CN102267785B - 以微污染水体为水源的再生水处理装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种以微污染水体为水源的再生水处理装置和方法，该装置包括常规水处理单元，在常规水处理单元的前部分增设生物预处理单元，并在常规水处理单元的后部分增设深度处理膜单元；所述生物预处理单元由厌氧池(3)、缺氧水解酸化池(4)、生物接触氧化池(5)依次连接组成；所述深度处理膜单元为膜生物反应器(9)。在常规净水单元前增设生物预处理单元的方法，可以去除各种有机物，增加生活饮用水和工业用水的安全可靠性。而在常规净水单元之后增设深度处理膜单元的方法，主要是起保安和把关作用，从而保证出水水质。

Description

以微污染水体为水源的再生水处理装置和方法

技术领域

本发明涉及受污染水源的特殊处理装置和方法，特别指以微污染水体为水源的再生水处理装置和方法。

背景技术

我国是一个水资源匮乏的国家，人均水资源占有量仅为世界水平的1/4。从目前的状况来看，水源污染日益严重，受污染的水源范围日益扩大。近年来，虽然我国在水污染防治方面做了许多工作，也新建设了许多污水处理厂，但不少江河湖泊的水质仍在逐渐变差，工业发达地区水域的污染尤为严重。在这种情况下，随着人口的快速增长和工农业生产的迅速发展，要想使受到污染水源的水质在短期内恢复是不可能的。在我国淡水资源本来就十分短缺的情况下，完全不使用受到污染的淡水资源是不现实的。也就是说，我国自来水厂和工业用水厂不得不面临着使用更多的水质不符合要求的受污染水源作为生后饮用水和其他用途的水源。为了改变这种状况，我国的一些城市只能在远离城市的上流另辟水源，建设新水厂，用铺设长距离输水管道的办法来解决。这势必需要大量资金和投入大量人力物力进行工程实施才能实现。况且，从长远来看，如果不从根本上解决日趋严重的工业、农业与生活污染问题，新辟水源又有可能会出现新的污染。为此，面对我国国情，开发受污染水源的水处理技术，变革传统的水处理工艺，以满足生产和人们不断增长的物质与文化生活需要，适应我国经济和社会发展，是摆在我们面前急待解决的问题。

目前，水源普遍存在着溶解性有机物增多、氨氮偏高、水体有异味、色度增高、藻类繁殖等问题，我们把这些受到污染，但经过特殊工艺处理后尚可使用的源水称为微污染源水。有机物与氨氮超标是现阶段我国水体污染的主要问题，以地表水体为水源的自来水厂和工业用水厂大多采用混凝、沉淀、过滤、消毒等常规净水工艺来去除水中的悬浮物并灭杀病原体，但是常规净水工艺难以去除水中日益增加的有机污染物。目前国内外对受污染水源处理技术的开发研究主要有物理、化学两个方面，其中主要有：应用粉末活性炭混合悬浮吸附技术，以去除色度和臭味；应用臭氧-生物活性炭技术，以去除微量有机物和脱色除臭；各种氧化法(如高锰酸钾氧化法、光化学激发氧化法及催化氧化法)去除微污染技术。但这些技术都不同程度的存在缺陷和价格昂贵等问题。

目前常规水处理单元有很多种，例如一种常规水处理单元，由沉砂池、初沉池、波板反应器、斜管沉淀池、快滤池、消毒池和清水池连接组成。

国内外对饮用水处理的装置较多，主要有：实用新型93242813属于净水或污水处理的组合装置。该装置内部从进水管到出水管依次分成混合反应区、沉淀区和过滤区。由于在反应区设置了由喇叭筒和锥筒构成的第一反应室和由波纹板构成的、起改善沉淀区布水稳流作用的第二反应室，在沉淀区内设置了斜管，在过滤区内设置了滤头板组合装置和单质均质滤料。

