本发明专利技术涉及用于饮用水深度净化的反应器及饮用水深度净化的方法，所述反应器包括主臭氧氧化单元，生物氧化单元和超滤膜过滤单元；所述生物氧化单元位于主臭氧氧化单元和超滤膜过滤单元之间，生物氧化单元和超滤膜过滤单元放置在同一个反应池中。臭氧氧化破坏难降解污染物并将大分子量有机物转化为中小分子量有机物。臭氧反应后出水依次进入固定有生物填料和超滤膜组件的反应池。当水源污染较严重时，还可以投加粉末活性炭。利用活性炭吸附中等分子量或挥发性有机物；利用生物填料表面和粉末活性炭表面的微生物去除氨氮和小分子量有机物；利用超滤确保微生物安全性。本发明专利技术可用于受污染水源的深度净化，也可应用于城市污水厂和再生水的深度处理。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于饮用水净化领域，特别涉及一种能够实现臭氧氧化、微生物降解与超滤分离的用于饮用水深度净化的反应器，以及利用臭氧氧化、微生物降解和超滤膜过滤的饮用水深度净化的方法。
技术介绍
我国将于2012年执行《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以下。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；有的城市饮用水源存在藻类及其代谢物等污染问题，造成出厂水的嗅味强度较高，影响饮用水的口感。臭氧/活性炭、臭氧/生物活性炭作为典型的饮用水深度处理工艺中所使用的产品，在水厂升级改造中得到普遍应用。臭氧/活性炭、臭氧/生物活性炭在饮用水深度处理工艺中的基本原理是，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，则利用活性炭(或生物活性炭)的吸附作用和活性炭(或生物活性炭) 表面生长的微生物的降解作用去除有机物，并改善饮用水的口感。臭氧与活性炭(或生物活性炭)的协同作用使得臭氧/活性炭、臭氧/生物活性炭能长期保持良好的净化效果。但是，利用臭氧/活性炭、臭氧/生物活性炭进行饮用水深度处理的投资和运行成本均较高， 许多欠发达地区的中小型水厂难以承受。此外，许多水厂在进行饮用水深度处理升级改造时，往往可用的空间非常有限，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。微滤和超滤技术从本质上说不属于饮用水深度处理技术；纳滤或反渗透可以大幅提高有机物去除能力，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。因此，开发投资和运行成本较低、运行管理简单的饮用水深度净化方法，对于解决我国某些经济较为落后地区的水质达标问题具有重要意义。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。不少研究者以超滤为核心，发展了以此为基础的组合工艺与技术。例如，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。但是，此方法对提高中等或小分子量的有机物的去除能力有限，对氨氮更是无能为力。又如，将粉末活性炭与超滤结合，并保证粉末活性炭在反应器中的停留时间，利用粉末活性炭对污染物的吸附作用以及在长期运行条件下在粉末活性炭表面形成的微生物膜的生物降解作用，有效提高水中有机物、氨氮等污染物去除能力。但是，粉末活性炭颗粒容易在膜表面聚集，并在膜负压抽吸条件下可能造成膜表面的物理损伤，影响膜丝寿命；膜组件中的膜丝一旦断裂，表面具有微生物的粉末活性炭很容易穿透超滤屏障并可能造成供水事故；此外，如何在排泥过程中确保粉末活性炭污泥龄，这在运行管理中也难以有效控制。还有人提出将超滤后置于臭氧/生物活性炭单元之后，从而避免活性炭碎片和微生物流失或穿透进入管网。但该方案进一步增加了工艺复杂性和水头损失，水厂运行管理更为复杂。因此，如何开发高效、经济、稳定且运行简单的深度处理工艺，这对于我国实现水厂达标，这是工程中亟需解决的关键问题。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种能够实现臭氧氧化、微生物降解与超滤分离的用于饮用水深度净化的反应器。