CN101696061A - 一种城市暴雨径流的深度处理组合工艺 - Google Patents

Abstract

本发明一种城市暴雨径流深度处理组合工艺，包括：即雨水处理和反冲排污，雨水处理过程为：增压水泵将收集于雨水原水箱中的雨水经过增压输送依次进入石英砂过滤器、活性炭过滤器、PP滤芯、超滤膜组件，处理好的雨水储存在产水水箱；反冲排污过程为：对石英砂过滤器、活性炭过滤器进行冲洗时，活性炭过滤器与PP滤芯之间的阀门关闭，石英砂过滤器和活性炭过滤器顶部的排污阀门开；经加压的雨水原水高速先后经过石英砂过滤器、活性炭过滤器，利用高压水流的冲力将吸附于滤料表面的杂质冲洗掉；超滤膜的反冲洗——电磁阀I、电磁阀II打开，电磁阀III关闭，输送泵将产水水箱中的水输送至超滤膜组件，水从超滤膜外膜压入超滤膜内膜，最后从反冲排污管路排出。

Description

一种城市暴雨径流的深度处理组合工艺

技术领域

本发明涉及一种城市暴雨径流的深度处理组合工艺，尤其涉及一种城市暴雨径流深度处理以及淡水资源回收利用的组合工艺。属于环境工程和废水处理工程领域。

背景技术

随着我国的经济发展，环境问题日益突出，尤其是城市水资源的匮乏和水环境的污染日趋严重。伴随着城市化的进程加快，产生了一系列的水环境问题。一方面，城市化进程使得不透水地面增加，城市的暴雨径流产生的洪涝灾害不可忽视。另一方面，由于城市地表大部分为不透水面，降雨尤其是暴雨落到地面后迅速形成径流，冲刷并挟带地表污染物形成暴雨径流污染。城市降雨径流中含有各种营养物质、有毒物质、油脂类物质等多种污染物。这些污染物随径流进人江河湖泊，造成了水体污染，据统计，城市中受纳水体中BOD年负荷的40％-80％一来自雨洪产生的径流(即面污染)。此外，城市的淡水资源匿乏，迫切需要寻找新的供水水源。我国人均谁资源量只有世界平均水平的1/4，而且时空分布极不均匀。雨水资源作为轻度污染的水源，可以经过初步处理可用于生活用水和工业用水，因而增加城市水资源的可利用量，避免其灾害，是节水型城市建设的有效措施，城市雨水的处理利用是一种开源节流综合性技术，而且有利于改善城市生态环境，因此，雨水的回收利用也是国内外环保领域的研究热点之一。

城市雨水回用技术多数是将雨水就地回收，经过简单过滤处理，作为中水使用，一般用于卫生间用水和小区绿化用水。到目前为止，国内外已有几十项雨水资源化的工艺专利，这些工艺大多是对雨水进行简单过滤和生物处理，处理后的雨水小区绿化使用，具有适应范围广、成本较低的优点。例如申请号为200510025927.1，名称为一种雨水回收系统，公开号为CN1865609的发明专利，它由集水槽、过滤器、排水管和过滤水排出口构成，在集水槽的排出口的下方设置有对应的过滤器，通过过滤器将雨水中的树叶等杂质分离出来，然后直接回收利用，装置成本低，使用方便。又如申请号为200510026072.4，名称为一种雨水过滤装置，公开号为CN1865611的发明专利，它由中部直径大、两端部直径小的管状体构成，所述的下端部的内壁与中部的内壁之间通过一个向内突出的截水台连接，在所述的截水台处设置有一个过滤水排出口。它采用简单的雨水过滤装置将雨水中的树叶等杂质分离出来，实现了雨水的一次过滤，保证了雨水的清洁。然而仅仅采用过滤的方法只能出去雨水中较大的杂物如枯枝落叶等，对于雨水中的SS、BOD、重金属等不能去除，尤其在污染比较重的城市，简单的过滤处理显然不能满足使用水质的要求。此外，也有一些发明专利根据城市雨水的水质特点，对其进行选择性处理，降低处理成本。例如申请号为200310116293.1，名称为直接利用屋面雨水供生活用的方法及装置，公开号为CN1544766的发明专利，它先把刚下雨时形成的含杂质较多的雨水排放掉，然后把较纯净的雨水流入水箱储存，作为绿地用水和冲厕用水，具有低成本的优点。从理论上来讲，对雨水进行分类处理可以降低处理的成本，但实际上，很难判断一场降雨在哪个时刻水质开始变好，因此，实际操作意义有限。