实用新型97246127公开了一种一体化水处理装置，它在常规水厂的多个单元构筑物的基础上耦合了曝气气浮沉砂池、生物接触氧化室等污水处理厂的单元构筑物，提高了水质处理能力。它利用水从切线方向进出旋流絮凝反应室产生的旋转流动有效改善絮凝条件，有利矾花的生成。它的环形配水管、环形集水管上开有槽口，使得管路不易被堵塞。该一体化水处理装置中各单元构筑物合理、紧凑地布置，大大减少了整个装置的占地面积。

专利申请号200810050403涉及一种微污染饮用水处理新工艺，属于资源与环境领域水污染治理技术。该发明在传统给水处理工艺沉淀池之前增加新开发的缓速曝气生物流化床处理单元，同时将传统的曝气池通过隔板分割成多个微元，其中填加生物活性炭，在气流作用下形成流化床，利用活性炭的吸附作用和生物膜载体的作用可有效去除水中有机污染，同时活性炭因在反应器中循环流化，使表面不断更新，可以长期使用，运行费用低。该发明的权利要求1，一种微污水饮用水处理新工艺，其特征在于，在传统给水处理工艺沉淀池之间增加新开发的缓速曝气生物流化床处理单元，同时将传统的曝气池通过隔板分割成多个微元，其中填加生物活性炭，在气流作用下形成流化床。

目前用于饮用水处理的装置各有各的优势，但是也存在一些不足之处，如常规净水装置难以去除水中日益增加的有机污染物等。因此，必须改进现在水处理装置，使得受污染的水中有机物可以有效的去除，保证饮用水的质量。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明在现在技术的基础上加以改进，提供一种生物预处理单元+常规净水单元+深度处理膜单元处理的以微污染水体为水源的再生水处理装置和水处理方法，有效去除污水中的有机物，保证水的质量。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种以微污染水体为水源的再生水厂处理装置，包括常规水处理单元，在常规水处理单元的前部分增设生物预处理单元，并在常规水处理单元的后部分增设深度处理膜单元；所述生物预处理单元由厌氧池、缺氧水解酸化池、生物接触氧化池依次连接组成；所述深度处理膜单元为膜生物反应器；

所述厌氧池内设有潜水搅拌机；

所述缺氧水解酸化池内设有旋流式气泡曝气器和组合填料，其中旋流式气泡曝气器设在缺氧水解酸化池底部，组合填料设在旋流式气泡曝气器的上方；

所述生物接触氧化池内设有下弯式环形穿孔管曝气系统和弹性波纹立体填料，其中下弯式环形穿孔管曝气系统设在生物接触氧化池底部，弹性波纹立体填料设在下弯式环形穿孔管曝气系统的上方；

所述快滤池底部设有气冲系统，再依次往上为小阻力滤板滤头配水系统，垫层和滤料，反冲洗排水槽、出水堰；

所述膜生物反应器内设有内置式中空纤维膜组件。

一种以微污染水体为水源的再生水处理方法，包括常规水处理步骤，采用上述装置，在常规水处理步骤的前段部分增加生物预处理步骤，并在常规水处理步骤的后段部分增加深度膜处理步骤；

所述生物预处理步骤为：先在厌氧池内进行厌氧处理，控制厌氧停留时间为1.8-2.2h，控制溶解氧为零；然后在缺氧水解酸化池内水解酸化，控制水力停留时间为1.0-1.2h，气水比为1∶0.8-1.2，溶解氧为0.5mg/L以下；再通过生物接触氧化池进行生物氧化，控制水力停留时间为1.8-2.2h，气水比为2∶0.8-1.2，溶解氧为2～4mg/L；

所述深度膜处理步骤为：将上述处理后的水通过所述膜生物反应器去除细菌病毒。

下面对本发明做进一步详细的解释和说明：

生物预处理单元利用该单元中富集的微生物群体(生物膜)的新陈代谢作用，去吸收和利用源水中各种污染物质(主要是有机物)。生物预处理可以抗水质变化带来的冲击负荷，增加生活用水和工业用水的安全可靠性；可以改善水的混凝沉降性能，使后续的常规净水单元更好的发挥作用；可以降低处理费用，与背景技术中列举的技术相比，具有经济高效、简单易行的优点。在常规净水单元之后深度处理膜单元，主要起到保安和把关作用，从而保证出水水质，由于膜孔径为亚微米级，可去除前面单元残留的细菌、病毒等。

