粉體水處理材料在線調配、溼式投加處理水的方法
2023-05-10 08:16:26 1
專利名稱：粉體水處理材料在線調配、溼式投加處理水的方法
技術領域：
本發明涉及廢水淨化處理技術，尤其涉及採用粉體材料進行廢水處理技術，適用於改 善水質，對被汙染水的應急處理。
背景技術：
國家衛生部於2006年頒布了新的《生活飲用水衛生標準(GB5749-2006)》，與1985 年《生活飲用水衛生標準(GB5749-85)》比較，主要的內容是提高了飲用水出廠水標準， 新標準特別增加了有機物(高錳酸鉀指數〉和其他多種有毒有害微量有機物的標準，而常 規城市飲用水水廠在現有的工藝條件下難以保障飲用水水質。2007年太湖大面積暴發藍 藻造成城市供水出現困難的事件，國家環保總局明確要求提高主要水體的汙水排放標準， 原有汙水處理廠需要通過技術改造達到一級處理排放標準，其中有機物(耗氧量C0Dcr) 需要從100mg/L提高到60mg/L;松花江環境汙染事故後，沿江化工區都要求進一步完善 化學品洩漏、爆炸等事故引發的水汙染事故的應急措施；在應對水汙染事故的應急措施 和技術需求中，粉體水處理材料因其具有快速吸附能力以及有機物處理效果顯著而得到越 來越廣泛的重視和採用。
現有的提高水處理標準和應對水汙染事故的技術或方法(如臭氧活性碳深度處理、
原水預處理等)存在的主要問題在於現有的工藝和設施難以滿足新的要求，而且難以通 過簡單的技術改造實現；已有的技術在應用和改造的過程中存在佔地面積大、實施周期長、 投資額大諸方面的問題，因此，選擇運行靈活、投資低、有機物處理效果好的粉體水處理 技術逐漸成為一種共識。
傳統的粉體水處理技術長期難以得到廣泛應用和推廣，如粉末活性碳水處理技術， 由於其l)粉末活性碳粉末較細(約200目左右)，在投用時粉塵易飛揚，工作環境和勞 動環境惡劣；2) —般採用乾式投加方法不僅存在操作環境的問題，而且難以對粉體水處 理材料計量；3)對於溼式投加方式，現有的技術多為間歇調配，所需調配池佔地面積大， 投資建造成本高，且池內粉末活性碳易沉積，制約了粉末活性碳技術應用和推廣。
發明內容
本發明的目的在於提供一種採用粉體水處理材料，進行在線調配，工作和勞動環境良 好，調配池佔地面積小、建造投資成本低的粉體水處理材料在線調配、溼式投加處理水方 法。
本發明提出的粉體水處理材料在線調配、溼式投加處理水方法是這樣實現的首先根 據應用場合和水質情況，通過計算得到單位時間需要投加的粉體水處理材料的幹固體量 A(kg/h)，如粉末活性碳或沸石粉末或其他水處理粉末幹固體的用量，並按照預先設定
的調配混合液固液比例(3=1% 3%確定單位時間的用水量Q(m3/h),通過螺旋推進器和 水力減壓閥來控制粉末幹固體A(kg/h)和用水量Q(mVh)穩定輸送到調配池進行調配。調 配池容積按照(0.5 1.0) Q (m3)設計。整個在線調配、溼式投加由在線調配和投加自 動控制系統控制，根據控制調配池液位，同時開啟或關閉預先設定好轉速的螺杆推進器和 進水閥門，使粉末幹固體和用水量按照設定比例投加，並通過在調配池安裝的攪拌機快速 攪拌均勻成混合液，以防止粉末幹固體在調配池中沉積，最後將在線調配好的混合液通過 泵或其他動力輸送裝置輸送到水處理投放點。進水閥門由沿輸水管道水流方向依次安裝電 動閥門或氣動閥門、調節閥、帶壓力調節器的減壓閥組成，通過調節閥的開度粗調和減壓 閥的微調輸送需水量Q。
