專利名稱：一種微污染水源水的凈化工藝及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水凈化工藝，特別是關(guān)于一種將微污染的飲用水水源水如江、 河、庫、湖泊、池塘、地下水等進(jìn)行凈化，以達(dá)到飲用水水質(zhì)或符合自來水廠原水要求的凈 化工藝。也可用于富營養(yǎng)化水體例如湖泊、農(nóng)村池塘等的治理。
背景技術(shù)：
我國水污染十分嚴(yán)重，許多飲用水水源均受到不同程度的污染，傳統(tǒng)的絮凝一 沉淀一過濾一加氯消毒的凈水工藝難以達(dá)到飲用水水質(zhì)的要求，嚴(yán)重威脅到人民群眾的身體 健康。特別在農(nóng)村地區(qū)，化肥、農(nóng)藥的過量使用以及生活污水的大量隨意排放等引起廣泛的 面源污染，水源普遍受到污染，飲用水安全保障問題已成為一個(gè)突出的問題。
目前研究的微污染水源水處理技術(shù)主要有強(qiáng)化混凝、化學(xué)氧化、生物法和膜過濾等。強(qiáng) 化混凝、化學(xué)氧化技術(shù)需要持續(xù)投藥，運(yùn)行成本高； 一般的生物法處理效率不佳；膜過濾技 術(shù)投資大、耗能大等。以生物活性炭為中心的深度處理技術(shù)是各國用來提高飲用水水質(zhì)的最 主要技術(shù)之一。在去除原水中的微量持久性有機(jī)物，降低出水中溶解性有機(jī)物濃度，提高后 續(xù)消毒功能，改善感官指標(biāo)等方面有著極好的效果。然而生物活性炭價(jià)格較貴，另外存在再 生的問題。臭氧-生物活性炭在國外已廣泛應(yīng)用。運(yùn)行結(jié)果表明，有機(jī)物的去除能力比原有系 統(tǒng)增加約10倍；活性炭的運(yùn)行壽命增加約6倍，因而降低了生物活性炭的相對(duì)造價(jià)。然而臭 氧的制取成本很高。急需價(jià)廉、性能可靠、操作簡便且管理簡單的解決方法。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足、提供一種將微污染的飲 用水水源水如江、河、庫、湖泊、池塘、地下水等進(jìn)行凈化，以達(dá)到飲用水水質(zhì)或符合自來 水廠原水要求的凈化工藝。該方法工藝路線簡單，價(jià)廉，性能可靠，操作簡便且管理簡單。
為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用以下設(shè)計(jì) 一種微污染水源水的凈化工藝及設(shè)備，其特征 在于，它至少包括以下工藝步驟
① 原水通過鐵或鐵-銅填料層，在內(nèi)電解的作用下分解原水中的有機(jī)污染物及農(nóng)藥等有害 物質(zhì)，同時(shí)產(chǎn)生F^+離子，與原水中的磷酸根離子結(jié)合生成磷酸亞鐵沉淀得以部分除磷；
② 經(jīng)過步驟①處理的水向上流經(jīng)沸石層，同時(shí)曝氣，氣水同向流。在曝氣作用下，F(xiàn)e2+ 離子轉(zhuǎn)變?yōu)镕^+離子，進(jìn)而再與水中的磷酸根離子結(jié)合生成磷酸鐵沉淀得以部分除磷，
同時(shí)得以生成氫氧化鐵等絮狀沉淀，對(duì)水中的膠體污染物具有絮凝沉降作用，并在沸石
的交換吸附以及生物再生作用下對(duì)水中的氨氮等具有良好的去除作用；
③ 經(jīng)過步驟②處理的水向上流經(jīng)炭層，同時(shí)曝氣，氣水同向流，以進(jìn)一步去除水中的有 機(jī)物等，使出水更清澈透明。
上述工藝步驟還可以包括以下步驟，即將步驟③處理的水加入氯、臭氧或二氧化氯等消毒。本發(fā)明由于采用以上工藝設(shè)計(jì)，其具有以下優(yōu)點(diǎn)-
1. 原水通過鐵或鐵-銅填料層，在內(nèi)電解的作用下分解原水中的難降解有機(jī)污染物及農(nóng) 藥等有害物質(zhì)，生成易降解和無毒的短分子鏈有機(jī)物，在后續(xù)的生物沸石層和生物炭 層的作用下得到充分去除，從而保證了原水中有機(jī)物能得到充分去除；
2. 同時(shí)產(chǎn)生的F^+離子在后續(xù)的生物沸石層和生物炭層轉(zhuǎn)化生成F^+離子，生成氫氧化 鐵等絮狀沉淀，對(duì)水中的懸浮物和膠體污染物具有絮凝沉降作用，進(jìn)一步提高了出水 水質(zhì)；
3. 產(chǎn)生的F^+離子和在后續(xù)的生物沸石層和生物炭層轉(zhuǎn)化生成的F^+離子，與原水中的 磷酸根離子結(jié)合生成磷酸亞鐵和磷酸鐵沉淀，水中的憐得以有效去除；
4. 生物沸石層和生物炭層通過過濾等作用對(duì)水中過量的鐵進(jìn)行去除，保證出水鐵低于允 許值；
5. 生物沸石對(duì)水中的氨氮等具有良好的去除作用，提高了氨氮的去除能力；
6. 生物炭層進(jìn)一步吸附去除水中的懸浮物和有機(jī)物等，使出水更清澈透明。 本發(fā)明采用內(nèi)電解的方法，在分解原水中的難降解有機(jī)物和農(nóng)藥等的同時(shí)產(chǎn)生絮凝劑
F^+等離子，同時(shí)結(jié)合沸石吸附生物再生、炭吸附生物再生的作用，大量去除原水的有害污 染物。具有處理效率高、運(yùn)行成本低、出水水質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明工藝流程示意圖，其中①步驟一、②步驟二、③步驟三;
