一种高级氧化饮用水制水工艺优化验证系统技术方案

一种高级氧化饮用水制水工艺优化验证系统，属于高级氧化技术应用及饮用水制水技术领域，该系统基于高级氧化处理微污染物的技术优势，考虑到高级氧化饮用水制水工艺及技术应用构想，将高浓度活性氧协同水力空化高级氧化技术与常规饮用水制水工艺相结合，发明专利技术一种饮用水日供水量为100吨至250吨的高级氧化饮用水制水工艺优化验证系统，利用该系统即可以获得针对不同水源水质(如高藻、藻毒素、致嗅物质、色素、抗生素及有机污染物等)的常规饮用水制水工艺处理能力与效果，又可以实现针对不同水源水质的高级氧化饮用水制水工艺与技术优化，确定最适宜的高级氧化技术接合点与高级氧化溶液的投加量，确定最适宜的高级氧化饮用水制水工艺参数，为高级氧化饮用水制水技术的实际应用提供技术示范与工艺优化。

An advanced oxidation and drinking water process optimization verification system

An advanced oxidized drinking water process optimization and validation system belongs to the field of advanced oxidized technology and drinking water technology. Based on the technical advantages of advanced oxidized treatment of micro-pollutants, and taking into account the advanced oxidized drinking water process and technical application concept, the system combines high concentration reactive oxygen species with hydraulic cavitation for advanced treatment. Combining oxidation technology with conventional drinking water treatment process, an advanced oxidized drinking water treatment process optimization validation system with daily water supply of 100 to 250 tons was developed. The system can be used to obtain water quality of different sources (e.g. algae, algae toxin, odorant, pigment, antibiotics and organic pollutants, etc.) The treatment capacity and effect of conventional drinking water treatment process can also realize the optimization of advanced oxidation drinking water treatment process and technology for different source water quality, determine the most suitable joint point of advanced oxidation technology and the dosage of advanced oxidation solution, and determine the most suitable parameters of advanced oxidation drinking water treatment process for advanced oxygen. The practical application of the technology of making water from drinking water can provide technical demonstration and process optimization.

