一種絮凝-逆流臭氧氣浮-生物過濾的水處理組合方法及所用裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于水處理技術領域，特別涉及一種絮凝-逆流臭氧氣浮-生物過濾的水處理方法及所用裝置。
【背景技術】
[0002]近年來，由于社會經濟的快速發(fā)展導致飲用水水源污染問題日益凸顯，飲用水水質安全成為關系到千家萬戶的迫切命題。研究發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)凈水工藝即“混凝-沉淀(或氣浮)_過濾-消毒”難以解決氯消毒副產物、藻類及藻毒素、有機微污染物等問題。另一方面，城市污水處理廠已被認為是微量新興有機污染物(如藥物及個人護理品、內分泌干擾物等)的最主要來源之一，這給污水再生利用尤其是用于非直接飲用為目的的再生途徑帶來風險。臭氧氧化技術是水和污水深度處理中經常采用的工藝手段，臭氧的強氧化性對大部分藥物及個人護理品、內分泌干擾物等新興有機微污染物具有高效去除效果。在水和污水處理應用中，臭氧氧化單元通常采用逆向流接觸池的形式，逆流接觸有利于臭氧的充分吸收利用，但由于進水中的顆粒物質及腐殖質等有機物會導致臭氧的額外分解、增加臭氧消耗量，因此通常在臭氧接觸池前需要設置混凝-沉淀、介質過濾、膜過濾等前處理單元以去除顆粒物及部分溶解性有機物；而臭氧氧化過程中將大分子的、生物降解性差的有機物(如酚、多環(huán)化合物等)斷鏈分解為小分子易生物降解物質(如低碳的醛、羧酸、醇等)，增加了出水的微生物再生長風險，需要對臭氧出水進行后處理以避免為自來水及再生水管網(wǎng)中的微生物再生長提供基質。前處理、臭氧處理及后處理的常規(guī)工藝組合方式帶來了工藝流程長、占地大、投資及運行管理費用高等一系列問題。臭氧氣浮工藝將臭氧氣體替代常規(guī)溶氣氣浮工藝中的空氣氣源，可以在一個反應器內實現(xiàn)氣浮和氧化兩個功能，大大地縮短了工藝流程。臭氧氣浮工藝目前涉及到的專利主要有《氣浮水處理分離裝置》(專利號:200410073500.4)、《臭氧氣浮凈水裝置》(專利號:200910014351.7)、《一種臭氧氣浮凈水裝置》(專利號:200920019500.4)、《臭氧氣浮機》(專利號:201020628149.1)等。這些專利技術中所述的臭氧氣浮工藝都采用常規(guī)的平流式或豎流式布局，原水經絮凝后進入臭氧氣浮裝置直接與臭氧微氣泡接觸，氣浮分離和臭氧氧化同步進行，絮凝產生的絮體顆粒就會增加臭氧耗量、影響除污效果；同時，上述專利技術均未涉及臭氧氣浮后續(xù)處理單元。
[0003]針對上述問題，有必要開發(fā)一種新型的、以臭氧氣浮工藝為核心的組合工藝方法及裝置。
【發(fā)明內容】
[0004]為了克服目前臭氧技術在水和廢水處理應用中普遍存在的流程長、運行管理復雜的問題，同時避免現(xiàn)有臭氧氣浮工藝中反應器結構方面的缺陷，本發(fā)明提供一種以臭氧為氣源的逆向流氣浮工藝，并與生物過濾技術相結合，形成“絮凝-逆流臭氧氣浮-生物過濾”的水處理組合方法及所用裝置，該方法及裝置流程短、結構緊湊，能有效除濁、脫色、滅菌及去除微量新興有機污染物，特別適用于飲用水和再生水的處理。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是:一種絮凝-逆流臭氧氣浮-生物過濾的水處理組合方法，其特征在于:將絮凝反應區(qū)、逆流臭氧氣浮區(qū)和生物過濾區(qū)依次連接組合，待處理水在絮凝反應區(qū)形成合適粒徑的絮體，由逆流臭氧氣浮區(qū)上部進入與臭氧微氣泡逆流接觸，臭氧在水中快速分解反應，氣相濃度由下而上快速降低，在氣浮區(qū)上部，水中的絮體顆粒被氣泡黏附上浮形成浮渣，去除了顆粒物的水流進入氣浮區(qū)下部與臭氧氣泡發(fā)生快速傳質及氧化反應；臭氧氣浮處理出水再經生物過濾區(qū)的介質截留和生物降解進一步去除污染物。
[0006]上述一種絮凝-逆流臭氧氣浮-生物過濾的水處理組合方法所用裝置，其特征在于:由絮凝反應區(qū)、逆流臭氧氣浮區(qū)和生物過濾區(qū)依次連接組合；
[0007]所述絮凝反應區(qū)分為兩級，第一級一側與進水管連接，第一級底部出口與第二級氣浮配水區(qū)相連；
[0008]所述逆流臭氧氣浮區(qū)上部設有進水管與氣浮配水區(qū)相連，進水管上設有布水器，逆流臭氧氣浮區(qū)頂部設有浮渣聚集區(qū)，浮渣聚集區(qū)頂部設置往復式刮渣機，左右兩側制有集渣槽；逆流臭氧氣浮區(qū)中部設有整流填料；逆流臭氧氣浮區(qū)下部設有多個溶氣水釋放頭通過管路與溶氣罐相連；釋放頭下方設有大孔集水板；逆流臭氧氣浮區(qū)底部設置穿孔集水管，該集水管與生物過濾配水區(qū)相通；所述溶氣罐通過管路與溶氣栗相連；溶氣栗的吸氣口與臭氧發(fā)生器通過臭氧氣體管路相連，臭氧氣體管路上設有單向截止閥；溶氣栗的吸水口通過管路與穿孔集水管相連，連接管路上設置回流水調節(jié)閥與流量計；
