藝中混凝和消毒過程化學藥劑的投加量，汙泥產量降低。磁性離子交換樹脂與混凝沉澱聯用時，MIEX預處理可去除影響混凝效果的大部分有機物，主要為腐殖酸及其他一些親水性物質，而這些物質會消耗大量的混凝劑且混凝沉澱對其處理效果甚微。MIEX預處理在強化混凝對有機物去除能力的同時還可節省PAC投加量。此外，原水經臭氧預氧化後，可增加部分難降解有機物的極性，在與MIEX樹脂聯用時，MIEX樹脂可容易地去除帶電荷的物質。並且， 磁性離子交換樹脂技術能夠有效去除分子質量 100K, 10 100K，3 IOK的有機物。(3)混凝反應沉澱池中的上清液進入臭氧接觸池6，臭氧發生器12產生的臭氧經微孔曝氣頭204進入臭氧接觸池，汙水與臭氧在池內沿導流板205由下至上流動，充分混合反應後由上部出水口 114流出，尾氣由排氣口 206排出，臭氧投加濃度為6mg/L 20mg/L， 臭氧接觸時間為20min 40min。臭氧氧化具有溶裂藻細胞和殺藻的作用，使死亡的藻類易於被後續工藝去除，並可明顯對原水脫色除臭，改善水的感官指標。(4)臭氧接觸池出水進入超濾膜過濾系統7，用抽吸泵13將水從膜組件中抽吸出來，進入清水池8。優選地，超濾膜203膜截留分子量範圍為6，OOO 180，000。超濾膜主要去除大分子有機物，對分子量> IOOK的有機物去除率較為明顯，而超濾膜的高效截留作用，使得出水濁度大幅降低的同時，具有良好的除菌作用。
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此外，當膜組件需要清洗時，清水池中儲存的清水通過該清水池8的一個出水口 301經反洗回流泵，連接超濾膜過濾系統7底部的反洗入水口 304對超濾膜進行反洗。可使用出水抽吸泵13代替反洗回流泵，反衝洗周期為30天 60天。實施例1 受汙染水源為北京地區某實驗河湖的湖水，應用本發明的上述裝置處理汙水，由進水泵提升汙染地表水送至磁性離子交換樹脂混合反應沉澱系統，以去除部分有機物和氮類化合物，所用樹脂是澳大利亞ORICA公司開發的新型樹脂，投加濃度為10ml/L 20ml/L， 混合反應時間為30min，沉澱時間為20min ；其後，汙水由磁性離子交換樹脂混合反應沉澱系統的出水口自流進入混凝反應沉澱系統，進行磷和懸浮性有機物的去除，添加的混凝劑為顆粒狀或粉末狀聚合氯化鋁，投加濃度為40mg/L，快速混合反應時間為8min lOmin，慢速混合反應時間為20min 30min， 沉澱時間為30min ；混凝反應沉澱池中的上清液進入臭氧接觸池，臭氧發生器產生的臭氧經微孔曝氣頭進入臭氧接觸池，汙水與臭氧在池內沿導流板由下至上流動，充分混合反應後由上部出水口流出，尾氣由排氣口排出，臭氧投加濃度為6mg/L，接觸時間為30min ；臭氧接觸池出水進入超濾膜過濾系統，超濾膜過濾系統出水通過抽吸泵進入清水池。超濾膜可選用平均孔徑為0. 01 μ m/0. 02 μ m的PVC鋁合金膜。反應後的磁性離子交換樹脂從磁性離子交換樹脂混合沉澱池底部出口流出。 有6% 7%的樹脂需要再生，進入樹脂再生池，同時在此再生池加入樹脂再生劑，即飽和 NaCl溶液，再生反應30min後通過樹脂再生池下部出口流出，通過樹脂儲存池上部入口回流入樹脂儲存池。無需再生的樹脂由沉澱池出口直接回流入樹脂儲存池，該樹脂儲存池中的磁性離子交換樹脂通過回流泵回流進入磁性離子交換樹脂混合反應池。膜組件需要清洗時，清水通過清水池的出水口，經反洗回流泵進入所述超濾膜過濾系統底部的反洗入水口對超濾膜進行反洗，完成反衝洗步驟，反衝洗周期為60天。可使用出水抽吸泵代替反洗回流泵。水溫8°C 22°C，進水汙染物濃度C0D& 35mg/L 70mg/L、BOD5 6mg/L 15mg/ L、NH3-N 0. 05mg/L 0. 5mg/L、TN 6mg/L 17mg/L、TP 0. 3 1. Omg/L、葉綠素 a 80 μ g/ L 130μ g/L、濁度4 23mg/L的情況下，原水經上述系統處理後，出水汙染物濃度為 CODcr 1 Omg/L 30mg/L、BOD5 3mg/L 6mg/L、TN 3mg/L 5mg/L、TPO. 05 0. 3mg/L、葉綠素a 5 μ g/L 10 μ g/L、濁度0. 1 0. 3mg/L ；對水體中主要汙染物的去除效果為C0D& 去除率超過75%，BOD5去除率超過30%，TN的去除率超過50%，TP的去除率超過30%，葉綠素a的去除率超過70%，濁度的去除率超過95% ；出水水質達到國家地表水環境質量標準 GB 3838-2002IV 類限值。實施例2 受汙染水源為北京地區某實驗河湖的湖水，應用本發明的上述裝置處理汙水，由進水泵提升汙染地表水送至磁性離子交換樹脂混合反應沉澱系統，所用樹脂是澳大利亞 ORICA公司開發的新型樹脂，其粒徑約150 180 μ m，是傳統樹脂粒徑的1/3 1/2。在此系統中進行離子交換反應，去除部分有機物和氮類化合物，投加濃度為15ml/L 25ml/L， 混合反應時間為30min，沉澱時間為20min ；
