一种饮用水中全流程多级屏障的卤代醛类消毒副产物控制系统及方法技术方案

本发明专利技术属于饮用水消毒技术领域，涉及一种全流程多级屏障的卤代醛类消毒副产物控制系统及方法，该方法主要内容包括：(1)根据原水水质风险预警方法，判断消毒副产物风险等级；(2)针对不同风险等级，采取源头削减、生成抑制、生成后去除等方法中单项技术或多项技术的组合；(3)采取以上处理措施，卤代醛类消毒副产物风险仍不可控的，可采取紫外或二氧化氯消毒方式，抑制其生成；(4)对于卤代醛类消毒副产物风险长期居高不下的水厂，可采取将砂滤池改造为炭砂滤池或建设臭氧‑生物活性炭(O3‑BAC)深度处理工艺，最终消除风险。

A control system and method of halogenated aldehydes disinfection by-products with multi-level barrier in drinking water

【技术实现步骤摘要】
一种饮用水中全流程多级屏障的卤代醛类消毒副产物控制系统及方法
本专利技术属于饮用水消毒
，涉及一种全流程多级屏障的卤代醛类消毒副产物控制系统及方法。
技术介绍
氯消毒是饮用水中使用最为广泛的消毒方式，为保障人类生命健康做出了巨大贡献。但氯消毒在杀灭微生物的同时，能够与水体中的有机物反应，生成多种氯化消毒副产物，卤代醛是仅次于三卤甲烷和卤乙酸的第三大类消毒副产物，包含有一氯乙醛、二氯乙醛、三氯乙醛、一溴乙醛、二溴乙醛、三溴乙醛、一溴一氯乙醛、一溴二氯乙醛、二溴一氯乙醛等，其中三氯乙醛是我国《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)的控制指标，且在我国饮用水中具有较高的超标风险。因此，以三氯乙醛为主要控制对象，开发相应的控制系统及方法，达到控制卤乙醛类消毒副产物的目的，全面保障我国饮用水水质安全。例如，现有技术CN102633409A涉及一种控制饮用水消毒副产物和病原微生物风险的工艺方法，它属于饮用水处理领域。利用生物预处理、预臭氧、主臭氧、活性炭滤池与常规混凝-沉淀-砂滤-消毒水处理工艺相结合生产饮用水，是一种针对微污染原水而开发的一种控制净水过程中消毒副产物和病原类微生物健康风险的给水处理工艺方法。该工艺方法主要是针对三卤甲烷和卤乙酸等常规消毒副产物开发的，且不含预警方法和风险等级分类等内容。不能针对卤代醛类消毒副产物特定的前体物予以去除，且不能按照不同的风险水平采取不同的措施。CN203820607U公开了一种饮用水深化处理系统，包括依次连接的取水管网、V型滤池、接触氧化池、配水井、混合器、反应沉淀池、纤维束过滤器、臭氧接触池、清水池，取水管网取水口设有活性炭粉末添加器，接触氧化池底部设有曝气管，曝气管与鼓风机连接，混合器上连接有混凝剂添加装置。该处理系统最终只能保障达到欧盟生活饮用水标准(48项)，不含三氯乙醛等卤代醛类指标；且此技术不含原水水质风险预警、风险等级划分、生成抑制、生成后去除、部分前体物控制措施，不能全面保障卤代醛类消毒副产物风险可控。CN107162156A涉及一种臭氧催化氧化去除氯化消毒副产物三氯乙醛的方法，包括采用臭氧(O3)、过氧化氢(H2O2)和二氧化钛(TiO2)催化氧化去除氯化消毒副产物三氯乙醛。该方法主要是针对生成后的三氯乙醛的氧化去除，不涉及前体物去除和生成抑制等控制措施，需要补充完善，以全面保障卤代醛类消毒副产物风险可控。目前已有的卤代醛类消毒副产物控制系统及方法较为分散，多数为单项控制技术，不具有系统性，缺乏全流程多级屏障的控制策略。因此，亟需开发一种集原水水质风险预警、源头削减、生成抑制、生成后去除等技术于一体的全流程多级屏障控制技术。
技术实现思路
