以微汙染水體為水源的再生水處理裝置和方法
2023-12-05 07:50:06 1
專利名稱：以微汙染水體為水源的再生水處理裝置和方法
技術領域：
本發明涉及受汙染水源的特殊處理裝置和方法，特別指以微汙染水體為水源的再生水處理裝置和方法。
背景技術：
我國是一個水資源匱乏的國家，人均水資源佔有量僅為世界水平的1/4。從目前的狀況來看，水源汙染日益嚴重，受汙染的水源範圍日益擴大。近年來，雖然我國在水汙染防治方面做了許多工作，也新建設了許多汙水處理廠，但不少江河湖泊的水質仍在逐漸變差， 工業發達地區水域的汙染尤為嚴重。在這種情況下，隨著人口的快速增長和工農業生產的迅速發展，要想使受到汙染水源的水質在短期內恢復是不可能的。在我國淡水資源本來就十分短缺的情況下，完全不使用受到汙染的淡水資源是不現實的。也就是說，我國自來水廠和工業用水廠不得不面臨著使用更多的水質不符合要求的受汙染水源作為生後飲用水和其他用途的水源。為了改變這種狀況，我國的一些城市只能在遠離城市的上流另闢水源，建設新水廠，用鋪設長距離輸水管道的辦法來解決。這勢必需要大量資金和投入大量人力物力進行工程實施才能實現。況且，從長遠來看，如果不從根本上解決日趨嚴重的工業、農業與生活汙染問題，新闢水源又有可能會出現新的汙染。為此，面對我國國情，開發受汙染水源的水處理技術，變革傳統的水處理工藝，以滿足生產和人們不斷增長的物質與文化生活需要，適應我國經濟和社會發展，是擺在我們面前急待解決的問題。目前，水源普遍存在著溶解性有機物增多、氨氮偏高、水體有異味、色度增高、藻類繁殖等問題，我們把這些受到汙染，但經過特殊工藝處理後尚可使用的源水稱為微汙染源水。有機物與氨氮超標是現階段我國水體汙染的主要問題，以地表水體為水源的自來水廠和工業用水廠大多採用混凝、沉澱、過濾、消毒等常規淨水工藝來去除水中的懸浮物並滅殺病原體，但是常規淨水工藝難以去除水中日益增加的有機汙染物。目前國內外對受汙染水源處理技術的開發研究主要有物理、化學兩個方面，其中主要有應用粉末活性炭混合懸浮吸附技術，以去除色度和臭味；應用臭氧-生物活性炭技術，以去除微量有機物和脫色除臭；各種氧化法(如高錳酸鉀氧化法、光化學激發氧化法及催化氧化法)去除微汙染技術。 但這些技術都不同程度的存在缺陷和價格昂貴等問題。目前常規水處理單元有很多種，例如一種常規水處理單元，由沉砂池、初沉池、波板反應器、斜管沉澱池、快濾池、消毒池和清水池連接組成。國內外對飲用水處理的裝置較多，主要有實用新型93 13屬於淨水或汙水處理的組合裝置。該裝置內部從進水管到出水管依次分成混合反應區、沉澱區和過濾區。由於在反應區設置了由喇叭筒和錐筒構成的第一反應室和由波紋板構成的、起改善沉澱區布水穩流作用的第二反應室，在沉澱區內設置了斜管，在過濾區內設置了濾頭板組合裝置和單質均質濾料。實用新型97M6127公開了一種一體化水處理裝置，它在常規水廠的多個單元構築物的基礎上耦合了曝氣氣浮沉砂池、生物接觸氧化室等汙水處理廠的單元構築物，提高了水質處理能力。它利用水從切線方向進出旋流絮凝反應室產生的旋轉流動有效改善絮凝條件，有利礬花的生成。它的環形配水管、環形集水管上開有槽口，使得管路不易被堵塞。該一體化水處理裝置中各單元構築物合理、緊湊地布置，大大減少了整個裝置的佔地面積。專利申請號200810050403涉及一種微汙染飲用水處理新工藝，屬於資源與環境領域水汙染治理技術。該發明在傳統給水處理工藝沉澱池之前增加新開發的緩速曝氣生物流化床處理單元，同時將傳統的曝氣池通過隔板分割成多個微元，其中填加生物活性炭，在氣流作用下形成流化床，利用活性炭的吸附作用和生物膜載體的作用可有效去除水中有機汙染，同時活性炭因在反應器中循環流化，使表面不斷更新，可以長期使用，運行費用低。