CN102329021B - 一种高富营养化水深度净化处理方法及其处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高富营养化水深度净化处理方法及其处理装置，所述方法包括投药混合、混凝反应、水藻分离、藻浆处理、底泥处理和深度过滤工序。根据进水量加入重量比3~8克/吨絮凝药剂并充分混合后发生混凝反应10~20分钟，水中泥沙沉降于底泥收集区；通过清刮设备收集藻浆，泥沙沉降于底泥收集区，清水集中于中层；藻降和底泥脱水处理；清水经过滤进行深度净化处理后达标排放或作为中水回用。所述装置包括复合反应装置、水藻分离装置、清藻装置、藻浆收集槽和过滤装置。本发明将沉降及气浮工艺有机结合，实现泥沙沉降及藻浆上浮双重技术效果。对藻类污染物的去除率达95%以上，悬浮物清除率达98%以上。所采取不同工艺处理藻泥和底泥，脱水彻底。

Description

一种高富营养化水深度净化处理方法及其处理装置

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种适合于高富营养化的湖泊河流水的深度净化处理方法及其处理装置。

背景技术

由于水资源污染日趋严重，我国城镇水源地普遍受到污染，水体富营养化导致蓝藻爆发，进一步使水体恶化，甚至达到了劣五类水，按城市用水规范这种严重污染的富营养化水是不能作为饮用水源的，这样使得采用传统工艺的自来水厂因水源污染而被迫停产。政府被迫花几十亿甚至上百亿资金远距离引水为城市自来水厂提供水源，以解决民生问题。市政部门也尝试改用新工艺处理富营养化水，曾经在滇池及太湖附近兴建了几个自来水厂，但终因湖泊污染速度大大超过人们的预期，新工艺处理后的水依然无法达到饮用水标准，这些自来水厂均相继停产。究其原因有几个方面：工艺方法为气浮+沙滤+臭氧活性碳过滤；气浮工艺对悬浮物及藻类污染物去除率最高能达到85%，势必增加后级处理负担，造成过滤床被水藻粘附致使系统无法正常工作；气浮刮渣后的藻浆泥用传统脱水工艺脱水也无法达到干化外运的条件，二次污染严重；气浮出水水质悬浮物依然＞50mg/L，经石英砂活性碳过滤后悬浮物仍有15-25mg/L，特别是活性碳过滤器失效快（约几个月就失效），在规模化生产上频繁更换活性碳，导致处理成本大幅度上升，这也是导致停厂的主要原因；由于湖泊水污染日趋严重，不仅有藻类污染，还有其他有机物污染导致COD超标，而水厂工艺中没有去除COD的装置，所以出水水质超标而导致停运。综上所述，现有技术不能适应富营养化水的处理，尤其水藻悬浮物多的高富营养化水的处理和深度净化，必须解决水藻分离和深度净化等解决影响富营养化水净化再利用的核心问题。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种工艺简便，适合于高富营养化湖泊水等自然水深度净化处理的方法；另一目的在于提供一种实现上述方法的处理装置。

本发明的第一目的是这样实现的，本发明方法包括投药混合、混凝反应、水藻分离、藻浆处理、底泥处理和深度过滤工序，具体包括下列工序：

1）投药和混凝反应：向高富营养化水中按3~8克/吨加入絮凝药剂并充分混合后，反应10~20分钟；进水经过絮凝、分流后，再与雾化溶气水充分混合，促进不易沉降的悬浮物上浮，水中泥沙沉降入底泥收集区；

2）水藻分离：混凝反应后水藻和悬浮物上浮于水层表面，在水藻分离区通过清刮设备收集藻浆，泥沙沉降于底泥收集区，清水集中于中层；

3）藻浆处理：将收集的藻浆导入藻浆脱水装置进行高效脱水，干藻泥直接外运处理；

4）底泥处理：将在混凝反应区和水藻分离区收集的底泥，导入底泥脱水装置进行高效脱水，将底泥干化处理后外运；

5）深度过滤：2）步骤中所得清水经过滤进行深度净化处理后达标排放或作为中水回用；所述的深度过滤为过滤池、过滤罐或多级过滤罐/过滤池组合方式过滤；所述的过滤池或过滤罐内设置由彗星式纤维滤料、不对称纤维滤料或长纤维滤料中的一种或一种以上滤料组合充填而成的纤维过滤装置；所述的纤维滤料的过滤平均孔径为5μm；所述的纤维过滤装置设有反冲再生系统，来自水藻分离区的清水经溶气后高压反向冲洗纤维过滤装置。

