CN101962251A

CN101962251A - 一种处理受污染水的粉末炭回流与炭砂滤池组合工艺

Info

Publication number: CN101962251A
Application number: CN 201010279120
Authority: CN
Inventors: 杨艳玲; 李星; 李圭白; 张岩; 陈娇; 李晓; 韩瑾
Original assignee: Beijing University of Technology; Harbin Institute of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology; Harbin Institute of Technology
Priority date: 2010-09-10
Filing date: 2010-09-10
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2030-09-10
Also published as: CN101962251B

Abstract

一种处理受污染水的粉末炭回流与炭砂滤池组合工艺属水处理领域，装置包括依次串联的混合池、絮凝池、沉淀池、炭/砂滤池；向待处理的原水中加入粉末活性炭及混凝剂，原水在混合池内与混凝剂混合；混合后的原水进入絮凝池进行絮凝反应，然后进入沉淀池进行固液分离，沉淀池沉淀下来的活性炭泥在贮泥室内浓缩，并通过回流泵回流至混合池或絮凝池；当同时投加助凝剂时回流至混合池，当不投加助凝剂时回流至絮凝池；沉后水进入炭砂滤池，炭/砂滤池上层装填颗粒活性炭，下层为石英砂。本发明采用粉末炭回流工艺，能够节省药剂50％以上；活性炭的物理吸附作用、生物降解作用以及强化混凝三者协同作用，炭/砂双层滤池内同时存在物理吸附和生物降解作用。

Description

一种处理受污染水的粉末炭回流与炭砂滤池组合工艺

技术领域

本发明属于水处理领域，特别涉及一种处理受污染水源水的短流程深度处理工艺，具体是一种处理受污染水的粉末炭回流与炭砂滤池组合工艺。

背景技术

目前我国大部分地区饮用水水源存在微污染问题，特别是在频繁爆发的水源水季节性和突发性污染事件中，微量有机物、氨氮和嗅味问题严重威胁了当地居民的生活饮用水卫生安全。我国新的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)已经于2007年7月1日颁布并实施，对有机物、氨氮特别是嗅味都提出了具体的要求。而传统的常规水处理工艺对微量有机物、氨氮和嗅味的去除效果有限，要达到新的饮用水卫生标准的要求存在一定困难。

面对原水微污染和突发性污染对常规工艺造成的严峻挑战，现有水厂的解决思路是拉长工艺流程，即在常规工艺前后增加预处理和深度处理，如增加预氧化以提高对有机物和消毒副产物的控制，增加生物预处理提高对氨氮和有机物的控制，增加臭氧活性炭深度处理以实现对有机物、氨氮、嗅味、消毒副产物和生物稳定性的控制，由此导致深度处理工艺的总流程越来越趋于复杂化。工艺流程过长，不仅占地面积大，增加工程造价，引起水厂基本投资和运行费用呈现大幅度的上升，也是导致水价不断攀升的因素，影响社会和谐稳定。另外，这种技术格局严重阻碍了我国大量中小型水厂的技术改造，加大了水厂运行管理的难度，影响了我国新的饮用水标准GB5479-2006的推行，也威胁了饮用水的水质安全性。

发明内容：

针对目前大多数水厂在处理微污染水源水及应对水源季节性污染和突发性水污染事件中存在的问题，本发明提供了一种成本低廉、改造简单、效果明显，有效去除微量有机物、氨氮和嗅味污染物的短流程深度处理工艺---粉末炭回流与炭砂滤池组合工艺。能够在不改变原有常规处理工艺的前提下，通过粉末炭回流和炭砂滤池的组合强化受污染水源水中有机污染物、氨氮及嗅味污染物的综合去除效果，从而使处理后水质满足我国新颁布的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)的水质要求，保障居民生活饮用水安全。为实现上述目的本发明所采用的技术方案是：

一种处理受污染水的粉末炭回流与炭砂滤池组合工艺，其特征在于，采用如下装置，该装置包括依次串联的混合池、絮凝池、沉淀池、炭/砂滤池；

按以下步骤进行的：

1)向待处理的原水中加入粉末活性炭及混凝剂，原水在混合池内与混凝剂进行快速混合，絮凝池的水力停留时间为15-20min，平均速度梯度G值控制20～50s^-1；

2)混合后的原水进入絮凝池进行絮凝反应，絮凝池内脱稳的胶体颗粒逐渐增长到可以重力沉降的尺寸，然后进入沉淀池进行固液分离，沉淀池沉淀下来的活性炭泥在贮泥室内浓缩，并通过回流泵回流至混合池或絮凝池；