該發明的權利要求1，一種微汙水飲用水處理新工藝，其特徵在於，在傳統給水處理工藝沉澱池之間增加新開發的緩速曝氣生物流化床處理單元，同時將傳統的曝氣池通過隔板分割成多個微元，其中填加生物活性炭，在氣流作用下形成流化床。目前用於飲用水處理的裝置各有各的優勢，但是也存在一些不足之處，如常規淨水裝置難以去除水中日益增加的有機汙染物等。因此，必須改進現在水處理裝置，使得受汙染的水中有機物可以有效的去除，保證飲用水的質量。
發明內容
針對上述現有技術中的不足，本發明在現在技術的基礎上加以改進，提供一種生物預處理單元+常規淨水單元+深度處理膜單元處理的以微汙染水體為水源的再生水處理裝置和水處理方法，有效去除汙水中的有機物，保證水的質量。為了解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案是一種以微汙染水體為水源的再生水廠處理裝置，包括常規水處理單元，在常規水處理單元的前部分增設生物預處理單元，並在常規水處理單元的後部分增設深度處理膜單元；所述生物預處理單元由厭氧池、缺氧水解酸化池、生物接觸氧化池依次連接組成；所述深度處理膜單元為膜生物反應器；所述厭氧池內設有潛水攪拌機；所述缺氧水解酸化池內設有旋流式氣泡曝氣器和組合填料，其中旋流式氣泡曝氣器設在缺氧水解酸化池底部，組合填料設在旋流式氣泡曝氣器的上方；所述生物接觸氧化池內設有下彎式環形穿孔管曝氣系統和彈性波紋立體填料，其中下彎式環形穿孔管曝氣系統設在生物接觸氧化池底部，彈性波紋立體填料設在下彎式環形穿孔管曝氣系統的上方；所述快濾池底部設有氣衝系統，再依次往上為小阻力濾板濾頭配水系統，墊層和濾料，反衝洗排水槽、出水堰；所述膜生物反應器內設有內置式中空纖維膜組件。一種以微汙染水體為水源的再生水處理方法，包括常規水處理步驟，採用上述裝置，在常規水處理步驟的前段部分增加生物預處理步驟，並在常規水處理步驟的後段部分增加深度膜處理步驟；所述生物預處理步驟為先在厭氧池內進行厭氧處理，控制厭氧停留時間為 1.8-2. 2h，控制溶解氧為零；然後在缺氧水解酸化池內水解酸化，控制水力停留時間為 1. 0-1. 2h，氣水比為1 0. 8-1. 2，溶解氧為0. 5mg/L以下；再通過生物接觸氧化池進行生物氧化，控制水力停留時間為1.8-2. 2h，氣水比為2 0.8-1.2，溶解氧為2 ％^/1;
所述深度膜處理步驟為將上述處理後的水通過所述膜生物反應器去除細菌病下面對本發明做進一步詳細的解釋和說明生物預處理單元利用該單元中富集的微生物群體(生物膜)的新陳代謝作用，去吸收和利用源水中各種汙染物質(主要是有機物)。生物預處理可以抗水質變化帶來的衝擊負荷，增加生活用水和工業用水的安全可靠性；可以改善水的混凝沉降性能，使後續的常規淨水單元更好的發揮作用；可以降低處理費用，與背景技術中列舉的技術相比，具有經濟高效、簡單易行的優點。在常規淨水單元之後深度處理膜單元，主要起到保安和把關作用， 從而保證出水水質，由於膜孔徑為亞微米級，可去除前面單元殘留的細菌、病毒等。設計生物預處理單元，採用了厭氧-缺氧水解酸化池-生物接觸氧化池的流程，同時在厭氧池內設置潛水攪拌機主要是考慮到①在厭氧池中設置潛水攪拌機，可以使厭氧汙泥呈懸浮狀態，更有效地同進水混合，充分發揮厭氧汙泥的吸附和降解有機物的作用。②在受汙染水源中可能含有LAS等有機合成洗滌劑和其他難生物降解物質。使水經過厭氧-缺氧水解酸化後水中較大分子複雜有機物分解為小分子簡單有機物，以利於生物接觸氧化處理。現有技術中為了去除有機物，勢必要在淨水過程中大量投氯。