其後，汙水由磁性離子交換樹脂混合反應沉澱系統的出水口自流進入混凝反應沉澱系統，進行磷和懸浮性有機物的去除，添加的混凝劑為顆粒狀或粉末狀聚合氯化鋁，投加濃度為80mg/L，快速混合反應時間為8min lOmin，慢速混合反應時間為20min 30min， 沉澱時間為40min ；混凝反應沉澱池中的上清液進入臭氧接觸池，臭氧發生器產生的臭氧經微孔曝氣頭進入臭氧接觸池，汙水與臭氧在池內沿導流板由下至上流動，充分混合反應後由上部出水口流出，尾氣由排氣口排出，臭氧投加濃度為iang/L，接觸時間為30min ；臭氧接觸池出水進入超濾膜過濾系統，超濾膜過濾系統出水通過抽吸泵進入清水池。反應後的磁性離子交換樹脂從磁性離子交換樹脂混合沉澱池底部出口流出。有 6% 7%的樹脂需要再生，進入樹脂再生池，同時在此再生池加入樹脂再生劑，即飽和 NACL溶液，再生反應30min後通過樹脂再生池下部出口流出，通過樹脂儲存池上部入口回流入樹脂儲存池。無需再生的樹脂由沉澱池出口直接回流入樹脂儲存池，該樹脂儲存池中的磁性離子交換樹脂通過回流泵回流進入磁性離子交換樹脂混合反應池。膜組件需要清洗時，清水通過清水池的出水口，經反洗回流泵進入所述超濾膜過濾系統底部的反洗入水口對超濾膜進行反洗，完成反衝洗步驟，反衝洗周期為50天。可使用出水抽吸泵代替反洗回流泵。水溫8°C 22°C，進水汙染物濃度COD& 70mg/L 75mg/L、BOD5 6mg/L Umg/ L、NH3-N 0. 09mg/L 0. 5mg/L、TN 5mg/L 15mg/L、TP 0. 3 1. Omg/L、葉綠素 a 150 μ g/ L 170 μ g/L、濁度28 30mg/L的情況下，原水經上述系統處理後，出水汙染物濃度為 CODcr 25mg/L 30mg/L、B0D5 3mg/L 6mg/L、TN 1. 8mg/L 2. 4mg/L、TP0. 05 0. 3mg/L、 葉綠素a 1 μ g/L 7 μ g/L、濁度1 ;3mg/L ；對水體中主要汙染物的去除效果為C0D&去除率超過60%，BOD5去除率超過30%，TN的去除率超過60%，TP的去除率超過50%，葉綠素a的去除率超過95%，濁度的去除率超過95% ；出水水質達到國家地表水環境質量標準 GB 3838-2002IV 類限值。
權利要求
1.一種再生水補給型地表水深度淨化組合裝置，其特徵在於，其包括依次連接的磁性離子交換樹脂混合反應沉澱系統、混凝反應沉澱系統、臭氧接觸反應池和超濾膜過濾系統。
2.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述磁性離子交換樹脂混合反應沉澱系統包括磁性離子交換樹脂混合反應池(1)和磁性離子交換樹脂沉澱池(2)。
3.如權利要求1或2所述的裝置，其特徵在於，所述混凝反應沉澱系統包括混凝快速混合反應池(3)、混凝慢速混合反應池(4)和混凝沉澱池(5)。
4.如權利要求3所述的裝置，其特徵在於，所述裝置還包括進水泵(11)、臭氧發生器 (12)、出水抽吸泵(13)和樹脂回流泵(14)；其中，該進水泵(11)的入水口(101)連接受汙染地表水水源，其出水口(10 連接位於所述磁性離子交換樹脂混合反應池(1)中部的入水口(103)；該磁性離子交換樹脂混合反應池上部的出水口(104)與磁性離子交換樹脂沉澱池O)中部的入水口(10 連接；該磁性離子交換樹脂沉澱池上部的出水口(106)與所述混凝快速混合反應池(3)中部的入水口(107)連接；位於該混凝快速混合反應池上部的出水口(108)與混凝慢速混合反應池(4)中部的入水口(109)連接；該混凝慢速混合反應池上部的出水口(110)與混凝沉澱池(5)中部的入水口(111)連接；該混凝沉澱池上部的出水口(11 與位於臭氧接觸池(6)底部的入水口(11 連接；位於臭氧接觸池上部的出水口(114)與超濾膜過濾系統(7)入水口(115)連接；超濾膜過濾系統出水口(116)與抽吸泵(13)入口(117)連接；該磁性離子交換樹脂混合反應池(1)內的接受汙染地表水中添加磁性離子交換樹脂 (201)；該混凝反應池(3)內的接受汙染地表水中添加混凝劑O02)；該臭氧接觸池(6)底部具有微孔曝氣頭004)，微孔曝氣頭與具有流量調節功能的臭氧發生器(1 連接；臭氧接觸池(6)池壁內側具有間隔交錯設置的導流板005)，各導流板平面平行於水平方向，導流板高差間隔0.06m 0. Im;臭氧接觸池(6)頂部具有排氣口 (206)；該臭氧接觸池(6)的有效高度為0. 