本专利技术的目的之二是提供一种性能高效、经济可行、运行稳定、维护简单且易于实施的饮用水深度净化的方法。本专利技术针对上述现有技术存在的问题，提出在主臭氧氧化单元之后，设置利用生物填料挂膜的生物氧化单元和超滤膜过滤单元。其基本原理是，在主臭氧氧化单元中，利用臭氧接触氧化作用将水中难降解的微量有机污染物和臭味物质氧化破坏，并将水中大分子量(一般数均分子量范围为> 30KDa)有机物降解转化为易于被微生物利用的小分子有机物；在生物氧化单元中，利用生物填料将微生物挂膜固定在生物填料表面形成微生物膜， 提高反应器中微生物的量，利用微生物降解作用将中等分子量(一般数均分子量范围为 3KDa 30KDa)、小分子量(一般数均分子量范围为< 3KDa)的有机物同化去除，并通过微生物硝化作用将氨氮去除；在超滤膜过滤单元中，利用超滤膜的截留过滤作用将水中微生物、脱落的微生物膜、胶体颗粒等污染物截留。此外，对于污染较为严重的原水，还可以在生物氧化单元前端投加粉末活性炭，并保证粉末活性炭充分的停留时间，从而进一步提高生物量以及微生物降解能力，提高对水中污染物的去除效果。此外，绝大多数粉末活性炭在生物填料区拦截截留，大幅减少聚集在超滤膜表面的粉末活性炭的量，避免对超滤膜表面造成物理损伤。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。本专利技术的用于饮用水深度净化的反应器包括主臭氧氧化单元，生物氧化单元和超滤膜过滤单元；其中，所述的生物氧化单元位于所述的主臭氧氧化单元和所述的超滤膜过滤单元之间；所述的生物氧化单元和所述的超滤膜过滤单元设置在同一个反应池中。如图 1所示。所述的主臭氧氧化单元包括臭氧接触池和臭氧反应池两部分。一隔板将一容器分隔成所述的臭氧接触池和所述的臭氧反应池，且所述的隔板与所述的容器的底部之间留有空隙；在所述的臭氧接触池的顶部设置有进水口，下部安装有臭氧曝气头，所述的臭氧曝气头与臭氧发生器通过管路相连接；所述的臭氧反应池的上部通过管路与所述的生物氧化单元相连通。所述的生物氧化单元包括生物填料、曝气装置和污泥槽。一穿孔板安装于所述的设置生物氧化单元和超滤膜过滤单元的反应池中，所述的穿孔板的一侧与该反应池的池壁之间形成的空间的顶部设置为开口(可用于粉末活性炭投加)，且在该开口处安装有与所述的臭氧反应池的上部相连通的管路；在所述的穿孔板的另一侧安装装填有所述的生物填料的支架，在所述的生物填料的下方安装有曝气装置和设置有污泥槽；所述的曝气装置通过管路与空气压缩机相连接。所述的超滤膜过滤单元包括曝气装置、污泥槽和超滤膜组件。在所述的反应池中安装有所述的超滤膜组件，在所述的超滤膜组件的下方安装有曝气装置和设置有污泥槽；所述的曝气装置通过管路与空气压缩机相连接；在所述的超滤膜组件的上方安装有出水管，所述的出水管与抽吸泵相连接。所述的出水管上安装有真空表及出水管阀门。所述的出水管与一反冲洗管相连通，且优选出水管与反冲洗管相连通处位于所述的出水管阀门上方的出水管上。所述的反冲洗管的管路上安装有反冲洗管阀门。所述的污泥槽中安装有排泥管。所述的穿孔板的一侧与设置生物氧化单元和超滤膜过滤单元的反应池的池壁之间形成的空间构成了一稳流区。所述的反应池中安装生物填料和超滤膜组件的区域为反应区。所述的臭氧接触池和所述的臭氧反应池的池型设计与常见的臭氧接触池和臭氧反应池相同。臭氧接触池的目的在于将臭氧气体充分溶解在水中，臭氧反应池的目的在于发挥臭氧氧化作用将污染物降解或将大分子量有机物氧化为容易被微生物利用的小分子量有机物。待处理水首先进本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于饮用水深度净化的反应器，其包括主臭氧氧化单元，生物氧化单元和超滤膜过滤单元；其特征是：所述的生物氧化单元位于所述的主臭氧氧化单元和所述的超滤膜过滤单元之间；所述的生物氧化单元和所述的超滤膜过滤单元设置在同一个反应池中。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：曲久辉，刘锐平，兰华春，刘会娟，俞文正，
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
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。