CN101948153A - 一种高藻水源水的超声波-紫外线耦合预处理装置 - Google Patents

一种高藻水源水的超声波-紫外线耦合预处理装置 Download PDF

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刘成
陈卫
盛誉
李磊
曹喆
王嫚
陈彬
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Abstract

本发明公开了一种高藻水源水的超声波-紫外线耦合预处理装置，包括设有超声波换能器的超声波发生装置、紫外灯管和反应箱体，所述反应箱体为密闭型长方体，不能在反应箱体内出现空隙，死角等，在反应箱体上设有进水口和出水口，所述超声波换能器均匀设置在反应箱体的侧面上，所述紫外灯管与反应箱体左右侧面平行地跨接在反应箱体前后两个侧面上。本发明提供的一种高藻水源水的超声波-紫外线耦合预处理装置，针对高藻期水源水质特征及单独超声处理可能存在的问题，将超声波和紫外灭活藻类的机理有机结合，充分发挥超声处理、紫外线处理对藻类的协同灭活机理，降低了超声反应装置的水力停留时间，改善了原水中藻类的灭活效率。

Description

一种高藻水源水的超声波-紫外线耦合预处理装置
技术领域
本发明涉及饮用水处理装置，尤其涉及一种用于强化高藻水源水中藻类去除效果的预处理装置。
背景技术
饮用水源的富营养化已经成为目前部分国内制水企业所必需面对的难题之一，而水源富营养化最直接的后果是部分时期的藻类疯长，严重影响饮用水处理工艺的正常运行及其出水水质。目前针对高藻水源水的处理多为通过投加预氧化剂来部分灭活藻类微生物来改善后续混凝工艺的效果，这在一定阶段发挥了积极的作用。但后期研究发现，各种预氧化剂均会在不同程度的导致藻类细胞内容物的释放，致使出水水质难以满足要求。粉末活性炭吸附预处理作为应对藻类生长过程中释放的各类主要代谢产物(微囊藻毒素、土臭素、二甲基异冰片等)的有效技术之一广受关注，但其助凝效果有限，同样难以满足高藻水处理的要求，需与其它工艺组合使用。
超声波处理技术广受关注，近期被引入到高藻水处理中，并在实验研究过程中取得一定的强化除藻效果。但是在实际工程中尚未有实际应用的案例，原因除了超声装置本身的问题外，超声技术效果的不稳定及超声条件难以有效应对水源水质条件的改变也是重要的原因。此外，过度的超声会导致的藻类细胞物质的释放并可能会对混凝过程产生负的影响。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种高藻水源水的预处理装置，利用超声波与紫外线的共同作用，降低藻类的活性，强化混凝效果，改善对高藻水源水的处理效果。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种高藻水源水的超声波-紫外线耦合预处理装置，包括设有超声波换能器的超声波发生装置、紫外灯管和反应箱体，所述反应箱体为密闭型长方体，不能在反应箱体内出现空隙，死角等，在反应箱体上设有进水口和出水口，所述超声波换能器均匀设置在反应箱体的侧面上，所述紫外灯管与反应箱体左右侧面平行地跨接在反应箱体前后两个侧面上。
反应箱体设计成密闭型长方体结构简单，并且能够方便安装紫外灯管。
所述进水口与出水口的设置需要保证所述预处理装置在使用过程中始终处于满水状态，避免气体进入，在反应箱体内产生其他的反应。如将连接进水口的进水管的水位和连接出水口的出水管的水位均设置成高于反应箱体上侧面的高度。
所述反应箱体上下侧面优选位置水平，且反应箱体左右两侧面间距大于反应箱体前后两侧面距离，反应箱体深度在1.0m以内。
根据反应箱体的深度不同，可以分别设置超声波换能器在反应箱体上的位置：当反应箱体的深度在0.5m以内时，超声波换能器均匀设置在反应箱体的下侧面上；当反应箱体的深度大于0.5m时，超声波换能器均匀设置在反应箱体相对的两个侧面上。这样的设计考虑是为了能够使反应箱体内的水充分且尽可能均匀地受到超声波的处理。
所述超声波换能器在反应箱体侧面上单位面积分布的功率优选在0.5w/cm2以上。
所述相邻紫外灯管的间距相等，这可以将紫外灯管按等边三角形位置分布设置。
所述相邻紫外灯管之间的间距在15cm以内。
所述紫外灯管的功率优选在40w以上。
由于紫外线和超声波的共同作用，被处理的高藻水源水在反应箱体内的停留时间相对较短，一般在10-15s内即可。
