浮濾一體化污染水深度處理裝置的制作方法

專利名稱：浮濾一體化污染水深度處理裝置的制作方法
技術領域：
浮濾一體化污染水深度處理裝置技術領域[0001]本實用新型涉及水凈化技術領域，具體涉及一種浮濾一體化污染水深度處理裝置。
背景技術：
[0002][0002]目前，國內(nèi)絕大部分水廠普遍采用常規(guī)處理工藝，即混凝一沉淀一過濾一消毒工藝。這種工藝只能有效去除水中的懸浮物、膠體物質(zhì)、細菌和大腸桿菌等，而對藻類和有機污染物特別是溶解性有機污染物的去除能力較差。為達到水廠出水水質(zhì)的要求，當水源水質(zhì)呈惡化趨勢時，水廠通常采取在凈水工藝前增加預處理，或增加強化處理、深度處理等工序，投加更多的化學藥劑，水處理工藝變得十分復雜，制水成本也相應增加。值得一提的是，隨著越來越多的消毒劑和凈水劑被廣泛采用，水中次生污染物的種類和濃度，尤其是出水氯化后的致突變活性不斷增加，水質(zhì)安全性大大下降，給人體健康造成危害。在水源受污染的情況下，常規(guī)處理工藝己顯得力不從心。[0003]因此，在水源受污染情況下，由于常規(guī)凈化工藝的局限性，處理后的生活飲用水水質(zhì)的安全性難以得到保證。因此，常規(guī)的水處理工藝已不能與現(xiàn)有的水源和水質(zhì)標準相適應，必須開發(fā)新的水處理技術及相應系統(tǒng)設備。發(fā)明內(nèi)容[0004]本實用新型要解決的技術問題是提供一種凈水效果好、可顯著降低基建投資的浮濾一體化污染水深度處理裝置。[0005]為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是:[0006]設計一種浮濾一體化污染水深度處理裝置，包括浮濾池、溶氣罐，所述浮濾池包括組合在一個構筑物中的由上至下依次設置的氣浮單元和過濾單元，在所述氣浮單元中設置有開口向上的接觸反應室，其底部經(jīng)由相應的管道依次連通原水水源、溶氣罐，該接觸反應室上方為氣浮單元的分離區(qū)；所述過濾單元與氣浮單元的分離區(qū)等截面，該過濾單元由上至下依次包括活性炭濾層、石英砂濾層、礫石承托層；所述過濾單元的底部分別連通對應的水反沖洗管道和氣反沖洗管道。[0007]在所述分離區(qū)的上方設置有溢渣區(qū)。[0008]所述活性炭濾層厚600 800mm,其由Filtrasorb300D高活性炭填充而成。[0009]活性炭同時發(fā)揮三個主要作用:過濾、吸附和生物作用。運行初期，活性炭主要起到過濾、吸附作用，經(jīng)過長時間連續(xù)運行，活性炭上逐漸生長出生物膜，此時活性炭起到吸附與生物降解作用；同時，原水經(jīng)過氣浮單元后，水中過飽和的溶解氧為活性炭生物降解提供了良好的條件。[0010]所述石英砂濾層200 400mm。[0011]過濾部分設計成碳砂雙層過濾，由于氣浮單元增加了水中溶解氧的含量，同時由于活性炭具有比表面積大的特點，在長期運行中活性炭表面易生長生物膜，對有機物有較好的去除效果；而下層的石英砂則可有效去除脫落的生物膜，為濾后水的水質(zhì)提供了保障。[0012]所述氣浮單元高度為1.5 2.0m。[0013]本實用新型具有積極有益的效果:[0014]1.活性炭床浮濾池高度集成了多種除污染機理，可實現(xiàn)藻和有機物同時去除。[0015]2.集氣浮過濾一體化，不設絮凝池，省去砂濾池，占地面積較省，顯著降低基建投資，有利于老水廠的改造；且運行方式靈活，原水藻類濃度低時可停止氣浮，運行微絮凝一活性炭過濾工藝，能夠有效降低運行費用。[0016]3.占地面積較省，在顯著提高最終出水水質(zhì)的同時，氣浮單元之后直接是活性炭過濾，省掉了砂濾池，從而有可能節(jié)約初期投資和運行費用。


