CN102616956B - 压力强化混凝沉淀除藻水处理系统和水处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种压力强化混凝沉淀除藻水处理系统和水处理方法，属饮用水处理技术领域，主要特点是是采用外加压力预处理后再进行混凝沉淀，去除水中藻类的水处理装置和方法，适用于自来水厂去除水华蓝藻等具有上浮特性的藻类和其它浊度物质。本发明采用压力预处理后藻类气囊破裂失去浮力，容易通过混凝沉淀法去除，效果好；不需要向水中投加预氧化剂杀死藻类，不会引起藻毒素等有害物质释放到水中，提高了供水安全性；气囊破裂后的藻类容易沉淀，不再需要投加大量的混凝剂，节省了药剂，只需向压力罐通入很少的压缩空气或压力水就能提高整个压力罐的压力，能耗低，因此本发明降低了水处理的运行成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种对含藻水的水处理系统和方法，尤其涉及一种压力强化混凝沉淀除藻水处理系统和水处理方法，是采用外加压力预处理后再进行混凝沉淀，去除水中藻类的水处理装置和方法，属饮用水处理技术领域，适用于自来水厂去除水华蓝藻等具有上浮特性的藻类和其它浊度物质。
背景技术
藻类是湖泊、水库中常见的浮游植物，其中尤以水华蓝藻最常见，危害最大。水华蓝藻泛指能漂浮聚集到水面形成藻类“浮膜”的蓝藻。太湖、巢湖、滇池中水华蓝藻占藻类总量的90%以上。水华蓝藻之所以能漂浮到水面是因为藻细胞内存在气囊，为藻类提供浮力，使藻类不能下沉。藻类气囊能抵抗0.4～0.7MPa的外界压力，如果外界压力超出这一压力，气囊就不可逆转地破裂。城市自来水厂常以湖泊、水库水为水源，面临着去除藻类的任务。由于藻类具有上浮特性，不易被常规的混凝沉淀技术去除。目前去除藻类的技术有预氧化混凝沉淀技术、预氧化气浮技术。预氧化是在水源水中投加氯、高锰酸钾、臭氧等强氧化剂，将藻类杀死、氧化藻类表层的粘性胶层，便于后续的混凝沉淀和气浮技术去除。混凝沉淀技术是向水中加入混凝剂，捕捉水中细小的藻类、粘土颗粒等杂质，将其结合成较大的絮体颗粒，絮体颗粒在沉淀池中沉淀到池底，泥渣从池底排出，沉淀中水得到澄清。混凝气浮技术同样需要向水中加入混凝剂，将藻类颗粒连同其杂质颗粒结合成较大的絮体颗粒，然后向水中通入压力为0.3～0.4MPa溶气水，溶气水通过释放器释放到被处理水中，由于被处理水中压力低，溶解在溶气水中的气体分子聚集成微小的气泡，并粘附在絮体颗粒表面，将絮体漂浮到水面，从表面刮除泥渣，气浮池中水得到澄清。溶气水量占被处理水量的10～15%。如果不进行预氧化，混凝沉淀和气浮对藻类的去除率较低，只有60～70%，预氧化后再混凝沉淀或气浮，去除率增加到80～90%。预氧化技术杀死藻类，藻细胞破裂，藻毒素和细胞液等溶解性物质外泄到水中，藻毒素有很强的毒性，藻液也会与后续水处理消毒剂反应生成致癌物质。预氧化后混凝沉淀仍需要投加大量混凝剂才能使藻类沉淀，投加量40mg/L以上，成本高。气浮池需要大量的高压溶气水，能耗大，运行成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种压力强化混凝沉淀除藻水处理系统和水处理方法，解决现有自来水厂对含藻水处理所采用的水处理系统和方法所存在的上述缺点和不足，通过本发明在相应的系统中采用外加压力预处理含藻水，使藻类气囊破裂，失去浮力，因而沉淀速度快，除藻效果好；而且预处理中藻细胞不破裂，不会引起藻液外泄，安全环保。