饮用水深度处理的反应器及其水厂深度处理饮用水的方法技术

本发明专利技术涉及饮用水的处理领域，特别涉及饮用水深度处理的反应器及其水厂深度处理饮用水的方法。为了实现饮用水常规处理工艺改造为深度处理工艺的目的，本发明专利技术采取以下方案：(1)静态混合器和混凝反应池不做改动；(2)将沉淀池改造为超滤膜池；(3)在超滤膜池后端增设一个中间水池以及用于水提升的提升泵；(4)增设一个主臭氧氧化池；(5)将原有的砂滤池改造为颗粒活性炭滤池。本发明专利技术将混凝与超滤结合去除水中颗粒态胶体和大分子有机物；臭氧氧化破坏难降解污染物并将大分子有机物转化为中小分子量有机物；颗粒活性炭通过吸附和表面生长的微生物的生物降解作用进一步去除水中有机物和氨氮等污染物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及饮用水的处理领域，特别涉及将饮用水常规处理的反应器改造为饮用水深度处理的反应器，以及水厂利用该饮用水深度处理的反应器进行饮用水深度处理的方法。
技术介绍
我国将于2012年强制执行《生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)》。与《生活饮用水卫生标准(GB5749-19^)》相比，新的饮用水标准大幅增加了农药化学品等人工合成有机物以及消毒副产物的指标，并将水中氨氮浓度限值设置为0. 5mg/L。此外，有的城市饮用水源遭受天然有机物污染，耗氧量难以达标；有的城市存在藻类及其代谢物等污染问题，出厂水嗅味强度较高，影响饮用水口感。我国工程中普遍采用的以混凝、沉淀、过滤、消毒等为基础的常规处理工艺往往难以从根本上解决上述水质问题。微滤和超滤技术从本质上说不属于深度处理技术；纳滤或反渗透可以大幅提高有机物等污染物去除能力，但是存在成本较高、运行管理复杂、产水率低等问题，在我国市政饮用水厂中应用非常少。臭氧/活性炭、臭氧/生物活性炭等饮用水深度处理工艺在许多水厂升级改造中得到采用。臭氧/活性炭、臭氧/生物活性炭工艺的基本原理是，利用臭氧氧化破坏农药等小分子有机物，并将分子量较大的、微生物难以利用的有机物转化为分子量较小、易被微生物利用的小分子有机物。在活性炭(或生物活性炭)单元中，利用活性炭的吸附作用和活性炭表面生长的微生物的降解作用去除有机物，并改善口感。臭氧与活性炭的协同作用使得臭氧/活性炭、臭氧/生物活性炭等能长期保持良好的净化效果。但是，臭氧/活性炭、臭氧 /生物活性炭工艺往往需要新建构筑物，高昂的工程投资使得许多水厂难以承受。此外，对于有数十年历史、最初未规划深度处理工艺的老水厂，往往厂区可用空间有限，没有足够的土地用于新建一套臭氧/活性炭深度处理工艺构筑物。因此，在水厂已有的常规处理构筑物基础上，开发将饮用水常规工艺改造为深度处理工艺的新方法，尽可能减少新建构筑物， 避免大幅增加厂区占地面积并有效降低工程投资，这对于我国许多城市水厂升级改造工程具有重要意义。超滤技术在近年来逐渐得到发展并推向工程应用，且随着超滤的大规模应用，投资和运行成本均得到有效降低。但是，超滤对水中细菌、病毒、藻类、胶体等颗粒污染物的截留去除能力较高，而对溶解性天然有机物、人工合成有机物、氨氮等几乎没有去除能力。不少研究者提出以超滤为核心的短流程处理工艺，即将混凝与超滤结合，利用混凝的吸附、卷扫等作用将溶解性有机物转化为颗粒态有机物，这可以有效提高超滤工艺对溶解性大分子有机物的去除能力。采用该方法进行处理，混凝反应出水可省略沉淀单元而直接进入膜池进行超滤膜分离(或直接将超滤膜组件放置在原有的沉淀池中)，并且超滤出水浊度往往在0. INTU以下。但是，此方法对中等分子量或小分子量的天然有机物、农药等微污染物的去除能力有限，对氨氮更是无能为力。因此，从本质上说，该方法属于常规处理工艺而不是深度处理工艺。本专利技术针对上述问题，提出在水厂现有构筑物的基础上，通过将超滤膜技术与深度处理工艺结合，不仅实现了饮用水深度净化，而且充分利用现有构筑物，在最大程度上避免新建构筑物，并降低了工程投资。本专利技术可用于受污染水源的饮用水深度净化，也可应用于城市污水厂深度处理和再生水深度净化。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种无需大幅增加占地面积且在工程中易于改造实施的将饮用水常规处理的反应器改造为饮用水深度处理的反应器。本专利技术的再一目的是为水厂提供一种利用目的一的饮用水深度处理的反应器进行饮用水深度处理的方法。一般情况下，饮用水常规处理工艺主要包括(混凝)反应池、沉淀池、过滤池等处理构筑物。混凝剂投加到待处理水中，经混合器与水充分混合之后进入(混凝)反应池中发生胶体脱稳、凝聚、絮凝等反应生成颗粒较大的絮体；之后进入沉淀池进行絮体沉降，绝大多数絮体在重力沉降作用下得以去除，少量未能沉降去除的细小颗粒进入过滤池，在滤床的截留过滤作用下得以去除。