利用沉淀池进行雨水处理也是雨水回用的一个方向。例如申请号为200510026466.X，名称为一种台阶式雨水净化器，公开号为CN1872720的发明专利，它通过阶梯式的沉降槽将雨水比重大于水和小于水的杂物分别逐步去除，保证清洁的雨水流入储水容器中，具有去除污染物较为彻底的优点。又如申请号为200710046108.4，名称为一种雨水收集处理机，公开号为CN101392543的发明专利，它本发明利用顺序设置的初雨池、第一沉淀池和第二沉淀池过滤雨水，利用斜向过滤网和过滤器分离杂物，有效避免了污染，具有低成本的优点。沉淀池处理雨水的成本较低，对SS的去除效果较好，但是沉淀池占地面积较大，在用地紧张的城市，沉淀池的合理布局有很大难度。

利用土壤的自净能力进行雨水的处理也是雨水回用的重要方式。例如申请号为03144378.8，名称为雨水地下水资源化的淡水供应方法，公开号为CN1528989的发明专利，它选择一块蓄水地区，在此面积上打1眼-1亿眼注水井，在注水井的入水口处连接过滤装置，下雨时将雨水经过简单过滤后直接注入到注水井中，汇集成地下水层，利用雨水补充地下水，再将地下水经过深度处理作为饮用水用，降低了饮用水的成本，同时节约了水资源。又如申请号为200410013324.5，名称为一种新型的小区雨水处理利用方法，公开号为CN1594142的发明专利，它先把屋面雨水通过简单过滤，然后通过潜水泵用喷灌系统抽取雨水进入绿地，利用易渗滤构造层含水，同时利用植物根系的吸收和土壤中微生物的分解作用去除污染物，直到进入沉淀/储水双井的雨水全部被处理，洁净后的雨水通过渗滤补充包气带中土壤水。利用储水井连接的喷灌系统，抽取包气带中土壤水对绿地进行养护或其它方式回用，具有充分利用雨水资源、降低污水处理负荷的优点。利用土壤的吸附、自净能力对雨水进行水质处理得到较好的水质，而且可将其布局于小区绿地之下，操作的可行性好，但是，城市雨水的成分非常复杂，除了SS、BOD等常规污染物外，还含有病原菌和重金属等有毒污染物，随着雨水处理过程的进行，这些有毒污染物会在土壤中大量富集，造成土壤的污染，甚至污染地下水，而对土壤和地下水重金属污染进行治理难度更大。

由此可见仅用简单的过滤很难达到市政绿化等用水的标准，而根据雨水的水质变化特点进行分段处理缺乏可操作性，利用沉淀池在进行实际布局时难度较大，而利用土壤的自净能力(过滤、吸附和微生物作用)进行雨水的处理时容易造成有毒有害物质对土壤和地下水的污染。有关研究表明雨水中的SS与其它各类污染物有很高的相关关系，而雨水在前期的SS浓度较高，可以通过过滤和吸附相结合出去雨水中的各类悬浮物，然后再对雨水进行深度处理，即可达到饮用水的水质标准，这对于城市雨水的回收利用、降低城市污水的处理负荷、减小城市污水管网的压力、缓解城市的水资源压力，等等，都具有及其重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种城市暴雨径流深度处理组合工艺，以针对当前城市雨水回收利用工艺出水水质较差，不利于城市水环境的保护，不利于雨水资源回收利用的现状，提供一种更为彻底的、把雨水资源处理回收为饮用水资源的的城市暴雨径流处理组合工艺。