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种压力强化混凝沉淀除藻水处理系统，包括混合池21、反应池29、沉淀池36和加药装置；混合池21、反应池29、沉淀池36为开口的矩形水池；混合池21与反应池29间的隔墙23上开有出水孔24，反应池29与沉淀池36之间的隔墙32上开有出水孔33，混合池21中安装有搅拌器22，反应池29中横向间隔安装有多组下折板30和上折板31，下折板30的底端和侧边固定在反应池29的池底和池壁上，顶端淹没在水面以下，上折板31的顶端高出水面，侧边固定在反应池29的壁上，底端与池底留有间隙，反应池29底安装有排泥管34，出口伸出池外通排水沟41中，排泥管34出口部位安装有排泥阀35，沉淀池36末端墙壁上水面位置安装有出水槽37，在沉淀池36末端墙壁上安装有出水管38，出水管38的进口伸入沉淀池36中的出水槽37内，出口伸出沉淀池36外，沉淀池36底部安装的排泥管39伸出池外通排水沟42，排泥管39出口部位安装有排泥阀40，加药装置由计量泵25、溶液箱27、进液管26和出液管28组成，计量泵25通过进液管26连接溶液箱27，通过出液管28连接混合池21，所述的排泥管34、39为穿孔管，沿纵向开设有2排直径20mm的圆孔，其特征是，混合池21的进水管20连接设置的至少两个并联的压力罐6、7的出水管12；设置的供水泵1的进水管2接水源，出水管3与并联的各压力罐的进水管10连接，设置的空压机18的供气管19与各压力罐的进气管14连接。
所述各压力罐均为圆柱形密闭容器，两端为半球形，压力罐内部轴向间隔安装若干组下隔板8和上隔板9，下隔板8的下端和侧边固定在压力罐内壁上，上端与压力罐内壁间留有间隙，上隔板9的上端和侧边固定在压力罐内壁上，下端与压力罐内壁间留有间隙，压力罐一端的进水管10上安装有流量计5和进水阀11，压力罐另一端的出水管12上安装有出水阀13，压力罐顶部的进气管14上安装有进气阀15和止回阀16，压力罐顶部安装有压力传感器17。
压力强化混凝沉淀除藻水处理系统水处理的方法，包括含藻水在混合池21、反应池29、沉淀池36和加药装置进行的加入混凝剂的混合、反应和沉淀的水处理方法，其特征是，所述的方法是含藻水在进入混合池21前通过设置的压力罐施加0.6～0.7MPa的压力进行预处理，使含藻水中的藻细胞内的气囊破裂失去浮力而易于下沉。
所述的对含藻水在进入混合池21前的预处理包括如下步骤：
1）压力罐6进水：开启供水泵1，打开压力罐6的进水阀11、出水阀13，关闭压力罐6的进气阀15，同时关闭压力罐7的进水阀11、出水阀13，进水管2伸入水源中吸取原水，出水注入压力罐6，当流量计5显示的供水量已灌满压力罐6时，关闭压力罐6的进水阀11、出水阀13，同时开启压力罐7的进水阀11、出水阀13，向其中注水， 各并联的压力罐轮流进水，保障供水泵1连续出水；
2）压力罐6加压、压力罐7进水：开启空压机18，设定空压机18的压力范围0.6～0.7MPa，打开压力罐6的进气阀15向压力罐6中注入压缩空气，当压力传感器17显示的压力超过0.6MPa时持续1min，然后关闭进气阀15；
3）压力罐6进/出水、压力罐7加压：当压力罐7注满原水时，关闭压力罐7的进水阀11、出水阀13，同时打开压力罐6的进水阀11、出水阀13，供水泵1向压力罐6一端注水，将压力罐6中被压缩空气压过的水从另一端挤入压力罐6出水管12，经进水管20进入混合池21，压力罐6在注水时，压力罐7在供气加压，当压力罐6的进水管10上的流量计5显示的新注入水量已灌满压力罐6时，压力罐6中被压过的水已全部被挤出压力罐6，关闭进水阀11、出水阀13，同时开启压力罐7的进水阀11、出水阀13， 两个并联的压力罐轮流出水。
本发明的有益效果是：
1）采用压力预处理后藻类气囊破裂失去浮力，容易通过混凝沉淀法去除，效果好；
2）不需要向水中投加预氧化剂杀死藻类，不会引起藻毒素等有害物质释放到水中，提高了供水安全性；
3）气囊破裂后的藻类容易沉淀，不再需要投加大量的混凝剂，节省了药剂，只需向压力罐通入很少的压缩空气或压力水就能提高整个压力罐的压力，能耗低，因此本发明降低了水处理的运行成本。
附图说明
图1是本发明一个实施例的结构示意图；
图中，1供水泵，2进水管，3出水管，4水源，5流量计，6压力罐，7压力罐，8下隔板，9上隔板，10进水管，11进水阀，12出水管，13出水阀，14进气管，15进气阀，16止回阀，17压力传感器，18空压机，19供气管，20进水管，21混合池，22搅拌器，23混合池隔墙，24出水孔，25计量泵，26进液管，27溶液池，28出液管，29反应池，30下折板，31上折板，32隔墙，33出水孔，34排泥管，35-40排泥阀，36沉淀池，37出水槽，38出水管，39排泥管，41、42排水沟。