有益效果：本发明提供的一种高藻水源水的超声波-紫外线耦合预处理装置，针对高藻期水源水质特征及单独超声处理可能存在的处理效果不稳定、较易出现过度超声等状况，将超声波和紫外灭活藻类的机理有机结合，充分发挥超声处理、紫外线处理对藻类的协同灭活机理，降低了超声反应装置的水力停留时间，改善了原水中藻类的灭活效率，并在一定程度上降低原水中藻类在沉淀池、滤池池壁附着再繁殖的机率，充分降低了藻类的活性，强化了混凝效果，改善饮用水处理工艺对高藻水源水的处理效果，保障了工艺正常运行和出水水质；此外，由于超声作用可有效降低紫外灯石英套管表面的结垢，清除其表面的附着物质，能够提高紫外线的透射率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为不同预处理方法沉水后水浑浊度比较图；
图3为不同预处理方法沉后水藻类数目比较图；
图4为不同预处理方法滤后水溶解性微囊藻毒素含量比较图；
图5为不同预处理方法滤后水中致嗅物质浓度比较图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示为一种规模为3m3/h的高藻水源水的超声波-紫外线耦合预处理装置的结构示意图，水力停留时间为10s，该装置包括设有超声波换能器的超声波发生装置2、紫外灯管和反应箱体1。
所述反应箱体1为密闭型长方体，在反应箱体1上设有进水口和出水口，所述反应箱体1上下侧面位置水平，且反应箱体1左右两侧面间距(0.28m)大于反应箱体1前后两侧面距离(0.15m)，反应箱体1深度为0.20m。
所述超声波换能器均匀设置在反应箱体1的下侧面上，所述超声波换能器在反应箱体下1侧面上单位面积分布的功率在0.5w/cm2以上。
所述紫外灯管与反应箱体1左右侧面平行地跨接在反应箱体1前后两个侧面上，紫外灯管按等边三角形位置分布设置，相邻紫外灯管之间的间距在15cm以内，功率在40w以上。
采用本实施例中提供的高藻水源水的超声波-紫外线耦合预处理装置，以某城市水厂处于高藻期的水源水进水为实验原水进行试验，比较常规处理、单独超声处理和本发明提供的超声/紫外耦合处理的效果，确定该装置对藻类的灭活效能及饮用水处理工艺的运行改善效果。表1为实验原水的水质指标。
表1
Figure BSA00000263546900031
图2、图3、图4和图5为不同处理方法预处理后的水质指标比较图，由比较图可以看出，本发明提供的预处理装置的使用显著改善了藻类、浑浊度的去除效果，同时有效降低微囊藻毒素、致嗅物质的释放率，并且强化混凝效果更加稳定。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种高藻水源水的超声波-紫外线耦合预处理装置，其特征在于：所述预处理装置包括设有超声波换能器的超声波发生装置(2)、紫外灯管和反应箱体(1)，所述反应箱体(1)为密闭型长方体，在反应箱体(1)上设有进水口和出水口，所述超声波换能器均匀设置在反应箱体(1)的侧面上，所述紫外灯管与反应箱体(1)左右侧面平行地跨接在反应箱体(1)前后两个侧面上。
2.根据权利要求1所述的一种高藻水源水的超声波-紫外线耦合预处理装置，其特征在于：所述反应箱体(1)上下侧面位置水平，且反应箱体(1)左右两侧面间距大于反应箱体(1)前后两侧面距离，反应箱体(1)深度在1.0m以内。
3.根据权利要求2所述的一种高藻水源水的超声波-紫外线耦合预处理装置，其特征在于：当反应箱体(1)的深度在0.5m以内时，超声波换能器均匀设置在反应箱体(1)的下侧面上；当反应箱体(1)的深度大于0.5m时，超声波换能器均匀设置在反应箱体(1)相对的两个侧面上。
4.根据权利要求1或3所述的一种高藻水源水的超声波-紫外线耦合预处理装置，其特征在于：所述超声波换能器在反应箱体(1)侧面上单位面积分布的功率在0.5w/cm2以上。
5.根据权利要求1所述的一种高藻水源水的超声波-紫外线耦合预处理装置，其特征在于：所述相邻紫外灯管的间距相等。
6.根据权利要求5所述的一种高藻水源水的超声波-紫外线耦合预处理装置，其特征在于：所述相邻紫外灯管之间的间距在15cm以内。
7.根据权利要求1所述的一种高藻水源水的超声波-紫外线耦合预处理装置，其特征在于：所述紫外灯管的功率在40w以上。
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