[0017]圖1為一種浮濾一體化污染水深度處理裝置的結構示意圖。[0018]圖中，I為原水,2為原水泵,3為加藥泵,4為氣浮室,5為分離區(qū),6為溢洛區(qū),7為活性炭濾層，8為石英砂濾層，9為礫石承托層，10為回流水池，11為回流水泵，12為壓力表，13為溶氣罐，14為溶氣回流管，15為總出水管，16為溢流浮渣管，17為進氣孔。
具體實施方式
[0019]以下結合具體實施例進一步闡述本實用新型。下述實施例中所涉及的系統(tǒng)結構如無特別說明，則為常規(guī)的系統(tǒng)結構；所涉及的具體方法步驟如無特別說明，則均為常規(guī)方法步驟。[0020]實施例1 一種浮濾一體化污染水深度處理裝置，參見圖1，包括浮慮池、溶氣罐，所述浮濾池包括組合在一個構筑物中的由上至下依次設置的氣浮單元和過濾單元，在所述氣浮單元中設置有開口向上的接觸反應室，其底部經(jīng)由相應的管道依次連通原水水源、溶氣罐13，該接觸反應室上方為氣浮單元的分離區(qū)5 ;所述過濾單元與氣浮單元的分離區(qū)等截面，該過濾單元由上至下依次包括活性炭濾層7、石英砂濾層8、礫石承托層9 ;過濾單元的底部分別連通對應的水反沖洗管道和氣反沖洗管道。在分離區(qū)5的上方設置有溢渣區(qū)6。活性炭濾層7厚700mm,其由Filtrasorb300D高活性炭(美國卡爾岡碳素公司開發(fā)生產(chǎn)的，碘值為900mg/g)填充而成；石英砂濾層8厚300mm。氣浮單元高度為1.8m。[0021]利用上述裝置進行污染水深度處理的方法:[0022](I)按2mg/L的投加量向待處理原水中投加聚合氯化鋁鐵后，引至上述的浮濾一體化污染水深度處理裝置中進行深度凈化處理，投加聚合氯化鋁鐵后的原水在浮濾池中濾速為9m/h，在接觸反應室中水力停留時間為2min，浮濾池溶氣水回流比10 30%，溶氣罐壓力為 0.3MPa ；[0023](2)浮濾一體化污染水深度處理裝置周期運行24h后，對浮濾池進行氣、水反沖洗，先充氣，沖洗強度為15L/s.m2,沖洗2min ;后水沖，沖洗強度為15L/s.m2,沖洗時間9min。[0024]利用上述裝置進行浮濾一體化污染水深度處理工藝試驗:[0025](I)混凝劑(聚合氯化鋁鐵)最佳投量:試驗原水水量為lm3/h，濁度0.8 1.5NTU，水溫8 10°C，采用實施例1中所述的浮濾一體化污染水深度處理裝置，浮濾池溶氣水回流比20% 30%，溶氣罐壓力為0.30MPa，采用混凝劑為聚合氯化鋁鐵PAFC(聚合氯化鋁鐵溶液，密度為1.2kg/L，AL2O3含量為10.5%);由實驗結果可知:投加PAFC后，各指標尤其是濁度的去除率有較明顯的提高，尤以2mg/L的PAFC投加量處理效果最佳；繼續(xù)加大PAFC的投加量，去除率則趨于穩(wěn)定，由此得出，浮濾池工藝處理低溫低濁的原水PAFC最佳投量為2mg/L。