【技术实现步骤摘要】
一种高级氧化饮用水制水工艺优化验证系统
本专利技术属于高级氧化技术应用及饮用水制水
，涉及城镇饮用水制水工艺改进系统，尤其是一种高级氧化饮用水制水工艺优化验证系统。
技术介绍
水是生命之源，饮用水制水工艺可靠性直接关系着人们的身体健康和生命安全，对社会稳定及地方经济的可持续发展至关重要。2012年7月1日开始强制执行的国家《生活饮用水卫生标准》(GB5479-2006)与旧版相比，检测指标由25项提高到了106项，对饮用水水质标准提出了更为严格的要求。然而，中国目前95％以上的水厂仍采用絮凝—沉淀—过滤—消毒的传统制水工艺，已沿用了数十年，这种传统工艺只能对颗粒污染物、细菌和微生物起作用，对近年来新出现的高藻水、藻毒素、致嗅物质、色素、有机污染物等无能为力，难以保障出水水质达到新国家标准的要求，全国多数净水厂面临着严峻挑战，必须对传统制水工艺进行技术升级改造，才能保证饮用水的达标供给。近年来，饮用水制水技术研究不断取得进展，一些研究者提出了很多新的制水方法或技术，如臭氧-生物活性炭技术(张淑敏等，净水技术，2016年35卷第1期)、臭氧氧化技术(董秉直等，环境科学，2016年37卷第5期)、预氧化强化絮凝技术(王品飞等，净水技术，2016年35卷第1期)、高级氧化组合工艺(鲁金凤等，哈尔滨工业大学学报，2014年49卷第2期)、使用羟基自由基对水消毒解毒净化的方法及其装置(国家专利技术专利，申请号：201310700516.2)、饮用水深度处理技术(国家专利技术专利，申请号：2011101608858)等等，这些技术很多都与高级氧化技术相关，并取得了很好的应用实验效果，呈现出了高级氧化技术在饮用水制水领域卓越的应用发展趋势。高级氧化技术的核心是羟基自由基(·OH)的规模高效制备，而在制水厂制水工艺中高级氧化技术的应用效果不仅取决于·OH的规模高效制备，还要受到水源水质状况、制水工艺条件等的制约，同时由于目前我国制水厂的日供水量少则几万吨，多则数十万吨，未经尺度规模放大试验的新技术直接应用势必增加制水效果的不确定性，有可能影响城镇供水的安全性与稳定性。因此，在高级氧化技术引入制水厂常规制水工艺前，有必要进行日供水量数十吨至数百吨的中试验证试验，以优化不同水源水质的制水工艺参数、确定高级氧化溶液的投加点和投加量，这就需要一种高级氧化饮用水制水工艺优化验证系统。基于高级氧化饮用水制水工艺及技术构想，将高浓度活性氧协同水力空化高级氧化技术与常规饮用水制水工艺相结合，专利技术一种饮用水日供水量为100吨至250吨的高级氧化饮用水制水工艺优化验证系统，利用该系统可以实现针对不同水源水质(如高藻、藻毒素、致嗅物质、色素、抗生素及有机污染物等)的饮用水制水工艺优化，确定最适宜的高级氧化技术接合点与高级氧化溶液的投加量，确定最适宜的高级氧化饮用水制水工艺参数，为高级氧化饮用水制水技术的实际应用提供技术示范与工艺优化。
技术实现思路
本专利技术针对现有饮用水源频受高藻、藻毒素、致嗅物质、色素、抗生素及有机污染物等影响水质下降，威胁制水安全的问题，提供一种高级氧化饮用水制水工艺优化验证系统。该系统将高浓度活性氧协同水力空化高级氧化技术与常规饮用水制水工艺相结合，可以在不同水源水质状况下对高级氧化饮用水制水工艺进行优化，确定最适宜的高级氧化技术与传统制水工艺接合点与高级氧化溶液的投加量，确定最适宜的高级氧化饮用水制水工艺参数，为高级氧化饮用水制水技术在制水厂的实际应用提供试验性技术示范与工艺优化方案，确保出厂水水质指标达到国家《生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)》和《饮用净水水质标准(CJ94-2005)》的要求。本专利技术的技术方案是：一种高级氧化饮用水制水工艺优化验证系统，包含“预氧化—絮凝—沉淀过滤—消毒”单元和“高级氧化技术介入”单元两部分。预氧化—絮凝—沉淀过滤—消毒单元和高级氧化技术介入单元通过管路连接。高级氧化饮用水制水工艺优化验证系统即能以预氧化—絮凝—沉淀过滤—消毒(或絮凝—沉淀过滤—消毒)工艺模式独立工作，又能协同高级氧化技术介入单元以高级氧化饮用水制水工艺模式工作。