设计生物预处理单元，采用了厌氧-缺氧水解酸化池-生物接触氧化池的流程，同时在厌氧池内设置潜水搅拌机主要是考虑到：

①在厌氧池中设置潜水搅拌机，可以使厌氧污泥呈悬浮状态，更有效地同进水混合，充分发挥厌氧污泥的吸附和降解有机物的作用。

②在受污染水源中可能含有LAS等有机合成洗涤剂和其他难生物降解物质。使水经过厌氧-缺氧水解酸化后水中较大分子复杂有机物分解为小分子简单有机物，以利于生物接触氧化处理。

现有技术中为了去除有机物，势必要在净水过程中大量投氯。但是氯化过程有可能与受污染源水中某些有机物生成三卤甲烷等“三致”(致癌、致畸、致突变)物质，严重威胁用水安全。而应用生物预处理方法可在不投加任何化学药剂的情况下，通过生物吸附、絮凝、生物降解、硝化等作用，经济有效地去除受污染水源中的有机物、氨氮，降低浊度等。生物氧化不需要担心化学氧化(如氯化和臭氧化)可能产生的“三致”物质的担忧，有利于保证生活饮用水和工业用水的安全性。生物氧化经化学混凝沉淀和过滤处理还可以减少混凝剂和消毒剂的投加量，从而降低经常药剂费用，降低净水成本。生物氧化预处理系统运行稳定，操作管理方便。

本发明适合于以微污染水体为水源的生活饮用水处理，也可用于以微污染水体为水源的工业用水处理。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

1、本发明的以微污染水体为水源的再生水厂处理装置，在常规净水单元前增设生物预处理单元，是用以去除各种有机物，增加生活饮用水和工业用水的安全可靠性。

2、在常规净水单元之后增设深度处理膜单元，主要是起保安和把关作用，从而保证出水水质。

3、本发明的微污染水体为水源的再生水厂处理装置具有经济高效，简单易行的优点，适用于以微污染水体为水源的生活用水处理，也可用于以微污染水体为水源的工业用水处理。

附图说明

图1是本发明实施例中一种以微污染水体为水源的再生水厂处理装置的平面结构图；

图2是图1的A-A剖面图；

其中1为沉砂池、2为初沉池、3为厌氧池、4为缺氧水解酸化池、5为生物接触氧化池、6为波板反应器、7为斜管沉淀池、8为快滤池、9为膜生物反应器(MBR)、10为消毒池、11为清水池、12为搅拌机、13为旋流式气泡曝气器、14为下弯式环形穿孔管曝气系统、15为组合填料、16为弹性波纹立体填料、17为乙丙共聚斜管、18为气冲系统、19为小阻力滤板滤头配水系统、20为垫层20、21为滤料、22为反冲洗排水槽、23为出水堰、24为中空纤维膜组件、25为进水管、26为出水管、27为玻璃钢大波板。

具体实施方式

实施例1：

由图1至图2可知，本发明为一种以微污染水体为水源的再生水厂处理装置。由沉砂池1、初沉池2、厌氧池3、缺氧水解酸化池4、生物接触氧化池5、波板反应器6、斜管沉淀池7、快滤池8、膜生物反应器(MBR)9、消毒池10、清水池11组成。

本发明所述的沉砂池1旁设有初沉池2。所述的厌氧反应器3内设有潜水搅拌机12，厌氧停留时间2.0h，控制溶解氧为零。所述的缺氧水解酸化池4内设有旋流式气泡曝气器13和组合填料15，其中旋流式气泡曝气器13设在缺氧水解酸化池4的底部，组合填料15设在旋流式气泡曝气器13的上方。缺氧水解酸化池停留时间2.0h，气水比为1∶1，溶解氧控制在0.5mg/L以下。所述的生物接触氧化池5内设有下弯式环形穿孔管曝气系统14和弹性波纹立体填料16，其中下弯式环形穿孔管曝气系统14设在生物接触氧化池5底部，弹性波纹立体填料16设在下弯式环形穿孔管曝气系统14的上方。生物接触氧化池停留时间2.0h，气水比为2∶1，溶解氧控制在2～4mg/L左右。所述的波板反应器6内设有玻璃钢大波板27。所述的斜管沉淀池7上部设有乙丙共聚斜管17。所述的快滤池8底部设有气冲系统18，再依次往上为小阻力滤板滤头配水系统19、垫层20和滤料21，反冲洗排水槽22，出水堰23。所述的膜生物反应器(MBR)9内设有内置式中空纤维膜组件24。所述的消毒池10设置在膜生物反应器(MBR)9后面，最后是清水池11。