[0026]最佳混凝劑投加量條件下浮濾池運行效果:試驗原水水量為lm3/h，浮濾池溶氣水回流比20% 30%，溶氣罐壓力為0.30MPa,混凝劑聚合氯化鋁鐵PAFC投加量2mg/L ;實驗結果表明，氣浮出水濁度為0.40 0.85NTU，平均去除率為46.86%;濾后水濁度為0.07 0.23NTU,總平均去除率為86.49%ο試驗結果顯示，本實用新型對于低溫低濁水的濁度去除效果顯著，氣浮單元出水濁度已經(jīng)低于《城市供水水質(zhì)標準》，經(jīng)過過濾以后，濾后水濁度遠低于目前飲用水標準。[0027]原水耗氧量為3.15 4.40mg/L,氣浮單元出水為2.57 3.30mg/L ;去除率為13.47% 40.00%,平均去除率為22.06% ;濾后水為1.77 2.70mg/L,浮濾池工藝對耗氧量的總?cè)コ蕿?0.75 54.77%，平均為43.46%。[0028]原水色度為10度，經(jīng)氣浮單元后色度降為5度，去除率為50%，經(jīng)過濾單元后色度降為2.5度，總?cè)コ噬?5%。[0029]低溫低濁條件下，由于原水中顆粒物較少，且水的粘度較大，極大的影響了混凝效果。由于氣浮本身的優(yōu)勢，氣浮單元對濁度去除效果較好。但是，由于混凝效果的下降，力口之溫度低，絮體顆粒周圍的水化膜較厚，顆粒的親水性強，很大程度上影響了絮體對水中有機物的吸附，因此氣浮單元對有機物的去除效果較常溫條件下差。氣浮出水經(jīng)過濾單元后，耗氧量去除率增加，耗氧量的去除率提高到43.46%。[0030](2)高藻高有機物條件下浮濾池運行試驗:試驗中固定浮濾池自身的運行參數(shù)(溶氣水回流比20% 30%，溶氣罐壓力為0.30MPa)，變化混凝劑PAFC的投加量:lmg/L、2mg/L、3mg/L、4mg/L,分析每個混凝劑投加量下浮濾池的去除效果。[0031]單獨氣浮對各指標的去除效果如圖4所示；浮濾池對各指標的去除效果如圖5 ;浮濾池出水中PH的變化狀況見圖6。分析上述曲線圖可以看出:氣浮效果隨著鋁離子投加量的增加，對各指標的去除率也逐漸的提高，在鋁離子投加量為I 3mg/L時，浮濾池對濁度、色度和葉綠素a的去除率隨著混凝劑投加量的增加而提高，在3mg/L之后，去除率上升幅度變緩，穩(wěn)定在90%左右；耗氧量的去除率在2mg/L時的去除率最高，達到60%以上。氣浮出水的PH值隨著鋁離子投加量的增加呈遞減趨勢，最終的活性炭出水的pH值在8.0左右。[0032]( 3 )預氧化劑(臭氧預處理)一微絮凝浮濾池工藝運行試驗[0033]在Al3+投加量為2mg/L的情況下，研究不同臭氧投加量下的各指標的去除效果。與常規(guī)浮濾池單獨氣浮的去除效果相比，經(jīng)臭氧預處理之后，氣浮對各指標的去除率均較穩(wěn)定且有明顯的提聞:色度提聞了 30%左右,耗氧量也提聞了近10%,葉綠素a去除率提聞得更是明顯，近60個百分點；可見臭氧預氧化對浮濾池氣浮效果的影響作用是很明顯的。[0034]試驗結果表明，隨著臭氧投加量的增加，浮濾池對的各指標的去除率相當穩(wěn)定且保持較高的水平，雖耗氧量的去除率不高，但也達到了近60%;與常規(guī)浮濾池工藝處理效果相比，濁度、色度、葉綠素a等的去除率都達到了 90%以上，比常規(guī)浮濾池工藝有15 25%的提聞幅度；當臭氧投加量從lmg/L變化到1.5mg/L時，各指標的去除率有些提聞，但繼續(xù)增大到2mg/L時，去除率沒有明顯的變化。