本发明一种城市暴雨径流深度处理组合工艺，其主要是通过对城市降雨过程中产生的暴雨径流进行石英砂和活性炭过滤吸附，再进行PP(聚丙烯)滤膜和超滤的深度过滤处理，使该组合工艺能够获得较现有组合工艺更高的SS(悬浮固体)、细菌、重金属等去除效率，从而实现雨水资源最大限度回收利用。其具体技术方案为：

该工艺具体包括两部分：即雨水处理和反冲排污，

所述的雨水处理过程为：利用增压水泵将收集于雨水原水箱1中的雨水经过增压输送依次进入石英砂过滤器2(石英砂过滤器是普通快滤设备，用于去除暴雨径流中的悬浮物，含有悬浮物颗粒的水流过滤料层时，滤料缝隙对悬浮物起筛滤作用使悬浮物易于吸附在滤料表面)、活性炭过滤器3(活性炭过滤器用于吸附雨水中的常规手段难以去除的游离性余氯、部分微生物和臭味、色度、重金属、胶体及其它一些有机污染物)、PP滤芯4(PP滤芯用于深度过滤，去除雨水中的大分子物质)、超滤膜组件5，最后，处理好的雨水储存在产水水箱6中。

其中，所述的超滤膜组件是将超滤膜置于一个封闭的圆筒中。超滤膜微孔可达0.01微米以下，能有效地去除水中的微粒、胶体、细菌，使雨水最终达到饮用水标准。

所述的反冲排污过程，具体包括石英砂过滤器2、活性炭过滤器3的反冲洗和超滤膜的反冲洗。

其中，石英砂过滤器2、活性炭过滤器3的冲洗——进行冲洗时，活性炭过滤器与PP滤芯之间的阀门关闭，石英砂过滤器和活性炭过滤器顶部的排污阀门开；经过加压的雨水原水高速先后经过石英砂过滤器、活性炭过滤器，利用高压水流的冲力将吸附于滤料表面的杂质冲洗掉，冲洗掉的杂质和雨水一起经过排污管路排出。

其中，超滤膜的反冲洗——对超滤膜进行反冲洗时，电磁阀I、电磁阀II打开，电磁阀III关闭，输送泵将产水水箱6中的水输送至超滤膜组件，水从超滤膜外膜压入超滤膜内膜，最后从反冲排污管路排出，完成反冲洗过程。

本发明可以不区别降雨不同时期的水质差异，全部处理降雨过程所收集的城市暴雨径流，在“源”上降低了城市污水管网的处理负担。另外，对城市暴雨径流进行过滤、吸附和超滤相结合的工艺进行深度处理，使得工艺的出水达到饮用水水质标准，充分实现了城市暴雨径流的水资源化。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

(1)去除效率高。本发明采用过滤、吸附和超滤相结合的工艺，充分发挥三种技术各自的优势，从而保证工艺出水达到饮用水水质标准。

(2)充分实现了城市暴雨径流的资源化，有利于节水型社会建设，缓解我国水资源紧缺的现状。

(3)可直接将处理后雨水并入小区自来水管网，有实际的经济价值。

附图说明

附图1为本发明城市暴雨径流处理系统工艺流程图。

1雨水原水箱    2石英砂过滤器    3活性炭过滤器

4PP滤芯        5超滤膜组件      6产水水箱

——手动阀

——单向阀

开

——电动阀

具体实施方式

以下详细说明本发明的工作原理和实施方式：

本发明所述的城市暴雨径流的深度处理组合工艺，充分城市暴雨径流的污染物特征，通过过滤吸附等过程，较为彻底地去除雨水冲刷过程中所带来的各类污染物，最后达到饮用水标准，最大限度地回收利用雨水资源。

本发明的工艺流程如附图1所示，雨水形成径流后汇入小区的雨水井内，通过水泵将雨水抽入雨水原水箱1，然后经过增压泵加压进入石英砂过滤器2，石英砂过滤器是普通快滤设备，用于去除暴雨径流中的悬浮物，含有悬浮物颗粒的水流过滤料层时，滤料缝隙对悬浮物起筛滤作用使悬浮物易于吸附在滤料表面；然后雨水进入活性炭过滤器3，活性炭过滤器用于吸附雨水中的常规手段难以去除的游离性余氯、部分微生物和臭味、色度、重金属、胶体及其它一些有机污染物；接着雨水进入PP滤芯4，PP滤芯用于深度过滤，去除雨水中的大分子物质；最后进入超滤膜组件5，进行最后的处理；所述的超滤膜组件5是将超滤膜置于一个封闭的圆筒中，超滤膜微孔可达0.01微米以下，能有效地去除水中的微粒、胶体、细菌，使雨水最终达到饮用水标准。最后，处理好的雨水储存在产水水箱6中。