[0009]所述生物過濾區(qū)一側設置為生物過濾配水區(qū)，該區(qū)與臭氧氣浮區(qū)的穿孔集水管相通，生物過濾配水區(qū)上部連接設有帶孔的布水斜板用于向生物過濾區(qū)均勻布水；生物過濾區(qū)中部填充濾料層，濾料層下方為配水系統(tǒng)，其下部為集水區(qū)，集水區(qū)與過濾產水管/反沖洗進水管相連；生物過濾區(qū)另一側上部設有反沖洗水收集槽，其下部設有反沖洗進氣管和過濾產水管/反沖洗進水管。
[0010]上述絮凝反應區(qū)、逆流臭氧氣浮區(qū)和生物過濾區(qū)為矩形結構。
[0011]上述絮凝反應區(qū)的進水管上設有混凝劑投加口和管道混合器。
[0012]上述浮渣聚集區(qū)為倒梯形結構。
[0013]上述過濾產水管/反沖洗進水管上設有電磁閥控制濾池的排水與反沖洗狀態(tài)。
[0014]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的技術創(chuàng)新和優(yōu)點如下:
[0015](I)相比于傳統(tǒng)的前處理一臭氧氧化一后處理組合工藝流程，本發(fā)明提出的水處理方法流程短、節(jié)省占地、出水水質優(yōu)；
[0016](2)本發(fā)明的創(chuàng)新點在于采用逆流接觸式臭氧溶氣氣浮法，絮體顆粒在氣浮區(qū)的中上部被截留形成動態(tài)懸浮層，并通過整流填料降低氣液兩相的過度紊流，保持中上部的絮體懸浮層穩(wěn)定；由于臭氧在水中快速分解，整個裝置在縱向上分為“氣浮分離”和“臭氧氧化”上下兩個功能分區(qū)，絮體顆粒不會增加臭氧的額外消耗；與之相比，現(xiàn)有的臭氧氣浮工藝通常采用平流式或豎流式反應器，絮凝后的進水與含臭氧的溶氣水在氣浮接觸區(qū)直接接觸，未分離的絮體顆粒和有機膠體就會導致臭氧的額外消耗。
[0017](3)本發(fā)明對常規(guī)逆流接觸式氣浮法的創(chuàng)新之處在于，在氣浮區(qū)中設有整流填料，整流填料的管束狀結構有利于降低氣液兩相的過度紊流，避免上浮的絮體顆粒被裹挾下行，更好地保障了 “氣浮分離”和“臭氧氧化”兩個功能分區(qū)各自發(fā)揮其作用。
[0018](4)臭氧具有一定的助凝效果，但現(xiàn)有臭氧氣浮工藝中絮凝出水直接與新產生的臭氧微氣泡接觸，此時氣相中臭氧濃度高，反而對絮凝不利。本發(fā)明中由于臭氧在氣浮區(qū)下部快速分解反應，上升至上部絮體懸浮層的微氣泡中臭氧濃度已經很低，這部分臭氧可起到很好的助凝效果，可降低混凝劑用量。
[0019](5)本發(fā)明提供的水處理方法不需對原水進行預氯化，而且氣浮過程具有高效的除藻功能，因此可極大地避免消毒副產物和藻毒素的健康風險。
[0020](6)本發(fā)明將逆流臭氧氣浮區(qū)與生物過濾區(qū)進行有機組合，一方面可對臭氧氣浮出水中的殘余臭氧進行消解，另一方面可截留氣浮出水中的殘余懸浮物，進一步降低出水濁度，同時對臭氧氧化生成的小分子副產物進行生物降解，保障出水的生物穩(wěn)定性和安全性。
[0021](7)本發(fā)明提供的一體化裝置整體結構緊湊，便于加工組裝；一體化裝置的出水中濁度、色度、細菌、有機污染物、新興污染物等均得到高效去除，適合于飲用水和再生水工程應用。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明裝置的結構示意圖。
[0023]圖2為本發(fā)明裝置的平面示意圖。
[0024]圖中:1 一待處理水；2—混凝劑投加口 ；3 —管道混合器；4 一絮凝反應區(qū)；5 —氣浮配水區(qū)；6 —布水器；7 —集渣槽；8 —往復式刮渣機；9 一整流填料；10 —逆流臭氧氣浮區(qū)；11 一釋放頭；12 —大孔集水板；13 —氣浮區(qū)集水管；14 一生物過濾配水區(qū)；15 —帶孔的布水斜板；16 —生物過濾區(qū)；17 —濾料層；18 —配水系統(tǒng)；19 —集水區(qū)；20—反沖洗水收集槽；21 —反沖洗氣管；22 —過濾產水管/反沖洗進水管；23 —臭氧氣源(空氣或純氧);24 —臭氧發(fā)生器；25 —逆止閥；26 —回流水調節(jié)閥及流量計；27 —溶氣栗；28—溶氣罐。
【具體實施方式】
[0025]—種絮凝-逆流臭氧氣浮-生物過濾的水處理組合方法，將絮凝反應區(qū)、逆流臭氧氣浮區(qū)和生物過濾區(qū)依次連接組合，待處理水在絮凝反應區(qū)形成合適粒徑的絮體，由逆流臭氧氣浮區(qū)上部進入與臭氧微氣泡逆流接觸，臭氧在水中快速分解反應，氣相濃度由下而上快速降低，在氣浮區(qū)上部，水中的絮體顆粒被氣泡黏附上浮形成浮渣，去除了顆粒物的水流進入氣浮區(qū)下部與臭氧氣泡發(fā)生快速傳質及氧化反應；臭氧氣浮處理