鉴于现有技术存在的问题，本专利技术通过建立全流程多级屏障的控制系统及技术方法，并以三氯乙醛为主要控制对象，并在实施例工程中进行应用，实现了以三氯乙醛为代表的卤代醛类消毒副产物的风险控制，以全面保障我国饮用水水质安全。本专利技术通过以下技术方案来实现：本专利技术首先提出了一种全流程多级屏障的卤代醛类消毒副产物控制方法，所述方法主要包括：(1)根据原水水质风险预警方法，判断消毒副产物风险等级；(2)针对不同风险等级，采取源头削减、生成抑制、生成后去除等方法中单项技术或多项技术的组合；(3)采取以上处理措施，卤代醛类消毒副产物风险仍不可控的(三氯乙醛浓度超过国标限值10μg/L)，可采取紫外或二氧化氯消毒方式，抑制其生成；(4)对于卤代醛类消毒副产物风险长期居高不下(三氯乙醛浓度超过国标限值10μg/L)的水厂，可采取将砂滤池改造为炭砂滤池或建设臭氧-生物活性炭(O3-BAC)深度处理工艺，最终消除风险。作为本专利技术的一种优选技术方案，步骤(1)包括：根据我国《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)对三氯乙醛的限值、及限值的70％、限值的30％等，将风险分为：一级风险(≥国标限值)、二级风险(≥国标限值70％，＜国标限值)、三级风险(≥国标限值30％，＜国标限值70％)，＜国标限值30％为无风险状态；根据耗氯量预警法或ΔUV265预警法，判断原水水质风险等级。作为本专利技术的一种优选技术方案，步骤(2)包括：根据风险等级，选择适宜的应对措施，主要包括源头削减、生成抑制、生成后去除等技术，其中：(2.1)源头削减技术：1)粉末活性炭常态或应急投加技术：常态化投加可采用5mg/L～20mg/L，应急投加可采用20mg/L～50mg/L，粉末活性炭与水接触时间20min以上；2)强化混凝沉淀技术：包括投加高效絮凝药剂、提高絮凝剂投加量、投加助凝剂、优化混凝pH值等；优选混凝剂PAC，并控制在4mg/L以内，以及助凝剂PAM，投加量控制在0.02-0.1mg/L。3)预氧化联合强化混凝技术：高锰酸钾的投加量可为0.5mg/L～2.5mg/L，二氧化氯的投加量可为0.4mg/L～1.0mg/L；4)炭砂滤池或臭氧-生物活性炭深度处理工艺改造：臭氧投加量宜为1.0mg/L～2.0mg/L，原水中三氯乙醛前体物浓度较高时，臭氧-生物活性炭深度处理工艺仍不能有效去除三氯乙醛前体物的，可采用臭氧催化氧化措施，催化剂可采用过氧化氢或二氧化钛(2.2)生成抑制技术：1)氯投加方式优化：可通过风险预警方法确定适宜的总加氯量当原水氨氮浓度较低时，宜将进厂和滤后两点加氯，改为进厂、沉后、滤后、出厂多点投加；加氯点宜尽可能后移，减少前端三氯乙醛形成；2)替代氯预氧化措施：当三氯乙醛超标风险高，且必须采用预氧化工艺时，可采用高锰酸钾(0.5mg/L～2.5mg/L)、二氧化氯(0.4mg/L～1.0mg/L)替代氯预氧化；3)替代氯消毒措施：可采用紫外(40mJ/cm2～100mJ/cm2)或二氧化氯(不超过1.0mg/L)消毒替代氯消毒，但同时应满足二氧化氯消毒副产物达标。(2.3)生成后去除技术：1)当原水中突发三氯乙醛污染或取水口处加氯量较高导致进厂水中三氯乙醛浓度较高时，可在水厂进水口投加粉末活性炭(20mg/L～50mg/L)进行吸附去除；2)当水厂工艺包含炭砂滤池或臭氧(催化氧化)-生物活性炭深度处理工艺时，亦可利用活性炭吸附臭氧(0.5mg/L～1.5mg/L)(催化氧化)氧化去除三氯乙醛。作为本专利技术的一种优选技术方案，步骤(3)包括：采取紫外或二氧化氯消毒方式，抑制其生成，其中紫外剂量控制为40mJ/cm2～100mJ/cm2，二氧化氯投加量不超过1.0mg/L。作为本专利技术的一种优选技术方案，步骤(4)包括：(4)采取将砂滤池改造为炭砂滤池或建设臭氧-生物活性炭(O3-BAC)深度处理工艺，臭氧投加量0.5mg/L～1.5mg/L之间，提高有机物可生化性，去除三氯乙醛前体物，最终消除风险。