圖2是本發(fā)明工藝設(shè)備示意圖，其中(1)鐵池、(2)進(jìn)水管、(3)鐵或鐵-銅 填料層、(4)沸石填料層、(5)生物沸石池、(6)炭池、(7)炭填料層、(8)出水管、(9) 排空管。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合

和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述
原水由泵經(jīng)進(jìn)水管(2)抽提至鐵池(1)，向上流經(jīng)鐵或鐵-銅填料層(3)。鐵填料層由 鐵屑等組成，鐵-銅填料層(3)由鐵屑、銅絲等類似物質(zhì)組成。在水溶液中，鐵與銅或鐵中 含有的炭組成無數(shù)微小原電池，產(chǎn)生內(nèi)電解作用。電極反應(yīng)所產(chǎn)生的新生態(tài)[H]，能與溶液中 許多組分發(fā)生氧化還原反應(yīng)，斷裂大分子鏈。微電池中陽極產(chǎn)生新生態(tài)Fe2+，具有比FeS04 更強(qiáng)的吸附和絮凝作用，可起到強(qiáng)化混凝作用。其作用機(jī)理主要包括電化學(xué)作用、絮凝作用、 過濾吸附作用及電泳作用。同時(shí)生成的Fe^與水中的磷酸根反應(yīng)生成沉淀，起到部分除磷作 用。
水流入生物沸石池(5)，向上流經(jīng)沸石填料層(4)。在此池中進(jìn)行曝氣，水氣同向流。 在曝氣條件下，流入水中較多的F^+生成Fe3、 一部分進(jìn)而生成Fe(OH)3等絮狀沉淀，起到 絮凝沉降作用，對(duì)水中的懸浮物和膠體污染物均有較好的去除作用；還有一部分F^+與水中的磷酸根離子反應(yīng)生成磷酸鐵等沉淀，與水分離，從而去除水中的磷。沸石具有對(duì)氨氮的良好吸附能力，并在長期運(yùn)行后能在表面上形成生物膜，此生物膜能將吸附的氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，在此過程中沸石得到解吸附，吸附能力得以再生；同時(shí)有效去除水中有機(jī)物。
水再進(jìn)入炭池(6)，向上流經(jīng)炭填料層(7)。在此池中進(jìn)行曝氣，水氣同向流。剩余的F^+繼續(xù)生成Fe3+，繼續(xù)起到絮凝沉降和除磷作用。炭具有多孔結(jié)構(gòu)，能吸附水中剩余的有機(jī)污染物，并通過附著其上的生物膜的分解作用最終降解為C02和H20，同時(shí)炭的吸附能力得以再生。
出水由出水管(8)流出。
沉淀定期由排空管(9)排出。
權(quán)利要求
1. 一種微污染水源水的凈化工藝，其特征在于，它至少包括以下工藝步驟①原水通過鐵或鐵-銅填料層；②經(jīng)過步驟①處理的水流經(jīng)沸石層，同時(shí)曝氣，氣水同向流；③經(jīng)過步驟②處理的水流經(jīng)炭層，同時(shí)曝氣，氣水同向流。
2. 如權(quán)利1所述的微污染水源水的凈化工藝，其特征在于，步驟①所述的鐵填料層包括鐵金 屬，鐵-銅填料層至少包括鐵、銅兩種金屬，鐵指以鐵為主要化學(xué)成份、具有以下形狀或 類似形狀的材料鐵屑、鐵粒、鐵渣、鐵絲等；銅指銅片、銅絲、銅屑以及具有類似形狀 的鍍銅制品等。
3. 如權(quán)利1所述的微污染水源水的凈化工藝，其特征在于，步驟③所述的炭填料層由炭或活 性炭為載體的材料組成。
4. 一種微污染水源水的凈化設(shè)備，其特征在于至少包括三個(gè)隔室鐵池(l)、生物沸石池(5) 和炭池(6)。鐵池(1)置于前面，內(nèi)置鐵或鐵-銅填料層(3);生物沸石池(5)置于中 間，內(nèi)有沸石填料層(4);炭池(6)置于后部，內(nèi)有生物炭填料層(7)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微污染水源水的凈化工藝及設(shè)備，本發(fā)明的工藝步驟包括①原水通過鐵或鐵-銅填料層；②經(jīng)過步驟①處理的水向上流經(jīng)沸石層，同時(shí)曝氣，氣水同向流；③經(jīng)過步驟②處理的水向上流經(jīng)炭層，同時(shí)曝氣，氣水同向流。設(shè)備由至少前后三個(gè)隔室組成鐵池、生物沸石池和炭池。鐵池置于前面，內(nèi)置鐵或鐵-銅填料層；生物沸石池置于中間，內(nèi)有沸石填料層；炭池置于后部，內(nèi)有炭填料層。本發(fā)明采用內(nèi)電解的方法，在分解原水中的難降解有機(jī)物和農(nóng)藥等的同時(shí)產(chǎn)生絮凝劑鐵離子，同時(shí)結(jié)合沸石吸附生物再生、炭吸附再生的作用，大量去除原水的有害污染物。具有處理效率高、運(yùn)行成本低、出水水質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于微污染水源水等的凈化處理。
文檔編號(hào)C02F9/14GK101481192SQ20081004666
公開日2009年7月15日 申請(qǐng)日期2008年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月11日
發(fā)明者李兆華, 胡細(xì)全 申請(qǐng)人:湖北大學(xué)