CN101481192A - 一种微污染水源水的净化工艺及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微污染水源水的净化工艺及设备，本发明的工艺步骤包括：①原水通过铁或铁－铜填料层；②经过步骤①处理的水向上流经沸石层，同时曝气，气水同向流；③经过步骤②处理的水向上流经炭层，同时曝气，气水同向流。设备由至少前后三个隔室组成：铁池、生物沸石池和炭池。铁池置于前面，内置铁或铁－铜填料层；生物沸石池置于中间，内有沸石填料层；炭池置于后部，内有炭填料层。本发明采用内电解的方法，在分解原水中的难降解有机物和农药等的同时产生絮凝剂铁离子，同时结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。具有处理效率高、运行成本低、出水水质好等优点，可广泛应用于微污染水源水等的净化处理。

Description

一种微污染水源水的净化工艺及设备

技术领域  本发明涉及一种水净化工艺，特别是关于一种将微污染的饮用水水源水如江、河、库、湖泊、池塘、地下水等进行净化，以达到饮用水水质或符合自来水厂原水要求的净化工艺。也可用于富营养化水体例如湖泊、农村池塘等的治理。

背景技术  我国水污染十分严重，许多饮用水水源均受到不同程度的污染，传统的絮凝一沉淀一过滤一加氯消毒的净水工艺难以达到饮用水水质的要求，严重威胁到人民群众的身体健康。特别在农村地区，化肥、农药的过量使用以及生活污水的大量随意排放等引起广泛的面源污染，水源普遍受到污染，饮用水安全保障问题已成为一个突出的问题。

目前研究的微污染水源水处理技术主要有强化混凝、化学氧化、生物法和膜过滤等。强化混凝、化学氧化技术需要持续投药，运行成本高；一般的生物法处理效率不佳；膜过滤技术投资大、耗能大等。以生物活性炭为中心的深度处理技术是各国用来提高饮用水水质的最主要技术之一。在去除原水中的微量持久性有机物，降低出水中溶解性有机物浓度，提高后续消毒功能，改善感官指标等方面有着极好的效果。然而生物活性炭价格较贵，另外存在再生的问题。臭氧-生物活性炭在国外已广泛应用。运行结果表明，有机物的去除能力比原有系统增加约10倍；活性炭的运行寿命增加约6倍，因而降低了生物活性炭的相对造价。然而臭氧的制取成本很高。急需价廉、性能可靠、操作简便且管理简单的解决方法。

发明内容  针对上述问题，本发明的目的是克服现有技术的不足、提供一种将微污染的饮用水水源水如江、河、库、湖泊、池塘、地下水等进行净化，以达到饮用水水质或符合自来水厂原水要求的净化工艺。该方法工艺路线简单，价廉，性能可靠，操作简便且管理简单。

为实现以上目的，本发明采用以下设计：一种微污染水源水的净化工艺及设备，其特征在于，它至少包括以下工艺步骤：

①原水通过铁或铁-铜填料层，在内电解的作用下分解原水中的有机污染物及农药等有害物质，同时产生Fe²⁺离子，与原水中的磷酸根离子结合生成磷酸亚铁沉淀得以部分除磷；

②经过步骤①处理的水向上流经沸石层，同时曝气，气水同向流。在曝气作用下，Fe²⁺离子转变为Fe³⁺离子，进而再与水中的磷酸根离子结合生成磷酸铁沉淀得以部分除磷，同时得以生成氢氧化铁等絮状沉淀，对水中的胶体污染物具有絮凝沉降作用，并在沸石的交换吸附以及生物再生作用下对水中的氨氮等具有良好的去除作用；

③经过步骤②处理的水向上流经炭层，同时曝气，气水同向流，以进一步去除水中的有机物等，使出水更清澈透明。

上述工艺步骤还可以包括以下步骤，即将步骤③处理的水加入氯、臭氧或二氧化氯等消毒。

本发明由于采用以上工艺设计，其具有以下优点：

1.原水通过铁或铁-铜填料层，在内电解的作用下分解原水中的难降解有机污染物及农药等有害物质，生成易降解和无毒的短分子链有机物，在后续的生物沸石层和生物炭层的作用下得到充分去除，从而保证了原水中有机物能得到充分去除；