具体实施方式
结合附图和实施例进一步说明本发明。本发明实施例中的压力罐采用两只并联，如图1所示，本实施例由供水泵1、两个并联的压力罐6和压力罐7、混合池21、反应池29、沉淀池36、空压机18和加药装置组成，相互间用管道连接，阀门控制。
供水泵1的进出口分别连接有水泵进水管2和水泵出水管3，水泵进水管2伸入水源4中，水泵出水管3与2个并联的压力罐6和压力罐7的进水管10相连。
压力罐6和压力罐7的结构完全相同，为圆柱形密闭容器，两端为半球形，压力罐内部间隔安装有多组下隔板8和上隔板9，下隔板8的下端和侧边固定在压力罐内壁上，上端与压力罐内壁间留有间隙，上隔板9的上端和侧边固定在压力罐内壁上，下端与压力罐内壁间留有间隙，压力罐的一端安装有进水管10并与水泵出水管3相连，进水管10上安装有流量计5和进水阀11，压力罐的另一端安装有出水管12并与混合池进水管20相连，出水管12上安装有出水阀13，压力罐顶部安装有进气管14并与空压机18的供气管19相连，进气管14上安装有进气阀15和止回阀16，压力罐顶部还安装有压力传感器17。
混合池21为顶端开口的水池，中心安装有搅拌器22，混合池进水管20从混合池21侧面接入，与混合池进水管20相对一侧的混合池隔墙23上开有混合池出水孔24与反应池29相通，计量泵25的进液管26与溶液箱27相连，计量泵25的出液管28出口注入混合池21中。
反应池29为顶端开口的矩形水池，池内间隔安装有竖向的下折板30和上折板31，下折板30的底端和侧边固定在反应池29的池底和池壁上，顶端淹没在水面以下，上折板31的顶端高出水面，侧边固定在反应池壁上，底端与池底留有间隙，在反应池29与沉淀池36之间的反应池隔墙32上开有反应池出水孔33，反应池29底部安装有反应池排泥管34，出口伸出池外排入排水沟41中，反应池排泥管34出口安装有排泥阀35。
沉淀池36为顶端开口的矩形水池，在末端墙壁上水面位置安装有出水槽37，在沉淀池36末端墙壁上安装有沉淀池出水管38，沉淀池出水管38的进口伸入出水槽37内，出口伸出沉淀池36外，沉淀池36底部安装有沉淀池排泥管39伸出池外排入排水沟42，沉淀池排泥管39出口安装有排泥阀40。
所述的反应池排泥管34、沉淀池排泥管39为穿孔管，沿纵向开设有两排直径20mm的圆孔。
具体实验用水取自江苏某大型湖泊，主要水质指标为：pH=7.9，浊度65.6NTU，藻类叶绿素a浓度为250.9μg/L，藻类中水华铜绿微囊藻占95%。实验装置如图1所示，处理水量0.5m3/h，每个压力罐容积18L，空压机供气能力0.1m3/min，混合池容积5L，反应池容积125L，沉淀池容积750L，运行过程包括如下步骤：
1）压力罐6进水：开启供水泵1，打开压力罐6的进水阀11、出水阀13，关闭压力罐6的进气阀15，同时关闭压力罐7的进水阀11、出水阀13，水泵进水管2伸入水源4中吸取原水，出水注入压力罐6，当流量计5显示的供水量已灌满压力罐6时，关闭进水阀11、出水阀13，同时开启压力罐7的进水阀11、出水阀13，向其中注水， 两个并联的压力罐轮流进水，保障供水泵1连续出水；
2）压力罐6加压、压力罐7进水：开启空压机18，设定空压机18的压力范围0.6～0.7MPa，打开压力罐6的进气阀15向压力罐6中注入压缩空气，当压力传感器17显示的压力超过0.6MPa时持续1min，然后关闭进气阀15；
3）压力罐6进/出水、压力罐7加压：当压力罐7注满原水时，关闭压力罐7的进水阀11、出水阀13，同时打开压力罐6的进水阀11、出水阀13，供水泵1向压力罐6一端注水，将压力罐6中被压缩空气压过的水从另一端挤入压力罐6出水管12，经混合池进水管20进入混合池21，压力罐6在注水时，压力罐7在供气加压，当流量计5显示的新注入水量已灌满压力罐6时，说明压力罐6中被压过的水已全部被挤出压力罐6，关闭进水阀11、出水阀13，同时开启压力罐7的进水阀11、出水阀13， 两个并联的压力罐轮流出水，保障混合池进水的连续性，使整个水处理装置均匀连续地工作；
