專利名稱：微污染水源優(yōu)化組合的處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及水處理技術領域，具體地說是對傳統(tǒng)水處理工藝和現(xiàn)代深度處理工藝分析的基礎上，進行優(yōu)化組合而成的一種飲用水處理新方法。
背景技術：
我國自來水廠的凈水工藝是沿用了 100年前的傳統(tǒng)老工藝原水一混凝一沉淀一過濾一消毒一供生活飲用，該工藝是按照II類水源水質設計的，主要去除濁度與細菌。經過百年的經濟發(fā)展，大量生活污水和工業(yè)廢水未經處理或只經簡單處理便向天然水體持續(xù)排放以及廣大農村地區(qū)不合理地使用化肥、農藥等農用化學物質對地表水造成的非點源污染均導致水環(huán)境污染的加劇，飲用水的水源水質不斷下降，一般河流很少見到II類水質的水源。另一方面，隨著國民經濟的發(fā)展、人民生活水平的提高和水處理技術的不斷進步， 人們對飲用水水質的要求也越來越高。2006年12月四日，中國國家標準委和衛(wèi)生部聯(lián)合發(fā)布了新版《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB5749-2006)，并于2007年7月1日正式實行，同時取代了原1985版《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB5749-^)。新標準中的飲用水水質指標由原標準的35項增至106項，加強了對有機物、微生物和消毒等方面的要求。面對各種有機污染物，常規(guī)水處理工藝已不能保證飲用水水質全面穩(wěn)定地達到國家標準的要求。而整個水環(huán)境污染的治理與水質改善卻需要很長的時間，因此完善凈水廠的處理工藝就顯得尤為重要。由于飲用水常規(guī)處理工藝的局限，深度處理工藝應用越來越普遍，其中臭氧一生物活性炭因其兼具氧化、吸附與生物降解綜合作用，得到國內外廣泛應用。臭氧一生物活性炭工藝是目前國內外給水深度處理的主要技術。當水源水質為III 類時，需增加臭氧一生物活性炭工藝，處理后的水質可以達到標準要求；當NH4+-N > 3mg/L 時還需增加預處理。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種微污染水源優(yōu)化組合的處理方法，該處理方法根據微污染水源水質和供水水質要求，結合國內外在提升水質方面的做法，對常用的預處理、常規(guī)處理和深度處理工藝進行優(yōu)化組合，以提高供水質量，保障居民用水安全。本發(fā)明的技術解決方案是該處理方法包括以下步驟
(1)預處理水源水經取水泵房進入預臭氧接觸池進行預處理；
(2)機械混合臭氧預處理后的水在混合池中加礬進行機械混合處理；
(3)折板絮凝機械混合后的水在絮凝反應池中進行折板式絮凝反應；
(4)平流沉淀折板絮凝后的水在平流式沉淀池中進行平流沉淀；
(5)臭氧處理平流沉淀后的水進一步在臭氧接觸池中進行臭氧處理；
(6)碳濾和砂濾臭氧處理后的水先在組合濾池中依上向流方式進行生物活性碳過濾，隨后再在組合濾池中進行砂濾；
(7)消毒碳濾和砂濾后的水加氯消毒；
(8)儲存加過氯的水進入清水池儲存，一方面保證消毒時間，另一方面調節(jié)制水和供水量的平衡，流經清水池的水由送水泵房送入城市管網；