8m 1.細；該超濾膜過濾系統，內部設置超濾膜003)。
5.應用權利要求4所述裝置淨化再生水補給型地表水的方法，其特徵在於，包括如下步驟a.由進水泵(11)提升汙染地表水至磁性離子交換樹脂混合反應沉澱系統中進行離子交換反應，去除部分有機物和氮類化合物；b.其後，汙水由磁性離子交換樹脂沉澱池O)的出水口自流進入混凝反應沉澱系統進行磷和懸浮性有機物的去除；c.混凝沉澱池( 中的上清液進入臭氧接觸池(6)，臭氧發生器(1 產生的臭氧經微孔曝氣頭(204)進入臭氧接觸池，汙水與臭氧在池內沿導流板O05)由下至上流動，充分混合反應後由上部出水口(114)流出，尾氣由排氣口(206)排出；d.臭氧接觸池出水進入超濾膜過濾系統(7)進行超濾，出水通過抽吸泵(1 進入清水池(8)。
6.如權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述步驟a中磁性離子交換樹脂混合反應池 (1)內添加磁性離子交換樹脂，濃度為10ml/L 25ml/L，混合反應時間為20min 40min， 沉澱時間為20min 40min。 2
7.如權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述步驟b中添加的混凝劑為鋁系或鐵系混凝劑，投加濃度為40mg/L 120mg/L，在混凝快速混合反應池( 內進行快速混合反應時間為6min lOmin，在混凝慢速混合反應池內慢速混合反應時間為20min 30min，在混凝沉澱池(5)內沉澱時間為20min 40min。
8.如權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述步驟c中臭氧投加量為6mg/L 20mg/ L，臭氧接觸時間為20min 40min。
9.如權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述步驟d中超濾膜(203)膜截留分子量範圍6, OOO 180，000。
10.如權利要求5-9中任一項所述的方法，其特徵在於，該方法進一步包括如下步驟 e.反應後的磁性離子交換樹脂從磁性離子交換樹脂混合沉澱池( 底部出口(305)流出；需要再生的部分樹脂由入口(307)進入樹脂再生池(10)，同時在此入口(307)加入樹脂再生劑007)，再生反應30min後通過樹脂再生池下部出口(308)流出，由樹脂儲存池 (9)上部入口(309)回流進入樹脂儲存池(9)；無需再生的樹脂由沉澱池出口(30 直接回流入樹脂儲存池(9)，該樹脂儲存池中的磁性離子交換樹脂通過回流泵(14)回流進入磁性離子交換樹脂混合反應池(1)；g.膜組件需要清洗時，清水池(8)中儲存的清水通過該清水池的一個出水口(301)經反洗回流泵進入超濾膜過濾系統(7)對超濾膜進行反洗，可使用出水抽吸泵(13)作為反洗回流泵，反衝洗周期為30天 60天。
全文摘要
本發明涉及一種再生水補給型地表水深度淨化組合裝置，其包括依次連接的磁性離子交換樹脂混合反應沉澱系統、混凝反應沉澱系統、臭氧接觸反應池和超濾膜過濾系統。以及應用該裝置淨化水質的方法汙水通過管道泵入磁性離子交換樹脂混凝反應沉澱池，去除部分懸浮物和溶解性有機物；上清液進入絮凝反應沉澱池，在混凝劑作用下去除大部分懸浮物、總磷和部分有機物；上清液進入臭氧接觸池，完成臭氧溶裂藻細胞和殺藻過程，臭氧氧化出水進入超濾膜過濾系統，在真空抽吸泵的作用下，使其通過膜表面進行過濾後出水進入清水池。
文檔編號C02F9/04GK102531230SQ20111040235
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月6日 優先權日2011年12月6日
發明者孟慶義, 廖日紅, 戰楠, 李其軍, 申穎潔 申請人:北京市水利科學研究所