在遇到突發汙染事件造成的水體汙染時，可以根據水源汙染的情況，加大投加粉末幹 固體量A(kg/h)和用水量Q(m3/11)，並連續、快速進行在線調配，及時投加到水處理投 放點進行水處理。
本發明提出的粉體水處理材料在線調配、溼式投加方法，具體步驟如下-
(1〉計算所需的粉末幹固體量和水量。針對需要應用的場合和水質情況，通過粉末
水處理材料靜態吸附曲線得到單位時間粉末幹固體量A(kg/h)，按照混合液的固液比q-l
% 3%調配混合液計算單位時間所需的水量Q(m3/h);
(2) 確定調配池容積。根據步驟(1)得到的單位時間所需水量Q，調配池容積按(0.5 l.O)Q設計，調配池的容積控制在8mS以內，調配池內配置攪拌機。當水處理規模較大時， 設計所需的調配池容積較大時，可將多個調配池組合為一個調配池使用。
(3) 確定輸送設備。對上述步驟(1)中得到的粉末幹固體量A和需水量Q，選擇匹配 的螺杆推進器連續、穩定地輸送粉末幹固體量A和通過進水閥門組連續、穩定地輸送需水
(4) 在線調配、投加實現自動控制。在線調配通過調配池液位控制來實現，當液位較 低時，通過控制系統同時啟動螺杆推進器和進水閥門，同時向調配池投加粉末幹固體和水， 通過攪拌機快速攪拌均勻，實現在線、動態、按比例配置混合液，當液位到達一定高度時， 同時停止螺杆推進器和關閉進水閥門，停止調配。以此為循環達到在線、動態調配，調配 好的混合液通過泵送至使用點。
經過在線調配池調配的混合液通過泵送投加在水處理工藝中，也可投加到汙水處理廠 的處理工藝流程中，在突發環境汙染事件時也可以緊急啟動快速投加到指定投加點，後續 的應用可以根據實際應用場合調整混合液的投加量。
在線調配、投加的方法也可以使用在對其他粉體水處理材料的幹固體的定量、在線投 加系統應用中，如飲用水處理中沸石粉末的投加、低濁水處理中助凝劑的調配與投加等。
本發明的有益效果
1. 採用粉體水處理材料在線調配、投加的方法，解決了粉末幹固體在水處理中連續 調配的困難，調配池容積為現有水處理調配池容積的十分之一，節約了投資建設成本。
2. 粉末幹固體在線調配可以依據使用場合以及水質情況，通過調整螺杆推進器的轉速 以及進水閥門的開啟度方便地調整混合液的固液比，提高或降低混合液投加濃度和投加 量，以夠滿足不同場合的水處理要求。
3. 在遇到突發汙染事件造成的原水水質汙染時，本發明方法具有連續、快速、變劑量 在線調配、投加的特點，及時有效進行水處理，具有良好的經濟效益和社會效益。
圖1為現有常用的粉體水處理材料投加系統示意圖。
圖2為本發明的在線調配、溼式投加處理水方法的工藝示意圖。
具體實施例方式
實施例l:"水質改善型"以粉末活性碳為例，在線調配、投加方法應用於飲用水水 廠強化有機物處理。
某城市供水廠基本情況該廠日供水量在15Xl(^mVd，正常情況下通過常規處理工 藝出水可以滿足國家標準。但是由於取水水源受到季節性有機物汙染嚴重影響供水水質， 經常規供水處理工藝處理後出水含有土腥味，色度超標，有機物含量(高錳酸鹽指數
C0Dmn)在5-8mg/L。
為了改善水質，採用粉末活性碳在線調配、投加水處理方法，在常規供水處理工藝的 絮凝池前端投加粉末活性碳，進一步對水進行處理。