以高级氧化饮用水制水工艺模式工作时，高级氧化技术介入单元需经由入水口分流全部预氧化—絮凝—沉淀过滤—消毒单元水流，在高级氧化技术介入单元开启高级氧化饮用水处理工艺过程，再通过高级氧化技术介入单元出水口将处理后的水回注到预氧化—絮凝—沉淀过滤—消毒单元，完成高级氧化饮用水制水工艺优化验证试验。预氧化—絮凝—沉淀过滤—消毒单元包括预氧化塔、臭氧发生器、臭氧热分解器、絮凝器、絮凝搅拌器、沉淀过滤器、消毒水箱、输水泵、消毒加药器、氯检测仪、水泵、絮凝剂配制箱、计量泵、流量计、流量控制阀、单向阀、取样控制阀、排污控制阀、消毒水箱清洗阀。其特征是：该单元遵循了絮凝—沉淀—过滤—消毒的传统制水工艺原理，但增加了臭氧预氧化工艺环节，同时将沉淀、过滤两个工艺环节合二为一，减小了设备占用空间。依据预氧化—絮凝—沉淀过滤—消毒单元工作原理，水源水首先经过流量控制阀进入絮凝器，在絮凝器中与来自絮凝加药器的絮凝药剂充分均匀混合，使水中的大部分悬浮颗粒物、微藻、细菌等在絮凝药剂的作用下凝聚成较大颗粒物，絮凝药剂的投加浓度和投加量依据水质状况由絮凝加药器控制，配制絮凝药剂用水取自消毒水箱出口。其中，絮凝器采用无斜板搅拌式澄清絮凝器，絮凝药剂可使用聚合双酸铝铁、聚合氯化铝等，与水厂现有常规生产工艺使用的絮凝药剂保持一致，絮凝药剂投加剂量首先依据实验室搅拌试验结果计算，然后根据实际运行情况酌情增减。絮凝器出水经由流量控制阀进入沉淀过滤器，在沉淀过滤器中经絮凝后的水首先通过自然沉降除去部分颗粒物，未沉降的悬浮颗粒物则由过滤器滤除。其中，沉淀过滤器采用普快滤池。沉淀过滤器出水经由流量控制阀进入消毒水箱，在消毒水箱中完成饮用水的消毒过程。消毒剂采用氯、二氧化氯或次氯酸钠，与水厂现有常规生产工艺相同，消毒剂投加采用消毒加药器。如使用氯作为消毒剂要求投加氯浓度限值为4.0mg/L，出厂水余量浓度不低于0.3mg/L；如使用二氧化氯作为消毒剂要求投加二氧化氯浓度限值为0.8mg/L，出厂水余量浓度不低于0.1mg/L。消毒水箱设有氯检测仪，用于监测残余氯氧化剂浓度。预氧化塔在水源水质稍差时启用，主要完成的是臭氧预氧化过程，臭氧溶入水中采用的是喷淋方式。开启时关闭预氧化塔之间的流量控制阀，让全部水源水流经预氧化塔，完成臭氧预氧化过程，除去部分污染物，之后再进入絮凝器，依次完成絮凝—沉淀—过滤—消毒各工艺环节，出厂水由输水泵加压输送，所有连接管路均采用食品级PVC管材。高级氧化技术介入单元包括：活性氧溶液制备装置、增压泵、水力空化液液混溶反应器、活性氧浓度检测仪、TRO浓度检测仪、流量控制阀、取样控制阀、压力检测仪、排污控制阀、流量计、氧气输入接口。其特征是高级氧化技术介入单元设置了三条入水管路，分别通过流量控制阀连自絮凝器入口流量控制阀前、沉淀过滤器入口流量控制阀前和消毒水箱入口流量控制阀前；根据源水水质处理工艺需要，开启其中一条管路，引入全部水流进入增压泵，经增压泵增压后输入到水力空化液液混溶反应器，在水力空化液液混溶反应器内与来自活性氧溶液制备装置的活性氧溶液混溶并激发高级氧化反应，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高级氧化饮用水制水工艺优化验证系统，其特征在于，该系统包含“预氧化—絮凝—沉淀过滤—消毒”单元和“高级氧化技术介入”单元两部分，预氧化—絮凝—沉淀过滤—消毒单元和高级氧化技术介入单元通过管路连接，所有连接管路均采用食品级PVC管材；该系统即能以预氧化—絮凝—沉淀过滤—消毒或絮凝—沉淀过滤—消毒工艺模式独立工作，又能协同高级氧化技术介入单元以高级氧化饮用水制水工艺模式工作；以高级氧化饮用水制水工艺模式工作时，高级氧化技术介入单元需经由入水口分流全部预氧化—絮凝—沉淀过滤—消毒单元水流，在高级氧化技术介入单元开启高级氧化饮用水处理工艺过程，再通过高级氧化技术介入单元出水口将处理后的水回注到预氧化—絮凝—沉淀过滤—消毒单元，完成高级氧化饮用水制水工艺优化验证试验；其中，该系统组成包括流量控制阀(7‑15)、预氧化塔(16)、臭氧发生器(17)、臭氧热分解器(18)、絮凝器(19)、絮凝搅拌器(20)、沉淀过滤器(21)、消毒水箱(22)、输水泵(23)、消毒加药器(24)、氯检测仪(25)、水泵(26)、絮凝剂配制箱(27)、计量泵(28)、流量计(29)、流量控制阀(30‑34)、单向阀(35)、取样控制阀(36‑38)、排污控制阀(39‑44)、