底泥或藻泥脱出的水回流至混凝反应进水端，实现混凝剂的回收利用和彻底零排放。

本发明的另一目的是这样实现的，本发明装置包括复合反应装置、水藻分离装置、清藻装置、藻浆收集槽和纤维过滤装置，所述的复合反应装置前设有投药装置和动态混合装置；所述的复合反应装置上部依次设置絮凝反应区、分流区、混合释放区，复合反应装置底部设置底泥收集区；所述的水藻分离装置分为水藻分离区和底泥收集区，水藻分离装置顶部设置清藻装置和藻浆收集槽，清水汇集区连通调节水堰，调节水堰连通纤维过滤装置；藻浆收集槽底部通过藻浆池连通藻浆脱水装置；底泥收集区通过底泥池连通底泥脱水装置，所述的混合释放区中设置溶气水控制器。

本发明将沉降及气浮工艺有机结合，实现泥沙沉降及藻浆上浮双重技术效果。对藻类污染物的去除率达95%以上，悬浮物清除率达98%以上。本发明采取不同工艺处理藻泥和底泥，脱水彻底直接外运，不产生二次污染。高效自净化纤维过滤实现对高富营养化水的深度净化，出水进一步经过消毒处理或加后级处理工艺可作为生活饮用水使用。本发明工艺简便，装置结构简单，工作稳定可靠。

附图说明

图1为本发明方法的工艺流程框图；

图2为本发明装置的结构及工作流程关系图；

图中：1-投药装置，2-动态混合装置，3-复合反应装置，4-水藻分离装置，5-清藻装置，6-液位调节装置，7-藻浆收集槽，8-调节水堰，9-回流泵，10-溶气发生装置，11-底泥脱水装置，12-底泥池，13-藻浆脱水装置，14-藻浆池，15-纤维过滤装置，16-溶气水控制器，A-絮凝反应区，B-分流区，C-混合释放区，D-水藻分离区，E-清水汇集区，F-底泥收集区。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明方法包括投药混合、混凝反应、水藻分离、藻浆处理、底泥处理和深度过滤工序，具体包括下列工序：

1）投药和混凝反应：向高富营养化水中按3~8克/吨加入絮凝药剂并充分混合后，反应10~20分钟；进水经过絮凝、分流后，再与雾化溶气水充分混合，促进不易沉降的悬浮物上浮，水中泥沙沉降入底泥收集区；

2）水藻分离：混凝反应后水藻和悬浮物上浮于水层表面，在水藻分离区通过清刮设备收集藻浆，泥沙沉降于底泥收集区，清水集中于中层；

3）藻浆处理：将收集的藻浆导入藻浆脱水装置进行高效脱水，干藻泥直接外运处理；

4）底泥处理：将在混凝反应区和水藻分离区收集的底泥，导入底泥脱水装置进行高效脱水，将底泥干化处理后外运；

5）深度过滤：2）步骤中所得清水经过滤进行深度净化处理后达标排放或作为中水回用。

所述的絮凝药剂为无机絮凝剂、有机絮凝剂、生物絮凝剂，均不影响本发明目的的实现，具体包括聚丙烯酰铵（PAM），聚合氯化铝、聚合氯化铝铁；硫酸铝、碱式氯化铝；生物絮凝剂NOC-1和PF101等一种或一种以上组合。

所述的底泥通过板框压滤、带式压滤或污泥自然干化池方式进行干化处理。

所述的藻浆脱水采用叠螺式脱水设备，可将藻浆脱水至含水85%以下，挤压不出水，可直接外运，不会造成二次环境污染。

所述的深度过滤为过滤池、过滤罐或多级过滤罐/过滤池组合方式过滤。

所述的过滤池或过滤罐内设置由彗星式纤维滤料、不对称纤维滤料或长纤维滤料中的一种或一种以上滤料组合充填而成的纤维过滤装置；所述的纤维滤料的过滤平均孔径为5μm。所述的纤维滤料的过滤孔径为微滤级，纤维滤料纳污性能为石英砂过滤器15倍以上，对藻类污染物的过滤性能更佳，并且不会发生石英砂过滤器经常因吸附藻类污染物而产生板结粘附问题。

所述的纤维过滤装置设有反冲再生系统，来自水藻分离区的清水经溶气后高压反向冲洗纤维过滤装置。

如图2所示，本发明装置包括复合反应装置3、水藻分离装置4、清藻装置5、藻浆收集槽7和纤维过滤装置15，所述的复合反应装置3前设有投药装置1和动态混合装置2；所述的复合反应装置3上部依次设置絮凝反应区A、分流区B、混合释放区C，复合反应装置3底部设置底泥收集区F；所述的水藻分离装置4分为水藻分离区D和底泥收集区F，水藻分离装置4顶部设置清藻装置5和藻浆收集槽7，清水汇集区E连通调节水堰8，调节水堰8连通纤维过滤装置15；藻浆收集槽7底部通过藻浆池14连通藻浆脱水装置13；底泥收集区F通过底泥池12连通底泥脱水装置11，所述的混合释放区C中设置溶气水控制器16。