但是氯化過程有可能與受汙染源水中某些有機物生成三滷甲烷等「三致」(致癌、致畸、致突變)物質，嚴重威脅用水安全。而應用生物預處理方法可在不投加任何化學藥劑的情況下，通過生物吸附、絮凝、生物降解、硝化等作用，經濟有效地去除受汙染水源中的有機物、氨氮，降低濁度等。生物氧化不需要擔心化學氧化(如氯化和臭氧化)可能產生的「三致」物質的擔憂，有利於保證生活飲用水和工業用水的安全性。生物氧化經化學混凝沉澱和過濾處理還可以減少混凝劑和消毒劑的投加量，從而降低經常藥劑費用，降低淨水成本。生物氧化預處理系統運行穩定，操作管理方便。本發明適合於以微汙染水體為水源的生活飲用水處理，也可用於以微汙染水體為水源的工業用水處理。與現有技術相比，本發明的優勢在於1、本發明的以微汙染水體為水源的再生水廠處理裝置，在常規淨水單元前增設生物預處理單元，是用以去除各種有機物，增加生活飲用水和工業用水的安全可靠性。2、在常規淨水單元之後增設深度處理膜單元，主要是起保安和把關作用，從而保證出水水質。3、本發明的微汙染水體為水源的再生水廠處理裝置具有經濟高效，簡單易行的優點，適用於以微汙染水體為水源的生活用水處理，也可用於以微汙染水體為水源的工業用水處理。
圖1是本發明實施例中一種以微汙染水體為水源的再生水廠處理裝置的平面結構圖2是圖1的A-A剖面圖；其中1為沉砂池、2為初沉池、3為厭氧池、4為缺氧水解酸化池、5為生物接觸氧化池、6為波板反應器、7為斜管沉澱池、8為快濾池、9為膜生物反應器(MBR)、10為消毒池、11 為清水池、12為攪拌機、13為旋流式氣泡曝氣器、14為下彎式環形穿孔管曝氣系統、15為組合填料、16為彈性波紋立體填料、17為乙丙共聚斜管、18為氣衝系統、19為小阻力濾板濾頭配水系統、20為墊層20、21為濾料、22為反衝洗排水槽、23為出水堰、24為中空纖維膜組件、25為進水管、沈為出水管、27為玻璃鋼大波板。
具體實施例方式實施例1 由圖1至圖2可知，本發明為一種以微汙染水體為水源的再生水廠處理裝置。由沉砂池1、初沉池2、厭氧池3、缺氧水解酸化池4、生物接觸氧化池5、波板反應器6、斜管沉澱池7、快濾池8、膜生物反應器(MBR)9、消毒池10、清水池11組成。本發明所述的沉砂池1旁設有初沉池2。所述的厭氧反應器3內設有潛水攪拌機 12，厭氧停留時間2. 0h，控制溶解氧為零。所述的缺氧水解酸化池4內設有旋流式氣泡曝氣器13和組合填料15，其中旋流式氣泡曝氣器13設在缺氧水解酸化池4的底部，組合填料15設在旋流式氣泡曝氣器13的上方。缺氧水解酸化池停留時間2. 0h，氣水比為1 1， 溶解氧控制在0. 5mg/L以下。所述的生物接觸氧化池5內設有下彎式環形穿孔管曝氣系統 14和彈性波紋立體填料16，其中下彎式環形穿孔管曝氣系統14設在生物接觸氧化池5底部，彈性波紋立體填料16設在下彎式環形穿孔管曝氣系統14的上方。生物接觸氧化池停留時間2. 0h，氣水比為2 1，溶解氧控制在2 ％ig/L左右。所述的波板反應器6內設有玻璃鋼大波板27。所述的斜管沉澱池7上部設有乙丙共聚斜管17。所述的快濾池8底部設有氣衝系統18，再依次往上為小阻力濾板濾頭配水系統19、墊層20和濾料21，反衝洗排水槽22，出水堰23。所述的膜生物反應器(MBR) 9內設有內置式中空纖維膜組件M。所述的消毒池10設置在膜生物反應器(MBR) 9後面，最後是清水池11。實施例2 以實施例1所述微汙染水體為水源的再生水廠處理裝置的處理過程待處理水由進水管25首先進入沉砂池1、初沉池2以去除密度較大的無機顆粒、 懸浮物後，再依次進入厭氧池3-缺氧水解酸化池4-生物接觸氧化池5進行生物預處理單元，以去除有機汙染物和進行生物脫氮；再經管道混合器投加混凝劑，經波板反應器6反應後進入斜管沉澱池7以去除小顆粒汙染物和固液分離。