(9)泥水處理折板絮凝平流沉淀池和組合濾池的泥水排入調節(jié)池，再進入污泥濃縮池濃縮，濃縮后的污泥由儲泥池儲存，最后經脫水機房脫水成泥餅后外運。本發(fā)明具有以下優(yōu)點
1、與已使用的深度處理工藝相比，本發(fā)明取消了常規(guī)處理與深度處理之間的二次提升泵房，減少構筑物間的水頭損失，節(jié)約能耗，降低運行成本，運行操作簡易；
2、采用機械混合，混合效果好，水頭損失較小，混合效果基本不受水量變化的影響；
3、采用平流沉淀池和活性炭石英砂組合濾池相結合，運行穩(wěn)定，操作方便；
4、先炭濾后砂濾，可以有效防止生物泄露，保障出水水質安全；
5、采用上向流活性炭過濾，30天內水頭損失保持在40cm，比常用的下向流活性炭過濾水頭損失小，運行周期長，節(jié)約反沖洗水量；
6、上向流生物活性炭濾池，其微生物在炭層內分布均勻，數量大，活性高，相較下向流生物活性炭能多去除5—10%的CODfc,提高活性炭處理效率；
7、生物活性炭過濾的水流方向，由正常使用的下向流形式改為上向流形式，使活性炭始終處于膨脹狀態(tài)，增加了活性炭的比表面積，膨脹后炭層高度高于下向流炭層，提高了接觸時間，使生物活性炭的生物作用效果上升，提高了對微量有機物的去除效果。


圖1為本發(fā)明的流程框圖。圖2為圖1的設備布置示意圖。圖3為圖2的折板絮凝池示意圖。圖4為圖2的平流式沉淀池示意圖。圖5為圖2的組合濾池示意圖。
具體實施例方式下面以我市經濟開發(fā)區(qū)水廠為例，結合附圖和具體實施例進一步說明本發(fā)明的技術解決方案，實施例不能理解為是對技術解決方案的限制；其中，原水水質基本特征廢黃河水，水源水量充沛，水質除部分指標超標外，其余指標均達到國家地表水III類標準，通過對四項常規(guī)指標的檢測情況來看，總氮長期在IV - V類左右，藻類長期存在，有時水的臭和味異常，同時還存在著微污染有機物的污染；其中，出水水質要求出水水質要求達到《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB5749-2006)的標準；水廠總圖布置遵循布置緊湊，減少水廠占地面積和連接管(渠)的長度，便于操作管理，各構筑物之間連接管(渠)簡單、短捷，盡量避免立體交叉，施工、檢修方便，建筑物布置注意朝向和風向，生產區(qū)和生活區(qū)分開，近期建造工程的完整性，遠期建成后整體布局的合理性的原則下，同時兼顧批復的淮安經濟開發(fā)區(qū)水廠用地紅線的條件下，根據目前廢黃河水質條件，確定凈水廠擬采用本發(fā)明的技術解決方案， 具體步驟如下(1)預處理水源水經取水泵房進入預臭氧接觸池進行預處理；
(2)機械混合臭氧預處理后的水在混合池中加礬進行機械混合處理；
(3)折板絮凝機械混合后的水在絮凝反應池中進行折板式絮凝反應；
(4)平流沉淀折板絮凝后的水在平流式沉淀池中進行平流沉淀；
(5)臭氧處理平流沉淀后的水進一步在臭氧接觸池中進行臭氧處理；
(6)碳濾和砂濾臭氧處理后的水先在組合濾池中依上向流方式進行生物活性碳過濾， 隨后再在組合濾池中進行砂濾；
(7)消毒碳濾和砂濾后的水加氯消毒；
(8)儲存加過氯的水進入清水池儲存，由送水泵房送入城市管網；