所述的水藻分离区D中部设置清水汇集区E，清水汇集区E连通调节水堰8。

所述的清水汇集区E通过回流泵9连通溶气发生装置10，溶气发生装置10一路连通溶气水控制器16，另一路连通过滤装置15。

所述的调节水堰8上部设置液位调节装置6。

所述的藻浆脱水装置13为叠螺式藻浆脱水机。

所述的过滤装置15为滤池、过滤罐或分体组合式过滤装置。

所述的过滤装置15由彗星式纤维滤料、不对称纤维滤料或长纤维滤料构成的纤维过滤装置。

所述的清藻装置5架设于水藻分离装置4之上并与之动配合，设置于清藻装置5下方的刮渣板由电机驱动。

所述的底泥收集区F为漏斗或斜板式结构，其中设置吸污泵或吸泥机。

依据本发明工艺建造了处理量5000m³/天的水藻分离处理站，对高富营养化水进行深度净化处理试验，并对溶气水气泡质量、溶气水总量、气比水、气渣比、刮渣方式、气浮溶气压力等参数进行优化设计和选择试验，建立完善了数学模型，达到了非常理想的净化效果。试验证明：本发明工艺的除藻效率达95%以上，悬浮物去除率达98%（进水悬浮物＞500mg/L，出水悬浮物＜10mg/L），出水水质清澈透明，大大减轻了后续处理的负担，为后级纤维过滤实现水质深度净化奠定了基础。经深度处理后，如果初始为中低度污染水，其最终出水的理化指标可达到生活饮用水标准，如果初始为高污染水，其最终出水的水质可达到《城市污水再生利用、工业用水水质标准》。

实施例1

向劣五类水质湖泊水中按8克/吨加入聚丙烯酰铵（PAM），充分混合后发生混凝反应20分钟；高富营养化水经过絮凝、分流后，再与雾化溶气水充分混合反应，促进不易沉降的悬浮物上浮，水中泥沙沉降于底泥收集区；混凝反应后水藻和悬浮物上浮于水层表面，在水藻分离区通过平板式清刮设备收集藻浆，泥沙沉降于底泥收集区，清水集中于中层；采用吸污泵收集混凝反应区和水藻分离区的底泥并导入收集池，底泥用板框压滤方式脱水至含水70%以下外运处理；藻浆经改进型的叠螺式脱水机高效脱水至含水85%后，将干藻泥直接外运处理；清水经过设有彗星式纤维滤料的过滤池深度净化处理化，指标达到生活饮用水标准。

实施例2

向劣五类水质湖泊水中按5克/吨加入聚合氯化铝，充分混合后发生混凝反应15分钟；高富营养化水经过絮凝、分流后，再与雾化溶气水充分混合反应，促进不易沉降的悬浮物上浮，水中泥沙沉降于底泥收集区；混凝反应后水藻和悬浮物上浮于水层表面，在水藻分离区通过平板式清刮设备收集藻浆，泥沙沉降于底泥收集区，清水集中于中层；采用吸泥机收集混凝反应区和水藻分离区的底泥并导入收集池，底泥用带式压滤方式脱水至含水70%以下外运处理；藻浆经改进型的叠螺式脱水机高效脱水至含水85%后，将干藻泥直接外运处理；清水经过设有不对称纤维滤料的过滤池深度净化处理化，指标达到生活饮用水标准。

实施例3

向劣五类水质湖泊水中按3克/吨加入聚合氯化铝铁，充分混合后发生混凝反应10分钟；高富营养化水经过絮凝、分流后，再与雾化溶气水充分混合反应，促进不易沉降的悬浮物上浮，水中泥沙沉降于底泥收集区；混凝反应后水藻和悬浮物上浮于水层表面，在水藻分离区通过平板式清刮设备收集藻浆，泥沙沉降于底泥收集区，清水集中于中层；采用斜板导出方式收集混凝反应区和水藻分离区的底泥并导入收集池，底泥用带式压滤方式脱水至含水70%以下外运处理；藻浆经改进型的叠螺式脱水机高效脱水至含水85%后，将干藻泥直接外运处理；清水经过设有长纤维滤料的过滤罐深度净化处理化，指标达到生活饮用水标准。