根據水廠出水水質情況，通過粉末靜態吸附曲線得到需投入的粉末活性碳投加量 A=62. 5kg/h，按調配混合液固液比q取3%時確定用水量Q=A/q為2. lm3/h，調配池容積 1XQ，為2.1 m3。啟動在線調配、投加自動控制系統，同時開啟預先設定好轉速的螺杆 推進器和進水閥門，將粉末幹固體投加量A:62.5kg/h，用水量々=2. lm3/h，均勻穩定地 投加到調配池中，在線調配的粉末活性碳混合液含固率為3%，通過安裝在調配池的攪拌 機快速攪拌均勻，防止粉末活性碳在調配池中沉積。當液位到達一定高度時，控制系統同 時停止螺杆推進器和關閉進水閥門，停止調配，以此循環調配工作進行在線、動態調配 粉末活性碳混合液。最後將在線調配好的粉末活性碳混合液通過泵輸送到水處理投放點， 加注到常規工藝的混凝池前端，使經過初步混凝的原水與粉末活性碳充分和良好的反應， 達到吸附去除原水中有機物、異味和色度。
經粉末活性碳進一步處理，出水的有機物、異味和色度指標得到明顯改善，達到了改 善水質的要求。
實施例2:"汙染應急型"以粉末活性碳為例的投加系統應用於水源地取水口環境 汙染事故應急處理處置。
某城市供水廠基本情況該廠日供水量在40Xl(^mVd左右，取水取自流經城市的河
流，由於河流上遊城市沿河建設了多個大型的工業區，其中部分屬於危險化學品生產企業 和石化企業。
為在水廠取水口建設應急水質處理裝置以應對可能的船舶運輸和上遊企業事故造成 取水口水質汙染，選擇採用粉末活性碳在線調配、投加方法，提供快速、大劑量粉末幹 固體投加應對水質汙染事故。
根據環境汙染類型和水汙染程度，通過粉末活性炭靜態吸附曲線得到投入的粉末活性 碳投加量A約為750kg/h，用水量Q=A/q為25m3/h (調配混合液固液比q取3% )，調配 池容積0. 5XQ為12. 5m3。啟動在線調配和投加自動控制系統，同時開啟預先設定好轉速 的螺杆推進器和進水閥門，將粉末幹固體投加量A^50kg/h，用水量Q:25mVh，均勻穩 定地投加到調配池中，在線調配的粉末活性碳混合液含固率為3%，通過安裝在調配池的 攪拌機快速攪拌均勻，防止粉末活性碳在調配池中沉積。當液位到達一定高度時，控制系 統同時停止螺杆推進器和關閉進水閥門，停止調配，以此循環調配工作進行在線動態調配 粉末活性碳混合液。最後將在線調配好的粉末活性碳混合液通過泵輸送到原水取水口或就 近在取水口部投加，使原水在輸送管道中與粉末活性碳有充分和良好的反應，達到削減和 消除水源汙染程度，改善原水的水質。
通過粉末活性碳在線調配、快速投加應對突發性水源水水質汙染，取水口頭部原水中 受突發環境汙染事故水質受到影響的程度得到有效削減，基本達到安全供水的要求。
實施例3:"平戰結合型"粉末活性碳在線調配、投加方法同時應用於水源水質汙 染應急處置和供水廠水質改善。
某城市供水廠基本情況該廠日供水量在10Xl(^mVd左右，取水取自流經城市的河 流，由於河流上遊城市沿河建設了多個大型的工業區，其中部分屬於危險化學品生產企業 和石化企業。同時由於生活汙染源、農業面源以及工業汙染源的排放，河流水質呈現季節 性有機汙染特性，部分年份甚至有藻類暴發趨勢。
為改善供水廠常規供水水質，同時建立突發環境汙染事故水質應對措施，該廠選擇採 用粉末活性碳對水源水質汙染應急處置和對供水廠水質進行改善，實現在正常情況下連續 精確投加改善供水水質，突發汙染事故時強制快速、大劑量投加。
以應對日常供水水質改善為目的的粉末活性碳在線調配溼式投加方法
根據水廠出水水質情況，通過粉末靜態吸附曲線得到需投入的粉末活性碳投加量A 為42kg/h，用水量Q=A/q為4. 2m3/h (調配混合液固液比q取1 % )，調配池容積1 XQ為 4. 2m3 o