沉淀池内炭泥连续流入贮泥池进行浓缩，回流泵把浓缩后含固率≥3％的炭泥回流，通过延长粉末炭在系统内的停留时间，使之形成以粉末炭为载体的生物炭，在系统内同时存在着具有物理吸附性能的新鲜活性炭和具有生物降解作用的生物活性碳，形成了混凝、生物降解及吸附三者间的协同作用，对不同分子量有机物、嗅味物质及氨氮等进行全面去除；

当同时投加助凝剂时回流至混合池，当不投加助凝剂时回流至絮凝池，活性炭泥回流比控制在2～10％之间；贮泥池定期向外排放剩余污泥及炭泥，控制炭泥停留时间在5～15天范围内；

3)沉后水进入炭砂滤池，所述炭/砂滤池的滤层分上下两层，上层装填颗粒活性炭，粒径范围为1.0mm～2.5mm，厚度500～600mm，下层为石英砂，粒径范围为0.5mm～1.0mm，厚度500～600mm滤池停留时间为20-30min；

上部的颗粒活性炭滤层通过物理吸附及生物降解作用对水中残存的小分子有机污染物、嗅味物质及氨氮等进一步去除，形成对有机污染物、嗅味物质及氨氮等的二级屏障，下部的砂滤层对水中残留的浊质颗粒、泄漏的微小炭粒以及微生物和有害生物进行最终的截流去除，最终优质饮用水得以制备。一种处理受污染水源水的粉末炭回流与炭砂滤池组合工艺是在传统的常规处理工艺基础上，将沉后活性炭泥用回流泵送回到混合池或絮凝池，形成粉末炭回流工艺，将传统的砂滤池改造为生物炭/砂双层滤池，通过二者组合形成对受污染水中不同分子量有机物、嗅味物质及氨氮的两级屏障，其特征在于：

所述的混合池可以是管道静态混合器、机械混合池、隔板混合池等，混合池的水力停留时间为0.5～1min，G值控制在800～1000s^-1；

所述的混凝剂可以是硫酸铝、氯化铝、氯化铁、聚合氯化铝、聚合硫酸铁或其他各种可用于饮用水生产的混凝剂中的一种，也可以是上述混凝剂与活化硅酸、聚丙烯酰胺等助凝剂的同时投加，药剂的选择及投量与现有水厂一致，需根据原水水质情况确定；

所述粉末活性炭的材质可以是煤质、木质、椰壳等，投量按水厂常规投量的40～50％投加；

所述絮凝池可以是机械反应絮凝池也可以是水力反应絮凝池，如隔板反应絮凝池、孔板反应絮凝池、波纹板反应絮凝池等，絮凝池的水力停留时间为15-20min，平均G值控制20～50s^-1；

所述沉淀池可以是斜板、斜管沉淀池也可以是平流沉淀池，沉淀池内炭泥连续流入贮泥池进行浓缩，回流泵把浓缩后的炭泥(含固率≥3％)回流，当同时投加助凝剂时回流至混合池，当不投加助凝剂时回流至絮凝池，活性炭泥回流比控制在2～10％之间。贮泥池定期向外排放剩余污泥及炭泥，控制炭泥停留时间(泥龄)在5d～15d范围内。

所述颗粒活性炭/砂滤池的滤层分上下两层，上层装填颗粒活性炭，粒径范围为1.0mm～2.5mm，厚度500～600mm，下层为石英砂，粒径范围为0.5mm～1.0mm，厚度500～600mm滤池停留时间为20-30min，保证有机物、嗅味及氨氮等污染物质在生物炭池内等到充分降解。

一种处理受污染水源水的粉末炭回流与炭砂滤池组合工艺包括两个核心单元，一是将沉淀池中的粉末活性炭泥回流至混合池或絮凝池，并延长粉末炭在系统内的停留时间，使之形成以粉末炭为载体的生物炭，在系统内同时存在着具有物理吸附性能的新鲜活性炭和具有生物降解作用的生物活性碳，形成了混凝、生物降解及吸附三者间的协同作用，对不同分子量有机物、嗅味物质及氨氮等进行全面去除；二是将传统的砂滤池改造为颗粒活性炭/砂双层滤池，在炭层内同时存在物理吸附和生物降解作用，与粉末炭回流工艺组合，形成对有机物、嗅味及氨氮等污染物质的两级屏障，显著提高出水水质。

本发明的优点：

1、本发明采用粉末炭回流工艺，充分利用了粉末炭吸附容量，与传统的粉末炭吸附技术相比，能够节省药剂50％以上。

2、本发明的粉末炭回流工艺系统中存在由新粉末活性炭到各种龄期的生物活性炭构成的一个稳定体系，形成活性炭的物理吸附作用、生物降解作用以及强化混凝三者间的协同作用，能够同时对不同分子量有机物、嗅味物质及氨氮进行高效去除。