实施例4

向劣五类水质湖泊水中按4克/吨加入生物絮凝剂NOC-1，充分混合后发生混凝反应18分钟；高富营养化水经过絮凝、分流后，再与雾化溶气水充分混合反应，促进不易沉降的悬浮物上浮，水中泥沙沉降于底泥收集区；混凝反应后水藻和悬浮物上浮于水层表面，在水藻分离区通过平板式清刮设备收集藻浆，泥沙沉降于底泥收集区，清水集中于中层；采用吸泥机收集混凝反应区和水藻分离区的底泥并导入收集池，底泥用板框压滤方式脱水至含水70%以下外运处理；藻浆经改进型的叠螺式脱水机高效脱水至含水85%后，将干藻泥直接外运处理；清水经过设有彗星式纤维滤料的过滤罐和过滤池组合深度净化处理化，指标达到生活饮用水标准。

本发明的特点：

1、本发明的方法对藻类污染物的去除率达95%以上，悬浮物清除率达98%以上；

2、本发明的方法采取不同工艺处理藻泥和底泥，脱水彻底且能直接外运，不产生二次污染；

3、本发明的方法采用具有高效自净化功能的纤维过滤方式，实现对除藻、除悬浮物后水的深度净化，出水进一步经过消毒处理或在进行后级处理即可作为生活饮用水使用；

4、本发明工艺简便，装置结构简单，工作稳定可靠。

Claims (7)

1.一种高富营养化水深度净化处理方法，包括投药混合、混凝反应、水藻分离、藻浆处理、底泥处理和深度过滤工序，具体包括下列工序：

1）投药和混凝反应：向高富营养化水中按3~8克/吨加入絮凝药剂并充分混合后，反应10~20分钟；进水经过絮凝、分流后，再与雾化溶气水充分混合，促进不易沉降的悬浮物上浮，水中泥沙沉降入底泥收集区；

2）水藻分离：混凝反应后水藻和悬浮物上浮于水层表面，在水藻分离区通过清刮设备收集藻浆，泥沙沉降于底泥收集区，清水集中于中层；

3）藻浆处理：将收集的藻浆导入藻浆脱水装置进行高效脱水，干藻泥直接外运处理；

4）底泥处理：将在混凝反应区和水藻分离区收集的底泥，导入底泥脱水装置进行高效脱水，将底泥干化处理后外运；

5）深度过滤：2）步骤中所得清水经过滤进行深度净化处理后达标排放或作为中水回用；所述的深度过滤为过滤池、过滤罐或多级过滤罐/过滤池组合方式过滤；所述的过滤池或过滤罐内设置由彗星式纤维滤料、不对称纤维滤料或长纤维滤料中的一种以上滤料组合充填而成的纤维过滤装置；所述的纤维滤料的过滤平均孔径为5μm；所述的纤维过滤装置设有反冲再生系统，来自水藻分离区的清水经溶气后高压反向冲洗纤维过滤装置。

2.根据权利要求1所述的高富营养化水深度净化处理方法，其特征是：所述的絮凝药剂为聚丙烯酰铵、聚合氯化铝、聚合氯化铝铁或生物絮凝剂NOC-1。

3.根据权利要求1所述的高富营养化水深度净化处理方法，其特征是：所述的底泥通过板框压滤、带式压滤或污泥自然干化方式进行干化处理。

4.根据权利要求1所述的高富营养化水深度净化处理方法，其特征是：所述的藻浆脱水采用叠螺式脱水设备，将藻浆脱水至含水85%以下。

5.一种实现权利要求1所述的高富营养化水深度净化处理方法的处理装置，包括复合反应装置（3）、水藻分离装置（4）、清藻装置（5）、藻浆收集槽（7）和纤维过滤装置（15），所述的复合反应装置（3）前设有投药装置（1）和动态混合装置（2），其特征是：所述的复合反应装置（3）上部依次设置絮凝反应区（A）、分流区（B）、混合释放区（C），复合反应装置（3）底部设置底泥收集区（F）；所述的水藻分离装置（4）分为水藻分离区（D）和底泥收集区（F），水藻分离装置（4）顶部设置清藻装置（5）和藻浆收集槽（7），清水汇集区（E）连通调节水堰（8），调节水堰（8）连通纤维过滤装置（15）；藻浆收集槽（7）底部通过藻浆池（14）连通藻浆脱水装置（13）；底泥收集区（F）通过底泥池（12）连通底泥脱水装置（11），所述的混合释放区（C）中设置溶气水控制器（16）。

6.根据权利要求5所述的处理装置，其特征是：所述的清藻装置（5）架设于水藻分离装置（4）之上并与之动配合，设置于清藻装置（5）下方的刮渣板由电机驱动。

7.根据权利要求5所述的处理装置，其特征是：所述的底泥收集区（F）为漏斗或斜板式结构，其中设置吸污泵或吸泥机。

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