(9)泥水處理折板絮凝平流沉淀池和組合濾池的泥水排入調節(jié)池，再進入污泥濃縮池濃縮，濃縮后的污泥由儲泥池儲存，最后經脫水機房脫水成泥餅后外運。1.混合方式選擇混合是使投加的混凝劑迅速擴散于水體并使膠體脫穩(wěn)的重要措施，良好的混合對降低藥耗、提高絮凝效果有很大作用，常用的有效混合方式有機械混合及管式靜態(tài)混合器混合，由于管式靜態(tài)混合器受運行水量變化，影響效果，水頭損失較大等缺點，機械混合混合效果好，水頭損失較小，混合效果基本不受水量變化的影響，本發(fā)明采用機械混合。2.絮凝沉淀形式選擇國內采用的絮凝形式大體上可分為機械和水力二大類，水力絮凝又有隔板、折板、柵條、網格等多種形式，機械絮凝具有較好的絮凝效果，其絮凝過程的速度梯度可不受進水流量變化的影響，但增加了機械設備、維修工作量大，在多種水力絮凝的形式中，經過多年實踐和調查，折板絮凝的效果比較穩(wěn)定，可以在較大范圍內適應原水濁度的變化，特別是平行多條單通道折板布置的應用，更具有適應水量變化的特點，因此， 本發(fā)明采用折板絮凝。3.沉淀形式選擇沉淀(澄清)池形較多，如平流沉淀池、斜板斜管沉淀池、機械攪拌澄清池等，由于機械攪拌澄清池單池處理能力不宜過大，因此當水廠規(guī)模較大時，將使池數過多，帶來管理不便，也增加了占地面積，斜板斜管沉淀池由于斜管(板)耗用材料多，易老化，需定期更換，費用較高，平流沉淀池對原水濁度適應性強，沉淀效果穩(wěn)定，操作管理方便，耗藥量一般也較低，池體構造簡單，有較大的挖潛能力，因此，本發(fā)明采用平流沉淀池。4.排泥水處理系統(tǒng)的選擇凈水廠的污泥主要來源于絮凝沉淀池排泥水和過濾池反沖洗水，凈水廠排泥水的濃縮干化處理在國外已較為普遍，由于受經濟條件的限制，國內大多數自來水廠的污泥未經處理直接排放至水廠附近的天然水體，給自然環(huán)境造成了一定的污染，隨著國家對環(huán)境保護的重視和對環(huán)保要求的不斷提高，以及人們環(huán)保意識的增強，凈水廠的污泥濃縮干化處理問題必將提到議事日程上來；水廠生產過程中排放的廢水， 其污染物由于在凈水過程中被濃縮，濃度較原來高出數倍甚至數十倍，根據環(huán)境保護的要求，本發(fā)明采用污泥濃縮脫水系統(tǒng)，將濾池反沖洗水及沉淀池排泥水進行污泥濃縮脫水處理；自然干化場是一種較簡便、采用廣泛的污泥脫水方法，依靠滲透、蒸發(fā)與撇除等三種方式脫除水分，對排泥次數少，場地氣候條件好，用地有保證的凈水廠來講，在維護管理和經濟上都是非常有利的一種污泥處理方式，自然干化不足之處是運行效果受氣候因素影響較大，占地面積大，對周圍環(huán)境影響大，衛(wèi)生條件較差，容易對水環(huán)境造成二次污染等，而機械設備脫水占地面積小，自動化程度高，衛(wèi)生條件好，運行效果穩(wěn)定，近年來越來越受到用戶的關注；水廠排泥水處理工藝及系統(tǒng)組成有多種形式，針對濾池反沖廢水和沉淀池排泥水主要有合并處理工藝和分別處理工藝兩種，分別處理雖然可以減少污泥處理量，節(jié)約水資源費用，但目前最新研究成果表明，濾池反沖廢水中可能會含有三致物質，隨著飲用水新標準的出臺，對水質要求越來越高，因此，本發(fā)明采用沉淀池排泥水和濾池反沖洗廢水合并處理工藝；自來水廠沉淀池的排泥水含固率一般僅為0. 2 1. 