消毒水箱清洗阀(45)、活性氧溶液制备装置(46)、增压泵(47)、水力空化液液混溶反应器(48)、活性氧浓度检测仪(49)、TRO浓度检测仪(50)、流量控制阀(51‑53)、取样控制阀(54‑56)、压力检测仪(57‑58)、排污控制阀(59‑60)、流量计(61)、氧气输入接口(62)；其中，预氧化—絮凝—沉淀过滤—消毒单元独立工作时，需关闭所有与高级氧化技术介入单元的管路连接；沉淀和过滤两个工艺环节合二为一，采用的沉淀过滤器(21)为普快滤池；预氧化塔(16)仅在水源水质稍差时启用，主要完成的是臭氧预氧化过程；其中，高级氧化技术介入单元工作时，需开启相关部分高级氧化技术介入单元的管路连接，将高级氧化技术介入到预氧化—絮凝—沉淀过滤—消毒制水单元中，但不需要开启预氧化工艺；高级氧化饮用水制水工艺包括三种工作方式：水源水高级氧化技术介入方式、絮凝水高级氧化技术介入方式、沉淀过滤水高级氧化技术介入方式；为满足高级氧化饮用水制水工艺三种工作方式的要求，高级氧化技术介入单元设置三条入水管路，分别通过流量控制阀(10)、(11)和(12)连自絮凝器入口流量控制阀(7)前、沉淀过滤器入口流量控制阀(8)前和消毒水箱入口流量控制阀(9)前；根据不同水源水处理工艺需要，开启其中一条管路，引入全部水流进入增压泵(47)，经增压泵(47)增压后输入到水力空化液液混溶反应器(48)，在水力空化液液混溶反应器(48)内与来自活性氧溶液制备装置(46)的活性氧溶液混溶并激发高级氧化反应，开启饮用水高级氧化处理工艺过程，此时应控制输出水中的TRO浓度在0.5～1mg/L之间；高级氧化技术介入单元设置三条出水管路，分别通过流量控制阀(51)、(52)和(13)、(14)、(15)连至絮凝器入口流量控制阀(7)后、沉淀过滤器入口流量控制阀(8)后和消毒水箱入口流量控制阀(9)后；高级氧化技术介入单元入水如果引自絮凝器入口流量控制阀(7)前，高级氧化技术介入单元出水则回送至絮凝器入口流量控制阀(7)后，高级氧化技术介入单元入水如果引自沉淀过滤器入口流量控制阀(8)前，高级氧化技术介入单元出水则回送至沉淀过滤器入口流量控制阀(8)后，高级氧化技术介入单元入水如果引自消毒水箱入口流量控制阀(9)前，高级氧化技术介入单元出水则回送至消毒水箱入口流量控制阀(9)后。...

【技术特征摘要】
1.一种高级氧化饮用水制水工艺优化验证系统，其特征在于，该系统包含“预氧化—絮凝—沉淀过滤—消毒”单元和“高级氧化技术介入”单元两部分，预氧化—絮凝—沉淀过滤—消毒单元和高级氧化技术介入单元通过管路连接，所有连接管路均采用食品级PVC管材；该系统即能以预氧化—絮凝—沉淀过滤—消毒或絮凝—沉淀过滤—消毒工艺模式独立工作，又能协同高级氧化技术介入单元以高级氧化饮用水制水工艺模式工作；以高级氧化饮用水制水工艺模式工作时，高级氧化技术介入单元需经由入水口分流全部预氧化—絮凝—沉淀过滤—消毒单元水流，在高级氧化技术介入单元开启高级氧化饮用水处理工艺过程，再通过高级氧化技术介入单元出水口将处理后的水回注到预氧化—絮凝—沉淀过滤—消毒单元，完成高级氧化饮用水制水工艺优化验证试验；其中，该系统组成包括流量控制阀(7-15)、预氧化塔(16)、臭氧发生器(17)、臭氧热分解器(18)、絮凝器(19)、絮凝搅拌器(20)、沉淀过滤器(21)、消毒水箱(22)、输水泵(23)、消毒加药器(24)、氯检测仪(25)、水泵(26)、絮凝剂配制箱(27)、计量泵(28)、流量计(29)、流量控制阀(30-34)、单向阀(35)、取样控制阀(36-38)、排污控制阀(39-44)、消毒水箱清洗阀(45)、活性氧溶液制备装置(46)、增压泵(47)、水力空化液液混溶反应器(48)、活性氧浓度检测仪(49)、TRO浓度检测仪(50)、流量控制阀(51-53)、取样控制阀(54-56)、压力检测仪(57-58)、排污控制阀(59-60)、流量计(61)、氧气输入接口(62)；其中，预氧化—絮凝—沉淀过滤—消毒单元独立工作时，需关闭所有与高级氧化技术介入单元的管路连接；沉淀和过滤两个工艺环节合二为一，采用的沉淀过滤器(21)为普...

【专利技术属性】
技术研发人员：林少云，李日红，刘自轩，田一平，万乐鑫，张芝涛，
申请(专利权)人：大连海事大学，厦门水务集团有限公司，
类型：新型
国别省市：辽宁,21