3、将传统的砂滤池改造为颗粒活性炭/砂双层滤池，在炭层内同时存在物理吸附和生物降解作用，与前面的粉末炭回流工艺组合，构成对有机物、嗅味及氨氮等污染物的两级屏障，显著提高出水水质。

4、本发明所采取的工艺与方法用于现有水厂改造，不增加占地面积，不提高工程造价，便于在我国现有中小型水厂的技术改造推广应用，便于应对突发水质污染事件。

附图说明

图1粉末炭回流与炭砂滤池组合工艺

具体实施方式：

以下通过实例对本发明作详细说明。

实施例1：

本实施例中，待处理原水浊度4.62NTU，UV₂₅₄为0.0374cm^-1，氨氮2.907mg/L，pH值7.6～8.0，水温20～24℃，GSM为267.25ng/L，2-MIB为274.87ng/L。采用本发明工艺，将机械混合池、机械絮凝池，斜管沉淀池、炭/砂双层滤池及粉末炭回流工艺组合，连续向原水中投加粉末活性炭及聚合氯化铝，其中聚合氯化铝投量为15mg/L，粉末活性炭投量为5mg/L，混合池的水力停留时间为1min，G值控制在800s^-1；絮凝池的水力停留时间为15min，平均G值控制在50s^-1；沉后活性炭泥回流至絮凝池，回流比控制10％，泥龄5d；颗粒活性炭/砂滤池的炭层厚度500mm，石英砂层厚度500mm，滤池停留时间为30min，滤后出水浊度0.02NTU，UV₂₅₄为0.011cm^-1，氨氮0.071mg/L，GSM及2-MIB均降至检测线以下。

实施例2：

本实施例中，待处理原水浊度4.02NTU，UV₂₅₄为0.0354cm^-1，氨氮3.008mg/L，pH值7.9，水温19～24℃，GSM为257.45ng/L，2-MIB为284.37ng/L。采用本发明工艺，将机械混合池、隔板絮凝池，斜管沉淀池、炭/砂双层滤池及粉末炭回流工艺组合，连续向混合池投加粉末活性炭、硫酸铝及助凝剂聚丙烯酰胺，其中硫酸铝投量为20mg/L，粉末活性炭投量为6.0mg/L，聚丙烯酰胺投量为0.1mg/L，混合池的水力停留时间为0.5min，G值控制在1000s^-1；絮凝池的水力停留时间为20min，平均G值控制在30s^-1；沉后活性炭泥回流至混合池，回流比控制2％，泥龄8d；颗粒活性炭/砂滤池的炭层厚度600mm，石英砂层厚度600mm，滤池停留时间为25min，滤后出水浊度0.02NTU，UV₂₅₄为0.009cm^-1，氨氮0.075mg/L，GSM及2-MIB均降至检测线以下。

实施例3：

本实施例中，待处理原水浊度6.00NTU，UV₂₅₄为0.0256cm^-1，氨氮2.645mg/L，pH值7.6，水温20～22℃，GSM为242.06ng/L，2-MIB为268.22ng/L。采用本发明工艺，将机械混合池、隔板絮凝池，斜管沉淀池、炭/砂双层滤池及粉末炭回流工艺组合，连续向混合池投加粉末活性炭及聚合氯化铝，其中聚合氯化铝投量为20mg/L，粉末活性炭投量为6.0mg/L，混合池的水力停留时间为0.5min，G值控制在900s^-1；絮凝池的水力停留时间为18min，平均G值控制在20s^-1；沉后活性炭泥回流至絮凝池，回流比控制4％，泥龄15d；颗粒活性炭/砂滤池的炭层厚度600mm，石英砂层厚度500mm，滤池停留时间为20min，滤后出水浊度0.02NTU，UV₂₅₄为0.0050cm^-1，氨氮0.053mg/L，GSM及2-MIB均降至检测线以下。

Claims

1.一种处理受污染水的粉末炭回流与炭砂滤池组合工艺，其特征在于，采用如下装置，该装置包括依次串联的混合池、絮凝池、沉淀池、炭/砂滤池；

按以下步骤进行的：

1)向待处理的原水中加入粉末活性炭及混凝剂，原水在混合池内与混凝剂进行快速混合，絮凝池的水力停留时间为15-20min，平均速度梯度控制20～50s^-1；

上部的颗粒活性炭滤层通过物理吸附及生物降解作用对水中残存的小分子有机污染物、嗅味物质及氨氮等进一步去除，形成对有机污染物、嗅味物质及氨氮等的二级屏障，下部的砂滤层对水中残留的浊质颗粒、泄漏的微小炭粒以及微生物和有害生物进行最终的截流去除，最终优质饮用水得以制备。