2.同时产生的Fe²⁺离子在后续的生物沸石层和生物炭层转化生成Fe³⁺离子，生成氢氧化铁等絮状沉淀，对水中的悬浮物和胶体污染物具有絮凝沉降作用，进一步提高了出水水质；

3.产生的Fe²⁺离子和在后续的生物沸石层和生物炭层转化生成的Fe³⁺离子，与原水中的磷酸根离子结合生成磷酸亚铁和磷酸铁沉淀，水中的磷得以有效去除；

4.生物沸石层和生物炭层通过过滤等作用对水中过量的铁进行去除，保证出水铁低于允许值；

5.生物沸石对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.生物炭层进一步吸附去除水中的悬浮物和有机物等，使出水更清澈透明。

本发明采用内电解的方法，在分解原水中的难降解有机物和农药等的同时产生絮凝剂Fe²⁺等离子，同时结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。具有处理效率高、运行成本低、出水水质好等优点。

附图说明  图1是本发明工艺流程示意图，其中①步骤一、②步骤二、③步骤三；

图2是本发明工艺设备示意图，其中(1)铁池、(2)进水管、(3)铁或铁-铜填料层、(4)沸石填料层、(5)生物沸石池、(6)炭池、(7)炭填料层、(8)出水管、(9)排空管。

具体实施方式  以下结合附图说明和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述：

原水由泵经进水管(2)抽提至铁池(1)，向上流经铁或铁-铜填料层(3)。铁填料层由铁屑等组成，铁-铜填料层(3)由铁屑、铜丝等类似物质组成。在水溶液中，铁与铜或铁中含有的炭组成无数微小原电池，产生内电解作用。电极反应所产生的新生态[H]，能与溶液中许多组分发生氧化还原反应，断裂大分子链。微电池中阳极产生新生态Fe²⁺，具有比FeSO₄更强的吸附和絮凝作用，可起到强化混凝作用。其作用机理主要包括电化学作用、絮凝作用、过滤吸附作用及电泳作用。同时生成的Fe²⁺与水中的磷酸根反应生成沉淀，起到部分除磷作用。

水流入生物沸石池(5)，向上流经沸石填料层(4)。在此池中进行曝气，水气同向流。在曝气条件下，流入水中较多的Fe²⁺生成Fe³⁺，一部分进而生成Fe(OH)₃等絮状沉淀，起到絮凝沉降作用，对水中的悬浮物和胶体污染物均有较好的去除作用；还有一部分Fe³⁺与水中的磷酸根离子反应生成磷酸铁等沉淀，与水分离，从而去除水中的磷。沸石具有对氨氮的良好吸附能力，并在长期运行后能在表面上形成生物膜，此生物膜能将吸附的氨氮转化为硝态氮，在此过程中沸石得到解吸附，吸附能力得以再生；同时有效去除水中有机物。

水再进入炭池(6)，向上流经炭填料层(7)。在此池中进行曝气，水气同向流。剩余的Fe²⁺继续生成Fe³⁺，继续起到絮凝沉降和除磷作用。炭具有多孔结构，能吸附水中剩余的有机污染物，并通过附着其上的生物膜的分解作用最终降解为CO₂和H₂O，同时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。

Claims (4)

1.一种微污染水源水的净化工艺，其特征在于，它至少包括以下工艺步骤：

①原水通过铁或铁-铜填料层；

②经过步骤①处理的水流经沸石层，同时曝气，气水同向流；

③经过步骤②处理的水流经炭层，同时曝气，气水同向流。

2.如权利1所述的微污染水源水的净化工艺，其特征在于，步骤①所述的铁填料层包括铁金属，铁-铜填料层至少包括铁、铜两种金属，铁指以铁为主要化学成份、具有以下形状或类似形状的材料：铁屑、铁粒、铁渣、铁丝等；铜指铜片、铜丝、铜屑以及具有类似形状的镀铜制品等。

3.如权利1所述的微污染水源水的净化工艺，其特征在于，步骤③所述的炭填料层由炭或活性炭为载体的材料组成。

4.一种微污染水源水的净化设备，其特征在于至少包括三个隔室：铁池(1)、生物沸石池(5)和炭池(6)。铁池(1)置于前面，内置铁或铁-铜填料层(3)；生物沸石池(5)置于中间，内有沸石填料层(4)；炭池(6)置于后部，内有生物炭填料层(7)。

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