所以，就實驗水質(zhì)而言，最佳的預臭氧化投加量為 1.5mg/L。[0035]可以看出，經(jīng)臭氧預處理之后，氣浮出水的pH值較常規(guī)浮濾池工藝下降0.1，而最終的活性炭過濾出水的PH值較穩(wěn)定的維持在8.0以下。[0036]綜上所述，臭氧預氧化的強化混凝效果非常好，隨著臭氧投加量的增加，各指標的去除較之常規(guī)混凝條件下的處理效果有了較大提高。且在混凝劑投加量較低的情況下，亦能達到良好的效果，有效節(jié)約了運行成本。[0037]為了解臭氧預氧化+微絮凝浮濾池工藝對更多指標的去除狀況，在以上實驗與分析的基礎上，選擇Al3+投加量2mg/L，臭氧投加量1.5mg/L，進行實驗，結果如表I。[0038]表1: 1.5mg/L臭氧預處理、2mg/L Al3+投量條件下多指標變化狀況[0039]可以看出，臭氧預氧化處理之后，TOC和氨氮的去除率沒有太大的變化，氣浮和過濾對藻類的去除率均提高了 10%，最終出水去除率達到了近100%，氣浮出水的亞硝酸鹽氮去除率提高了約5%，濾后出水的去除率則提高了 20%。[0040]( 3 )預氧化劑(二氧化氯預處理)一微絮凝浮濾池工藝運行試驗[0041]試驗結果表明:在2mg/L的混凝劑投加量下,二氧化氯投加量由0.5mg/L變化到lmg/L時,氣浮對各指標的去除率有較明顯的提聞:色度提聞了近40%,葉綠素a提聞了 60%以上。最佳的二氧化氯投加量為lmg/L。[0042]在2mg/L的混凝劑投加量下，濁度、色度、葉綠素a等的去除率都達到了 90%以上，較常規(guī)浮濾池工藝分別提高10%、15%、20%。最佳的二氧化氯投加量為lmg/L。經(jīng)二氧化氯預處理之后，氣浮出水的PH值較常規(guī)浮濾池工藝下降0.1左右。選擇Al3+投加量2mg/L，二氧化氯投加量1.0mg/L,進行較全面檢測，各指標數(shù)據(jù)如表2。[0043]表2:1.0mg/L 二氧化氯預處理、2mg/L Al3+投量條件下更多指標變化狀況[0044]注:F31 —原水，F(xiàn)32 —氣浮出水，F(xiàn)33 一活性炭過濾出水[0045]可以看出，二氧化氯預氧化處理之后，氣浮對各常規(guī)指標的去除率沒有太大變化，最終濾后出水則有不同程度的提高:藻類去除率提高了約10%，TOC沒有明顯變化，亞硝酸鹽氮效果最明顯，提高了 50個百分點，氨氮提高了 10%左右。另外，投加二氧化氯，在氣浮出水中有ClO2，活性炭對它們的去除率分別是96%左右。氣浮和活性炭對胞外藻毒素的去除效果也較好，達到了飲用水標準。[0046](4)預氧化劑(次氯酸根預處理)一微絮凝浮濾池工藝運行試驗[0047]在Al3+投加量為2mg/L的情況下，研究不同次氯酸根投加量下的各指標的去除情況。試驗結果表明:在2mg/L的混凝劑投加量下，隨著次氯酸根投加量的增加，氣浮對各指標的處理效果有不同程度的波動，色度去除率的現(xiàn)象最明顯，與常規(guī)浮濾池工藝處理效果相比，除葉綠素a有30%左右的去除率提高值之外，其余指標的去除率沒有太大明顯的變化，耗氧量的去除率甚至還有些下降；可見，次氯酸根預氧化對氣浮效果的影響作用不明顯。