实施例2：

以实施例1所述微污染水体为水源的再生水厂处理装置的处理过程：

待处理水由进水管25首先进入沉砂池1、初沉池2以去除密度较大的无机颗粒、悬浮物后，再依次进入厌氧池3-缺氧水解酸化池4-生物接触氧化池5进行生物预处理单元，以去除有机污染物和进行生物脱氮；再经管道混合器投加混凝剂，经波板反应器6反应后进入斜管沉淀池7以去除小颗粒污染物和固液分离。上清液再经快滤池8和膜生物反应器(MBR)9，以去除水中残留的有机物、难降解的有机物、氮和磷等营养盐、溶解性无机盐以及细菌等，然后经消毒后10进入清水池11，最后经出水管26用泵送入用户。

实施例3：

处理结果：以微污染水为水源，经处理后为工业用水为例

1.进水水质为：PH＝7～8，COD≤80mg/L，BOD≤45mg/L，SS≤150mg/L，Cl≤80mg/L，油≤0.40mg/L，氨氮≤1.0mg/L。

2.运行工艺条件

厌氧池水力停留时间为2.0h，溶解氧为零；缺氧池水力停留时间为1.0h，气水比为1∶1，溶解氧为0.5mg/L以下；生物接触氧化池水力停留时间为2.0h，气水比为2∶1，溶解氧为2～4mg/L。

3.出水水质

PH＝6.5～7.5，COD≤15mg/L，BOD₅≤10mg/L，SS≤10mg/L，油≤0.13mg/L，氨氮≤0.20mg/L。

Claims (2)

1.一种以微污染水体为水源的再生水处理装置，包括常规水处理单元，其特征是，在常规水处理单元的前部分增设生物预处理单元，并在常规水处理单元的后部分增设深度处理膜单元；所述生物预处理单元由厌氧池(3)、缺氧水解酸化池(4)、生物接触氧化池(5)依次连接组成；所述深度处理膜单元为膜生物反应器(9)；

所述厌氧池(3)内设有潜水搅拌机(12)；

所述缺氧水解酸化池(4)内设有旋流式气泡曝气器(13)和组合填料(15)，其中旋流式气泡曝气器(13)设在缺氧水解酸化池(4)底部，组合填料(15)设在旋流式气泡曝气器(13)的上方；

所述生物接触氧化池(5)内设有下弯式环形穿孔管曝气系统(14)和弹性波纹立体填料(16)，其中下弯式环形穿孔管曝气系统(14)设在生物接触氧化池(5)底部，弹性波纹立体填料(16)设在下弯式环形穿孔管曝气系统(14)的上方；

所述膜生物反应器(9)内设有内置式中空纤维膜组件(24)。

2.一种以微污染水体为水源的再生水处理方法，包括常规水处理步骤，其特征是，采用权利要求1所述的装置，在常规水处理步骤的前段部分增加生物预处理步骤，并在常规水处理步骤的后段部分增加深度膜处理步骤；

所述生物预处理步骤为：先在厌氧池内进行厌氧处理，控制厌氧停留时间为1.8-2.2h，控制溶解氧为零；然后在缺氧水解酸化池内水解酸化，控制水力停留时间为1.0-1.2h，气水比为1∶0.8-1.2，溶解氧为0.5mg/L以下；再通过生物接触氧化池进行生物氧化，控制水力停留时间为1.8-2.2h，气水比为2∶0.8-1.2，溶解氧为2～4mg/L；

所述深度膜处理步骤为：将上述处理后的水通过所述膜生物反应器去除细菌病毒。

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