0%，需經濃縮后縮小污泥體積， 再將濃縮后的污泥送往后續(xù)工藝進行污泥脫水，通常要求濃縮污泥的含固率達到3%以上， 以滿足污泥脫水機械高效率地進行污泥脫水的需要，常用的污泥濃縮、脫水方式有重力濃縮、機械脫水和機械濃縮、機械脫水兩種，重力濃縮其本質上是一種沉淀工藝，屬于壓縮沉淀，濃縮前由于污泥濃度較高，顆粒之間彼此接觸支撐，濃縮開始后，在上層顆粒的重力作用下，下層顆粒間隙中的水被擠出界面，顆粒之間相互擁擠得更加緊密，通過這種擁擠和壓縮過程，污泥濃度進一步提高，從而實現(xiàn)污泥濃縮，重力濃縮、機械脫水方式的優(yōu)點是濃縮池大大減少了需脫水污泥的體積，有效減少脫水機數量，設備投資大大節(jié)省，降低電耗，脫水污泥濃度較均勻，使脫水機運行穩(wěn)定，其缺點是需建濃縮池，土建費用較高，占地面積較大，而機械濃縮、機械脫水方式恰好相反，可取消濃縮池，節(jié)省占地面積，減少土建費用，但由于需脫水污泥量大，濃度低且不均勻，致使?jié)饪s脫水設備處理能力下降，數量增多，因而設備費用大大提高，電耗增大，且泥餅含固率不穩(wěn)定，綜上所述，重力濃縮、機械脫水方式技術上優(yōu)于機械濃縮、機械脫水方式，重力濃縮、機械脫水方式土建費用較高，但設備費用較低，總費用低于機械濃縮、機械脫水方式，雖然重力濃縮增大了占地面積，但采用高密度濃縮池來提高濃縮池有效沉淀面積，節(jié)約了用地，不需要額外征地，因此，本發(fā)明采用重力濃縮、機械脫水方式，對污泥進行濃縮脫水處理。 5.深度處理選擇隨著水源污染的日益嚴重，為了克服常規(guī)處理工藝的不足，滿足不斷提高的飲用水水質標準要求，在常規(guī)處理工藝的基礎上，再進行深度凈化已成為自來水廠的選擇之一；活性炭技術能有效解決水中有機污染和臭味等問題，從而提高飲用水化學和微生物安全性，目前它已作為自來水深度凈化的一個重要途徑；活性炭濾池與普通的濾池的不同之處主要是濾料采用的是活性炭，活性炭是一種經過氣化(碳化、活化)，造成發(fā)達空隙的、以碳作骨架結構的黑色固體物質，活性炭的發(fā)達空隙、導致其出現(xiàn)很大的表面積，具有良好的吸附特性，活性炭的吸附作用是指水中污染物質在活性炭表面富集或濃縮的過程，其產生吸附的原因是由于分子間和分子內鍵與鍵之間存在作用力(即吸附力)，這種力是物質聚集狀態(tài)中分子間存在著的一種較弱的相互作用力；在水處理中，影響活性炭吸附的主要因素有溶質在水中的溶解度、締合、離子化，水堆界面上配位的影響，活性炭對溶質的引力，活性炭對水的引力，各溶質在界面上的競爭吸附，各溶質間的相互作用、共吸附等等；活性炭能去除原水中的部分有機微污染物，常見的去除有機物有腐殖酸、異臭、 色度、農藥、烴類有機物、有機氯化物、洗滌劑等；此外，活性炭具有對致突變物質及氯化致突變物前驅物有很好的吸附能力，可進一步降低出水的致突變活性；不僅如此，活性炭也能去除水中部分無機污染物，如重金屬、余氯、氰化物、放射性物質、氨氮等；本發(fā)明針對廢黃河水質特點，選擇上向流活性炭吸附處理；活性炭濾池的主要設計參數有接觸時間、濾層厚度和濾速；活性炭層的接觸時間與處理水質有關，原水中有機物濃度高，接觸時間越長活性炭的吸附效果越好；為保證出水水質，本發(fā)明空床接觸時間采用15min較多；另外， 活性炭濾層越厚，相同濾速時，去除效果越好；但運行成本與投資也越大，炭層厚度取決于原水性質(主要是有機物種類、數量)、濾速、活性炭質量、沖洗方法等；生物活性炭吸附池采用上向流濾池形式，設計濾速為12m/h，炭床厚度2. 5m,粒徑d=0. 3 0. 6mm,不均勻系數 K=L 35，礫石粒徑D=2 4、4 8、8 16mm，礫石支承層厚度0. 