一種飲用水源水的多級生態淨化工藝的製作方法

2023-06-30 07:33:21

專利名稱：：一種飲用水源水的多級生態淨化工藝的製作方法
技術領域：
：本發明屬於環境保護
技術領域：
，涉及一種飲用水源水的淨化工藝。
背景技術：
：飲用水水質與人體健康息息相關。過去因為水源比較清潔，汙染較小，水工作者主要的任務是去除水中濁度與細菌病毒。隨著現代工業迅速發展，城市化及人口激增，生活汙水和工業廢水的大量排放，化肥、農藥的使用和流失，使水體遭到了不同程度的汙染。目前，地表水水體的汙染集中在有機汙染方面，特別是控制水中微量有毒有機物，已成為水處理行業中的一大熱點。我國現行飲用水水質標準(GB5749—2006)毒理指標中有機化合物由5項增至53項，汙染成分越來越複雜，巳經不是我國自來水廠現有常規處理工藝(混凝、沉澱、過濾和消毒)所能去除的。增加必要的預處理或深度處理工藝才能製取衛生、安全的飲用水，確保居民身體健康。目前，針對上述問題，飲用水的安全保障技術得到重視。近年來，強化混凝、強化過濾、膜分離(超濾、納濾)、臭氧活性炭、生物活性炭等多種新型技術紛紛被引入飲用水的處理過程。但是，上述技術主要針對水廠內水處理進行，對飲用水源水的預處理缺乏相關支撐技術。且現有技術消耗的電能、藥劑量都很大，運行成本高昂，維護管理複雜，不適用於水源水的保護和淨化。飲用水生態處理技術是近20年來才興起的，包括仿生材料生物氧化、人工溼地、水庫貯存、土地處理系統等。這些處理方式能有效攔截淨化外來汙染物，截留地表徑流攜帶的懸浮物，去除部分氮磷營養物質，降解有機汙染物。將多種生態處理技術組合，能夠發揮各自的優點，進一步的去除水中的汙染物，改善供水水質。
發明內容本發明所要解決的技術問題是提供一種工藝簡單、投資和運行成本低廉的飲用水源水的多級生態淨化工藝，能夠有效保障飲用水源水的水質安全。為解決上述技術問題，本發明的思路如下本發明將生物氧化、人工溼地和調蓄水庫等水處理方法高效組合，形成一種飲用水源水的多級生態淨化工藝，能有效去除水中的有機物和氨氮等汙染物。具體技術方案如下一種飲用水源水的多級生態淨化工藝，該工藝由沉澱池、生化池(即生物氧化池)、人工溼地和調蓄水庫四個工藝單元串聯組成，原水經水泵一次提升進入沉澱池，通過沉澱作用去除大的顆粒物及懸浮物，然後依靠重力作用依次通過生化池、人工溼地及調蓄水庫，出水能夠穩定滿足飲用水源水水質需求，直接進入水廠處理後製成飲用水。其中，所述的生化池分為多級，優選26級，每級的流態為垂直流，生化池內填充的填料為組合型填料，藻類和生物膜附著在填料上生長。所述的組合型填料是以塑料片體為中心盤(骨架)、醛化維綸絲均勻地分布在片體周圍。生化池不設曝氣裝置，而通過填料上附著藻類的光合作用產生的氧氣，補充微生物新陳代謝所消耗的溶解氧。其中上層填料上由於受陽光照射，藻類佔優勢，通過光合作用可起到向水中補充氧氣的作用，形成富氧區域。下層填料因光照強度低，異養微生物佔據優勢，主要利用水中的有機物作為食料，消耗氧氣，形成缺氧區域。由於每級的生化池均呈垂直流態，因此形成了多級的缺氧-好氧交替環境，有利於硝化和反硝化的進行，可有效降低水中的硝酸鹽含量。生化池的水力停留時間為2h3d，優選0.5d3d。