本专利技术的领域目的在于提供一种实现前述技术方案的控制系统，综合控制流程图如图1所示：具体实施流程如下：(1)根据原水水质风险预警方法，判断消毒副产物风险等级；(2)三级风险，优先采用“优化氯投加方式”控制措施；二级风险，在三级风险控制措施基础上，优先采用“替代氯预氧化”或“强化混凝沉淀”控制措施；一级风险，在三级风险和二级风险控制措施基础上，优先采用“粉末活性炭吸附”控制措施；(3)当采取以上措施三氯乙醛风险仍不可控时，可采用紫外或二氧化氯替代本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全流程多级屏障的卤代醛类消毒副产物控制方法，其特征在于，所述方法主要包括：(1)根据原水水质风险预警方法，判断消毒副产物风险等级；(2)针对不同风险等级，采取源头削减、生成抑制、生成后去除等方法中单项技术或多项技术的组合；(3)采取以上处理措施，卤代醛类消毒副产物风险仍不可控的，可采取紫外或二氧化氯消毒方式，抑制其生成；(4)对于卤代醛类消毒副产物风险长期居高不下的水厂，可采取将砂滤池改造为炭砂滤池或建设臭氧‑生物活性炭(O3‑BAC)深度处理工艺，最终消除风险。

【技术特征摘要】
1.一种全流程多级屏障的卤代醛类消毒副产物控制方法，其特征在于，所述方法主要包括：(1)根据原水水质风险预警方法，判断消毒副产物风险等级；(2)针对不同风险等级，采取源头削减、生成抑制、生成后去除等方法中单项技术或多项技术的组合；(3)采取以上处理措施，卤代醛类消毒副产物风险仍不可控的，可采取紫外或二氧化氯消毒方式，抑制其生成；(4)对于卤代醛类消毒副产物风险长期居高不下的水厂，可采取将砂滤池改造为炭砂滤池或建设臭氧-生物活性炭(O3-BAC)深度处理工艺，最终消除风险。2.根据权利权要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)包括：根据我国《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)对三氯乙醛的限值、及限值的70％、限值的30％等，将风险分为：一级风险(≥国标限值)、二级风险(≥国标限值70％，＜国标限值)、三级风险(≥国标限值30％，＜国标限值70％)，＜国标限值30％为无风险状态；根据耗氯量预警法或ΔUV265预警法，判断原水水质风险等级。3.根据权利权要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)包括：(2.1)源头削减技术：1)粉末活性炭常态或应急投加技术：常态化投加可采用5mg/L～20mg/L，应急投加可采用20mg/L～50mg/L，粉末活性炭与水接触时间20min以上；2)强化混凝沉淀技术：包括投加高效絮凝药剂、提高絮凝剂投加量、投加助凝剂、优化混凝pH值，其中，混凝剂PAC，并控制在4mg/L以内，以及助凝剂PAM，投加量控制在0.02-0.1mg/L；3)预氧化联合强化混凝技术：高锰酸钾的投加量可为0.5mg/L～2.5mg/L，二氧化氯的投加量可为0.4mg/L～1.0mg/L；4)炭砂滤池或臭氧-生物活性炭深度处理工艺改造：臭氧投加量宜为1.0mg/L～2.0mg/L。4.根据权利权要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)包括：(2.2)生成抑制技术：1)氯投加方式优化：可通过风险预警方法确定适宜的总加氯量；当原水氨氮浓度较低时，宜将进厂和滤后两点加氯，改为进厂、沉后、滤后、出厂多点投加；加氯点宜尽可能后移，减少前端三氯乙醛形成；2)替代氯预氧化措施：采用高锰酸钾(...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡广强，张金松，黄河洵，
申请(专利权)人：深圳市水务集团有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44