处理过程的各组件通过反冲排污实现再生。对于石英砂过滤器，随着过滤的进行，滤料在截留了一定量的污物后会在表层形成滤膜，随时间推移过滤器的前后压差将会很快升高，直至失效。此时需要利用加压的雨水原水对滤料进行冲洗，使过滤器内石英砂悬浮松动，从而使粘附于石英砂表面的截留物剥离并被水流带走，恢复过滤功能。石英砂过滤器2、活性炭过滤器3的冲洗——进行冲洗时，活性炭过滤器与PP滤芯之间的阀门关闭，石英砂过滤器和活性炭过滤器顶部的排污阀门开；经过加压的雨水原水高速先后经过石英砂过滤器、活性炭过滤器，利用高压水流的冲力将吸附于滤料表面的杂质冲洗掉，冲洗掉的杂质和雨水一起经过排污管路排出。活性碳的再生活化通常采用热力再生法，即将活性碳在500～1000℃的高温条件下，使吸附在活性碳表面的有机物分解为二氧化碳和水；也可采用高压蒸汽吹洗或用氢氧化钠溶液浸泡再生，回收率约为80％-94％。该热力再生法及高压蒸汽吹洗或用氢氧化钠溶液浸泡再生为公知技术，故此处不再赘述。

超滤膜组件要适时通过反冲洗进行维护，去除堵塞在滤孔的污染物，以保证处理工艺的顺利运行。对超滤膜进行反冲洗时，电磁阀I、电磁阀II打开，电磁阀III关闭，输送泵将产水水箱6中的水输送至超滤膜组件，水从超滤膜外膜压入超滤膜内膜，最后从反冲排污管路排出，完成反冲洗过程。

实施例1

某次北京市降雨，在小区雨水井内收集汇流的雨水，雨水经过城市暴雨径流的深度处理组合工艺进行处理，工艺流程为：雨水原水箱→石英砂过滤器→活性炭过滤器→PP滤芯→超滤膜组件→产水水箱，工艺各项出水指标如表1所示。

表1某次降雨雨水径流经本发明工艺处理前后的典型指标值

	CODCr(mg/L)	TN(mg/L)	TP(mg/L)	SS(mg/L)	pH
						进水水质	1262.3	6.2	0.37	862	6.7
本发明工艺出水	1.1	0.01	0.07	0	8.2

Claims (1)

1.一种城市暴雨径流深度处理组合工艺，特征在于：该工艺具体包括两部分：即雨水处理和反冲排污，

所述的雨水处理过程为：利用增压水泵将收集于雨水原水箱中的雨水经过增压输送依次进入石英砂过滤器、活性炭过滤器、PP滤芯、超滤膜组件，最后，处理好的雨水储存在产水水箱中；

所述的反冲排污过程，具体包括石英砂过滤器、活性炭过滤器的反冲洗和超滤膜的反冲洗：

其中，石英砂过滤器、活性炭过滤器的冲洗——进行冲洗时，活性炭过滤器与PP滤芯之间的阀门关闭，石英砂过滤器和活性炭过滤器顶部的排污阀门开；经过加压的雨水原水高速先后经过石英砂过滤器、活性炭过滤器，利用高压水流的冲力将吸附于滤料表面的杂质冲洗掉，冲洗掉的杂质和雨水一起经过排污管路排出；

其中，超滤膜的反冲洗——对超滤膜进行反冲洗时，电磁阀I、电磁阀II打开，电磁阀III关闭，输送泵将产水水箱中的水输送至超滤膜组件，水从超滤膜外膜压入超滤膜内膜，最后从反冲排污管路排出，完成反冲洗过程。

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