其中，所述的人工溼地為垂直流人工溼地，採用複合流形態，由上行流溼地和下行流溼地組成，兩者之間用牆隔開，牆體底部留有孔口，池底部設有防滲層，人工溼地填充材料為細砂和爐渣的任意比例混合物，溼地種植的植物為蘆葦、水芹、美人蕉和鳶尾中的一種或多種。人工溼地的表面負荷為0.40~0.80m3/(d.m2)，長寬比為1:12:1。其中，所述的調蓄水庫設置生態護岸以防止水位波動引起的岸坡坍塌，生態護岸以球狀多孔混凝土鋪砌，具備一定的吸附淨化能力。混凝土空隙間種植沉水或挺水植物。調蓄水庫的水力停留時間為3~30d，優選7d。本發明的飲用水源水的多級生態淨化工藝與現有工藝相比具有如下優勢1、本發明的飲用水預處理系統綜合了微生物、植物、藻類等多種生物作用，並結合人工溼地填料的過濾、吸附等物理化學作用，合理搭配並充分發揮各個處理單元的優勢。其中天然有機物和氨氮可以在各級生化過程去除，難降解有機物和疏水性有機汙染物可以通過溼地填料吸附後再經生化和植物吸收去除，總氮和總磷可以通過植物吸收去除。合格的水源水可以在調蓄水庫中保持較好的水質並供給水廠原水。該系統處理效果良好，根據實際運行效果顯示，該系統一般可將水源水的水質提高一個等級。即當進水為地表水IV類水時出水可達到地表水III類水，當進水為地表水III類水時出水可達到地表水II類水。2、單純的生化淨化工藝在水處理過程中將存在不定期的生物膜脫落現象，對於飲用水水質產生較大影響。本發明在生化池後銜接垂直複合流的人工溼地，其垂直複合流的流態使得生化池出水必須經過溼地的填料過濾，避免了脫落的生物膜進入後續的調蓄水庫。同時，溼地填料所攔截的脫落生物膜可增加溼地的有機質含量，有助於溼地植物的生長，並可提高植物對氮、磷等營養鹽的吸收速率。3、本系統運行成本低。原水處理過程中只需通過一次水泵提升，就利用重力作用進入隨後的各個反應池。且生化處理過程無需曝氣，大大降低了處理過程中的電費消耗。同時，採用該工藝淨化原水水質後，可有效降低汙染物濃度，減少水廠處理過程中混凝劑和預加氯的投加量，降低水廠的運行成本。4、本系統在整個處理過程沒有機械，因此操作管理和運行維護十分方便。正常運行的情況下基本不需要看護人員。5、本工藝適用於微汙染水源的預處理，還可用於輕微汙染的湖泊、河流、景觀水體等地表水的生態修復和水質改善。6、由於本工藝採用了沉澱、生化、人工溼地和調蓄水庫的多重屏障淨化措施，形成了一定的系統冗餘度。因此對於突發性高濃度汙染具有較好的緩衝和淨化作用，經實驗證實，對於高於飲用水標準50倍的瞬間高濃度有毒有機物汙染(二氯甲烷、苯、氯苯等)，處理後出水可滿足飲用水源地水質標準。因此，本工藝對突發性汙染事故(如類似吉林石化雙苯廠爆炸引起的松花江汙染事件)引發的突發性有毒有機汙染可起到良好的屏障和淨化作用。圖1為本發明的工藝流程示意圖。其中1為水泵；2為初沉池；3為生化池；4為人工溼地；5為調蓄水庫。具體實施例方式下面結合實施例對本發明做進一步描述。由附圖可見，原水通過水泵抽入初次沉澱池，沉澱後進入生化池，生化池池深2.5m，分3級，池內填充以組合填料。生化池水力停留時間為3天。原水在生化池內通過填料上附著生長的生物膜的新陳代謝作用去除水中有機汙染物、氨氮和藻類。生化池出水進入人工溼地系統，人工溼地分為兩級——下行池和上行池，兩池之間用磚牆隔開，牆體底部留有孔口，以便下行池的出水進入上行池。