[0048]可以看出，在2mg/L的混凝劑投加量下，隨著次氯酸根投加量的增加，浮濾池對各指標也保持著較穩(wěn)定且較高的去除率，濁度、色度和葉綠素a的去除率維持在90%以上，較常規(guī)浮濾池工藝均提高15 20%。對耗氧量的去除率沒有提高，反而降低了近20個百分點。結合前面氣浮效果出現(xiàn)的同樣的規(guī)律，分析其原因應該是次氯酸根的氧化還原兩重性所致，投加次氯酸根的同時，客觀地提高了水中的還原性物質(zhì)的絕對值含量，從而影響了最終的耗氧量去除率。[0049]可以看出，經(jīng)次氯酸根預處理之后，氣浮出水和過濾出水的pH值呈現(xiàn)出與臭氧和二氧化氯預氧化相反的規(guī)律，即隨著氧化劑投加量的增加而升高，最終出水的PH值維持在8.1以上。這應該是次氯酸根在水中氧化還原作用以及水解作用共同作用的結果。[0050]在以上實驗與分析的基礎上，選擇Al3+投加量2mg/L，次氯酸根投加量3.0mg/L,[0051]實驗取樣，進行較全面檢測，數(shù)據(jù)如下表3。[0052]表3:3.0mg/L次氯酸根預處理、2mg/L Al3+投量條件下更多指標變化狀況
權利要求1.一種浮濾一體化污染水深度處理裝置，包括浮濾池、溶氣罐，所述浮濾池包括組合在一個構筑物中的由上至下依次設置的氣浮單元和過濾單元，其特征在于，在所述氣浮單元中設置有開口向上的接觸反應室，其底部經(jīng)由相應的管道依次連通原水水源、溶氣罐，該接觸反應室上方為氣浮單元的分離區(qū)；所述過濾單元與氣浮單元的分離區(qū)等截面，該過濾單元由上至下依次包括活性炭濾層、石英砂濾層、礫石承托層；所述過濾單元的底部分別連通對應的水反沖洗管道和氣反沖洗管道。
2.根據(jù)權利要求1所述的浮濾一體化污染水深度處理裝置，其特征在于，在所述分離區(qū)的上方設置有溢渣區(qū)。
3.根據(jù)權利要求1所述的浮濾一體化污染水深度處理裝置，其特征在于，所述活性炭濾層厚600 800mm,其由Filtrasorb300D高活性炭填充而成。
4.根據(jù)權利要求1所述的浮濾一體化污染水深度處理裝置，其特征在于，所述石英砂濾層200 400mm。
5.根據(jù)權利要求1所述的浮濾一體化污染水深度處理裝置，其特征在于，所述氣浮單元高度為1.5 2.0m。
專利摘要本實用新型涉及一種浮濾一體化污染水深度處理裝置。該裝置包括浮濾池、溶氣罐，浮濾池包括上、下設置的氣浮單元和過濾單元，氣浮單元中設有接觸反應室，其底部經(jīng)由管道依次連通原水水源、溶氣罐，該接觸反應室上方為氣浮單元的分離區(qū)；過濾單元與氣浮單元的分離區(qū)等截面，過濾單元由上至下依次包括活性炭濾層、石英砂濾層、礫石承托層；過濾單元的底部分別連通水反沖洗管道和氣反沖洗管道。本實用新型集氣浮過濾一體化，高度集成了多種除污染機理，可實現(xiàn)藻和有機物同時去除；預氧化強化的浮濾池工藝拓展了源水適應性，提高了污染物消減能力，藻、藻毒素和嗅味物質(zhì)的去除率超過90%，高錳酸鹽指數(shù)去除率超過50%，水質(zhì)全面改善。
文檔編號C02F9/14GK202968322SQ20122069261
公開日2013年6月5日 申請日期2012年12月15日 優(yōu)先權日2012年12月15日
發(fā)明者周振民, 孔慶東, 王學超 申請人:華北水利水電學院