45m,活性炭吸附池反沖洗采用氣沖洗，氣沖洗強度60m3/h. m2，沖洗程序為先停止進水、降低水位至設定標高、停止出水、氣沖:3min、停氣沖、打開進水閥及廢水排放閥、排放沖洗廢水、重新進水、排放初濾水、 出水；砂濾池設計濾速為7. 6m/h，石英砂濾層厚度1. 2m，粒徑d=0. 5 1. 0mm，不均勻系數 K=L 4，礫石粒徑D=2 4、4 8、8 16mm，礫石支承層厚度0. 45m,砂濾池反沖洗采用三種方式，分別為單氣反沖，強度60m3/h.m2 ；氣水反沖，氣60m3/h.m2，水10m3/h. m2 ；單獨水沖， 大水量60m3/h. m2，小水量10m3/h. m2 ；沖洗程序為先停止進水、停止出水、氣沖3min、氣水 (小水量同時沖)2min、停氣沖、水沖(小水量)Imin、水沖(大水量)ImindKW (小水量)Imin、 排水、重新進水、初濾水排放、出水。 6.深度處理前的臭氧處理選擇活性炭過濾前投加臭氧，投加臭氧的作用是殺死細菌、去除病毒、氧化水中有機物(如苯酚、洗滌劑、農藥)和生物難降解有機物、將COD轉化為B0D、氧化分解螯合物等，其是利用臭氧的強氧化作用改變大分子有機物的性質和結構， 以利于活性炭微孔的吸附，并保證濾床中細菌所需的溶解氧，臭氧與活性炭過濾聯(lián)用，增加活性炭的生物作用，延長活性炭再生周期，如果在流入濾床的水中提供充足的溶解氧，則可使細菌的濃度增加10 100倍，這種情況下，活性炭的使用壽命可以延長5倍以上。
權利要求
1.微污染水源優(yōu)化組合的處理方法，其特征在于該處理方法包括以下步驟 預處理水源水經取水泵房進入預臭氧接觸池進行預處理； 機械混合臭氧預處理后的水在混合池中加礬進行機械混合處理； 折板絮凝機械混合后的水在絮凝反應池中進行折板式絮凝反應； 平流沉淀折板絮凝后的水在平流式沉淀池中進行平流沉淀； 臭氧處理平流沉淀后的水進一步在臭氧接觸池中進行臭氧處理； 碳濾和砂濾臭氧處理后的水先在組合濾池中依上向流方式進行生物活性碳過濾，隨后再在組合濾池中進行砂濾；消毒碳濾和砂濾后的水加氯消毒；儲存碳濾和砂濾后的水在清水池中儲存，由送水泵房送入城市管網； 泥水處理折板絮凝和砂濾后的泥水排入調節(jié)池，再進入污泥濃縮池濃縮，濃縮后的污泥由儲泥池儲存，最后經脫水機房脫水成泥餅后外運。
全文摘要
本發(fā)明公開微污染水源優(yōu)化組合的處理方法，該處理方法是水源水經取水泵房進入預臭氧接觸池進行預處理；臭氧預處理后的水在混合池中加礬進行機械混合處理；機械混合后的水在絮凝反應池中進行折板式絮凝反應；折板絮凝后的水在平流式沉淀池中進行平流沉淀；平流沉淀后的水進一步在臭氧接觸池中進行臭氧處理；臭氧處理后的水先在組合濾池中依上向流方式進行生物活性碳過濾，隨后再在組合濾池中進行砂濾；碳濾和砂濾后的水經加氯消毒進入清水池儲存，由送水泵房送入城市管網；本發(fā)明根據微污染水源水質和供水水質要求，對常用的預處理、常規(guī)處理和深度處理工藝進行優(yōu)化組合，以提高供水質量，保障居民用水安全。
文檔編號C02F9/14GK102276111SQ20111015182
公開日2011年12月14日 申請日期2011年6月8日 優(yōu)先權日2011年6月8日
發(fā)明者劉文君, 夏汀, 孫瑞林, 沈巍, 費相琴, 韓立能 申請人:淮安自來水有限公司