牆體厚度為240mm。為了防止原水的滲漏，或者地下水進入對處理系統產生影響，在溼地床的底部鋪設0.8mm厚的防滲膜。人工溼地水力負荷0.5m3/m2*d;長寬比2:1;底坡0.2%。人工溼地通過植物、填料和微生物之間的物理和生物作用來實現水的淨化過程。溼地出水進入調蓄水庫。調蓄水庫的停留時間為7天。邊坡比為l:2。邊坡上敷設生態混凝土球作為護岸。同時生態混凝土之間可以種植挺水植物。生態混凝土的孔隙內生長的微生物也可進一步去除水中的汙染物，使水庫水質滿足地表水II類標準。水庫中的水可用作水廠的供水水源。整個系統的淨水效果見表l(連續濃度，非突發狀態)表1生物一生態組合型飲用水源水安全預處理工藝淨水效果tableseeoriginaldocumentpage6權利要求1、一種飲用水源水的多級生態淨化工藝，其特徵在於該工藝由沉澱池、生化池、人工溼地和調蓄水庫四個工藝單元串聯組成，源水依次通過沉澱池、生化池、人工溼地和調蓄水庫，調蓄水庫中水質滿足飲用水源水水質要求，供作水廠原水。2、根據權利要求1所述的飲用水源水的多級生態淨化工藝，其特徵在於所述的生化池分為多級，每級的流態為垂直流，生化池內填充的填料為組合型填料，藻類和生物膜附著在填料上生長。3、根據權利要求2所述的飲用水源水的多級生態淨化工藝，其特徵在於所述的組合型填料是以塑料片體為骨架，醛化維綸絲均勻地分布在片體周圍。4、根據權利要求1或2或3所述的飲用水源水的多級生態淨化工藝，其特徵在於生化池的水力停留時間為2h3d。5、根據權利要求4所述的飲用水源水的多級生態淨化工藝，其特徵在於生化池的水力停留時間為0.5d3d。6、根據權利要求1所述的飲用水源水的多級生態淨化工藝，其特徵在於所述的人工溼地為垂直流人工溼地，採用複合流形態，由上行流溼地和下行流溼地組成，兩者之間用牆隔開，牆體底部留有孔口，池底部設有防滲層，人工溼地填充材料為細砂和爐渣的任意比例混合物，溼地種植的植物為蘆葦、水芹、美人蕉和鳶尾中的一種或多種。7、根據權利要求1或6所述的飲用水源水的多級生態淨化工藝，其特徵在於所述的人工溼地的表面負荷為0.40~0.80m3/(d.m2)，長寬比為1:12:1。8、根據權利要求1所述的飲用水源水的多級生態淨化工藝，其特徵在於所述的調蓄水庫設置生態護岸，生態護岸以球狀多孔混凝土鋪砌，空隙間種植沉水或挺水植物。9、根據權利要求1或8所述的飲用水源水的多級生態淨化工藝，其特徵在於調蓄水庫的水力停留時間為3~30d。10、根據權利要求9所述的飲用水源水的多級生態淨化工藝，其特徵在於調蓄水庫的水力停留時間為7d。全文摘要本發明公開了一種飲用水源水的多級生態淨化工藝，它是由沉澱池、生化池、人工溼地和調蓄水庫四個工藝單元串聯組成，原水依次通過沉澱池、生化池、人工溼地和調蓄水庫，調蓄水庫中水質滿足飲用水源水水質要求，供作水廠原水。本發明工藝在飲用水源不能滿足水源水質標準或發生外源突發性汙染事故時可起到良好的水質淨化和保障作用。文檔編號C02F1/52GK101381186SQ200810155119公開日2009年3月11日申請日期2008年10月23日優先權日2008年10月23日發明者偉劉,夏明芳,張利民,華方,李富果,春王,王燕楓,阮曉紅,陸繼來申請人:江蘇省環境科學研究院