为了实现饮用水常规处理工艺改造为深度处理工艺的目的，本专利技术采取以下方案(1)静态混合器和混凝反应池不做改动。(2)将沉淀池改造为超滤膜池。(3)在超滤膜池后端增设一个中间水池以及用于水提升的提升泵。(4)增设一个主臭氧氧化池。(5)将原有的砂滤池改造为颗粒活性炭滤池。本专利技术的饮用水深度处理的反应器包括静态混合器、混凝反应池、清水池、穿孔板、污泥槽、超滤膜池(原先的沉淀池)、颗粒活性炭滤池(原先的砂滤池)、颗粒活性炭滤床、超滤膜组件、出水管、真空表、抽吸泵、空气压缩机、曝气管路、曝气装置、中间水池、主臭氧氧化池和提升泵等。一穿孔板安装于所述的超滤膜池中，所述的穿孔板的一侧与该超滤膜池的池壁之间形成的空间的顶部设置为开口 ；在所述的穿孔板的另一侧安装有所述的超滤膜组件形成膜过滤区，在超滤膜组件的下方安装有所述的曝气装置，该曝气装置通过所述的曝气管路与所述的空气压缩机相连接，所述的曝气装置的下方设置有所述的污泥槽。所述的混凝反应池的出水管的出口与所述的开口相连接，该混凝反应池的进水管道上安装有所述的静态混合器。在所述的超滤膜组件的上方安装有所述的出水管，所述的出水管与所述的抽吸泵相连接。所述的主臭氧氧化池是由一隔板将一容器分隔成臭氧接触池和臭氧反应池，且该隔板与所述的容器的底部之间有空隙。所述的中间水池的进水口通过水管与所述的抽吸泵的出水口相连接；所述的中间水池的出水口通过水管与所述的臭氧接触池的上部进水口相连接，且在该水管上安装有提升泵。所述的臭氧反应池的上部出水口通过管路与所述的颗粒活性炭滤池相连接，在该颗粒活性炭滤池中安装有所述的颗粒活性炭滤床，所述的颗粒活性炭滤池通过管路与所述的清水池相连接。所述的污泥槽中安装有排泥管。所述的混凝反应池中安装有反应池隔板，且反应池隔板的另一端与所述的混凝反应池的池壁之间有空隙。所述的曝气管路上设置有空气阀。所述的出水管与抽吸泵相连接的出水管上安装有真空表及出水管阀门。所述的超滤膜组件是一个以上，优选是将4 50个超滤膜组件固定在一起形成膜堆。所述的超滤膜组件的使用数量的确定方法为使得超滤膜的膜通量在10 60L/ m2 · h之间。所述的超滤膜组件为浸没式膜组件，组件形式可以是中空纤维膜或平板膜等，材质可以是聚氯乙烯或聚偏氟乙烯等。超滤膜的孔径范围为0. 01 0. 20 μ m之间，超滤膜的膜通量为10 60L/m2 · h。水在安装有超滤膜组件的膜过滤区的水力停留时间为10 40 分钟。混凝反应池的出水经过超滤膜组件，在膜分离作用下去除水中胶体、絮体、细菌、病毒等颗粒态杂质。在每个所述的超滤膜组件的上方设置一出水支管，所有出水支管最终并入一根超滤膜的出水总管；在超滤膜的出水总管中设置有抽吸泵将超滤膜出水抽走。所述的混凝反应池的出水流经超滤膜组件是通过抽吸泵的抽吸作用得以完成的。 在超滤膜的出水总管上设置的抽吸泵的抽吸形成的负压作用下，超滤膜池(也就是原来的沉淀池)中的水从膜外侧进入内侧，并经由超滤膜组件的出水支管最终由出水总管流出。 抽吸泵在超滤膜组件的表面形成的抽吸负压控制在IOkPa SOltfa之间。本专利技术进一步设置一个超滤膜反冲洗水总管，且每个超滤膜组件设置一个反冲洗水支管；在超滤膜反冲洗水总管中设置有膜反冲洗泵。即在所述的出水管与所述的抽吸泵相连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种饮用水深度处理的反应器，其包括静态混合器、混凝反应池、清水池、穿孔板、污泥槽、超滤膜池、颗粒活性炭滤池、颗粒活性炭滤床、超滤膜组件、出水管、真空表、抽吸泵、空气压缩机、曝气管路、曝气装置、中间水池、主臭氧氧化池和提升泵；其特征是：一穿孔板安装于所述的超滤膜池中，所述的穿孔板的一侧与该超滤膜池的池壁之间形成的空间的顶部设置为开口；在所述的穿孔板的另一侧安装有所述的超滤膜组件形成膜过滤区，在超滤膜组件的下方安装有所述的曝气装置，该曝气装置通过所述的曝气管路与所述的空气压缩机相连接，所述的曝气装置的下方设置有所述的污泥槽；所述的混凝反应池的出水管的出口与所述的开口相连接，该混凝反应池的进水管道上安装有所述的静态混合器；在所述的超滤膜组件的上方安装有所述的出水管，所述的出水管与所述的抽吸泵相连接；所述的主臭氧氧化池是由一隔板将一容器分隔成臭氧接触池和臭氧反应池，且该隔板与所述的容器的底部之间有空隙；所述的中间水池的进水口通过水管与所述的抽吸泵的出水口相连接；所述的中间水池的出水口通过水管与所述的臭氧接触池的上部进水口相连接，且在该水管上安装有提升泵；所述的臭氧反应池的上部出水口通过管路与所述的颗粒活性炭滤池相连接，在该颗粒活性炭滤池中安装有所述的颗粒活性炭滤床，所述的颗粒活性炭滤池通过管路与所述的清水池相连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘锐平，曲久辉，兰华春，俞文正，郭婷婷，鞠佳伟，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：11