上清液再經快濾池8和膜生物反應器(MBR)9，以去除水中殘留的有機物、難降解的有機物、氮和磷等營養鹽、溶解性無機鹽以及細菌等，然後經消毒後10進入清水池11，最後經出水管沈用泵送入用戶。實施例3 處理結果以微汙染水為水源，經處理後為工業用水為例1.進水水質為PH = 7 8，COD 彡 80mg/L, BOD 彡 45mg/L, SS 彡 150mg/L, Cl ( 80mg/L，油彡 0. 40mg/L，氨氮彡 1. Omg/L。2.運行工藝條件厭氧池水力停留時間為2. 0h，溶解氧為零；缺氧池水力停留時間為1. 0h，氣水比為1 1，溶解氧為0.5mg/L以下；生物接觸氧化池水力停留時間為2.0h，氣水比為2 1， 溶解氧為2 ％ig/L。3.出水水質PH = 6. 5 7. 5，COD 彡 15mg/L, BOD5 ( 10mg/L, SS ( 10mg/L，油彡 0. 13mg/L，氨氮< 0. 20mg/L。
權利要求
1.一種以微汙染水體為水源的再生水處理裝置，包括常規水處理單元，其特徵是，在常規水處理單元的前部分增設生物預處理單元，並在常規水處理單元的後部分增設深度處理膜單元；所述生物預處理單元由厭氧池( 、缺氧水解酸化池(4)、生物接觸氧化池( 依次連接組成；所述深度處理膜單元為膜生物反應器(9)；所述厭氧池(3)內設有潛水攪拌機(12)；所述缺氧水解酸化池內設有旋流式氣泡曝氣器(1 和組合填料(15)，其中旋流式氣泡曝氣器(1 設在缺氧水解酸化池(4)底部，組合填料(1 設在旋流式氣泡曝氣器 (13)的上方；所述生物接觸氧化池(5)內設有下彎式環形穿孔管曝氣系統(14)和彈性波紋立體填料(16)，其中下彎式環形穿孔管曝氣系統(14)設在生物接觸氧化池( 底部，彈性波紋立體填料(16)設在下彎式環形穿孔管曝氣系統(14)的上方；所述膜生物反應器(9)內設有內置式中空纖維膜組件04)。
2.一種以微汙染水體為水源的再生水處理方法，包括常規水處理步驟，其特徵是，採用權利要求1所述的裝置，在常規水處理步驟的前段部分增加生物預處理步驟，並在常規水處理步驟的後段部分增加深度膜處理步驟；所述生物預處理步驟為先在厭氧池內進行厭氧處理，控制厭氧停留時間為 1.8-2. 2h，控制溶解氧為零；然後在缺氧水解酸化池內水解酸化，控制水力停留時間為 1.0-1.2h，氣水比為1 0.8-1. 2，溶解氧為0.5mg/L以下；再通過生物接觸氧化池進行生物氧化，控制水力停留時間為1.8-2. 2h，氣水比為2 0.8-1.2，溶解氧為2 ％^/1;所述深度膜處理步驟為將上述處理後的水通過所述膜生物反應器去除細菌病毒。
全文摘要
本發明涉及一種以微汙染水體為水源的再生水處理裝置和方法，該裝置包括常規水處理單元，在常規水處理單元的前部分增設生物預處理單元，並在常規水處理單元的後部分增設深度處理膜單元；所述生物預處理單元由厭氧池(3)、缺氧水解酸化池(4)、生物接觸氧化池(5)依次連接組成；所述深度處理膜單元為膜生物反應器(9)。在常規淨水單元前增設生物預處理單元的方法，可以去除各種有機物，增加生活飲用水和工業用水的安全可靠性。而在常規淨水單元之後增設深度處理膜單元的方法，主要是起保安和把關作用，從而保證出水水質。
文檔編號C02F9/14GK102267785SQ20111019267
公開日2011年12月7日 申請日期2011年7月11日 優先權日2011年7月11日
發明者唐傳祥, 曾丁松, 杜成瓊, 遊建軍, 禹芝文, 黃志紅 申請人:中國水電顧問集團中南勘測設計研究院, 雲南國水環保科技有限公司