啟動在線調配和投加自動控制系統，同時開啟預先設定好轉速的螺杆推進器和進水闊 門，將粉末活性碳投加量A=42kg/h，用水量(3= 4.2mVh，均勻穩定地投加到調配池中， 在線調配的粉末活性碳混合液含固率q為1 % ，通過安裝在調配池的攪拌機快速攪拌均勻， 防止粉末活性碳在調配池中沉積。當液位到達一定高度時，控制系統同時停止螺杆推進
器和關閉進水閥門，停止調配，以此循環調配工作進行在線、動態調配粉末活性碳混合液。 最後將在線調配好的粉末活性碳混合液通過泵輸送到水處理投放點，加注到常規工藝的混 凝池前端，使經過初步混凝的原水與粉末活性碳有充分和良好的反應，達到吸附去除原水 中有機物、異味和色度。
應急事故發生時，加大粉末活性碳的投加量A: 200kg/h，(約為正常使用量的5倍)， 將需水量Q調至7m3，調配池混合液含固率為3%，投加在單位水體中的幹固體濃度約為 50mg/L 。啟動在線調配和投加自動控制系統，通過螺杆推進器和進水闊門將粉末活性碳、 水均勻穩定地投加到調配池中，由調配池的攪拌機快速攪拌均勻後，通過泵輸送投加到供 水廠內距離主體工藝最遠的送水管道內，使原水在輸送管道中與粉末活性碳有充分和良好 的反應，此時取水口部原水中受突發環境汙染事故水質受到影響的程度得到有效削減，並 達到安全供應水質的要求。
權利要求
1.粉體水處理材料在線調配、溼式投加處理水的方法，其特徵在於(1)根據需要水處理場合和水質情況，通過粉末幹固體靜態吸附曲線得到單位時間粉末幹固體量A(kg/h)，按照混合液固液調配比例q＝1％～3％計算得到單位時間的需水量Q(m3/h)，按(0.5～1.0)Q確定調配池容積；(2)根據得到的粉末幹固體量A和水量Q，選擇匹配的螺杆推進器連續、穩定地輸送粉末幹固體量A和通過閥門組連續、穩定地輸送需水量Q；(3)在線調配、投加自動控制，當液位較低時，控制系統同時啟動螺杆推進器和進水閥門，同時向調配池投加粉末幹固體和水，通過攪拌機快速攪拌均勻，實現在線、動態、按比例配置混合液，當液位到達一定高度時，同時停止螺杆推進器和關閉進水閥，停止調配，以此循環進行在線調配，調配好的混合液投加到水處理點。
2. 根據權利要求l所述的處理水的方法，其特徵在於粉體水處理材料為粉末活性 碳或粉末沸石或粉末狀助凝劑。
3. 根據權利要求1所述的處理水的方法，其特徵在於進水閥門由沿輸水管道水流方向依次安裝電動閥門或氣動閥門、普通調節閥、帶壓力調節器的減壓閥組成。
全文摘要
本發明涉及廢水淨化處理技術，尤其涉及採用粉體材料進行廢水處理技術，適用於改善水質，對被汙染水的應急處理。本發明方法根據應用場合和水質情況首先確定所需粉末幹固體量按照混合液固液調配比例確定需水量、確定調配池的容積選用匹配的輸送設備，在在線調配、投加自動控制系統控制下，輸送設備連續穩定地將粉末幹固體和水投加到調配池內，並攪拌均勻，實現在線、動態、按比例配置混合液，調配好的混合液投加到水處理點。本發明方法解決了粉末幹固體在水處理中連續調配的困難，投資建設成本較低，具有連續、快速、變劑量的在線調配、投加特點，能夠及時有效進行水處理，具有良好的經濟效益和社會效益。
文檔編號C02F1/00GK101182046SQ200710047899
公開日2008年5月21日 申請日期2007年11月7日 優先權日2007年11月7日
發明者徐祖信, 曹達文, 偉 金 申請人:同濟大學