4）混合：水进入混合池21后，开启计量泵25向混合池21中加入聚合氯化铝混凝剂，投加量16mg/L，开动搅拌器22，使混凝剂快速与水体混合，混合池水力停留时间30s，混合池搅拌强度为水流速度梯度G=1000s-1；
5）反应：水进入反应池29后流经下折板30与上折板31之间的通道，混凝剂与藻类及其他杂质颗粒结合成较大的絮体颗粒，少部分颗粒在反应池29中沉淀，大部分颗粒随水流进入沉淀池36，每隔8小时开启反应池排泥管34上的排泥阀35，排除反应池底的泥渣进入排水沟41，反应池29水力停留时间15min，反应池29中水流混合强度为速度梯度G=50s-1；
6）沉淀：水进入沉淀池36后缓慢地向池尾流动，絮体颗粒逐步沉淀到池底，表层清水进入出水槽37内，再经沉淀池出水管38排出，每隔4小时开启沉淀池排泥管39上的排泥阀40，排除沉淀池底的泥渣进入排水沟42，沉淀池36水力停留时间1.5小时，水平流速15mm/s。
试验结果表明：沉淀池出水藻类叶绿素a平均去除率95%，出水浊度平均值2.8NTU，去除率95.7%，效果明显好于现有技术；透射电镜超薄切片观察水处理后藻类细胞，发现藻细胞内气囊消失，细胞壁完好，细胞质没有外泄，未对水体造成污染。
Claims (2)
1.压力强化混凝沉淀除藻水处理系统，包括混合池（21）、反应池（29）、沉淀池（36）和加药装置；混合池（21）、反应池（29）、沉淀池（36）为开口的矩形水池；混合池（21）与反应池（29）间的隔墙（23）上开有出水孔（24），反应池（29）与沉淀池（36）之间的隔墙（32）上开有出水孔（33），混合池（21）中安装有搅拌器（22），反应池（29）中横向间隔安装有多组下折板（30）和上折板（31），下折板（30）的底端和侧边固定在反应池（29）的池底和池壁上，顶端淹没在水面以下，上折板（31）的顶端高出水面，侧边固定在反应池（29）的壁上，底端与池底留有间隙，反应池（29）底安装有排泥管（34），出口伸出池外通排水沟（41）中，排泥管（34）出口部位安装有排泥阀（35），沉淀池(36)末端墙壁上水面位置安装有出水槽（37），在沉淀池（36）末端墙壁上安装有出水管（38），出水管（38）的进口伸入沉淀池（36）中的出水槽（37）内，出口伸出沉淀池（36）外，沉淀池（36）底部安装的排泥管（39）伸出池外通排水沟（42），排泥管（39）出口部位安装有排泥阀（40），加药装置由计量泵（25）、溶液箱（27）、进液管（26）和出液管（28）组成，计量泵（25）通过进液管（26）连接溶液箱（27），通过出液管（28）连接混合池（21），所述的排泥管（34）、（39）为穿孔管，沿纵向开设有两排直径20mm的圆孔，其特征是，混合池（21）的进水管（20）连接至少两个并联的压力罐（6）、（7）的出水管（12）；供水泵（1）的进水管（2）接水源，出水管（3）与并联的各压力罐的进水管（10）连接，空压机（18）的供气管（19）与各压力罐的进气管（14）连接；所述各压力罐均为圆柱形密闭容器，两端为半球形，压力罐内部轴向间隔安装若干组下隔板（8）和上隔板（9），下隔板（8）的下端和侧边固定在压力罐内壁上，上端与压力罐内壁间留有间隙，上隔板（9）的上端和侧边固定在 压力罐内壁上，下端与压力罐内壁间留有间隙，压力罐一端的进水管（10）上安装有流量计（5）和进水阀（11），压力罐另一端的出水管（12）上安装有出水阀（13），压力罐顶部的进气管14上安装有进气阀（15）和止回阀（16），压力罐顶部安装有压力传感器（17）。
2.一种利用权利要求1所述的压力强化混凝沉淀除藻水处理系统去除藻类的方法，其特征是，所述的方法是含藻水在进入混合池（21）前通过设置的压力罐施加0.6～0.7MPa的压力进行预处理，加压方法是，当一个加压罐注满水时，关闭其进水阀（11）和出水阀（13），开启进气阀（15），当压力超过0.6MPa时持续1min，然后关闭进气阀（15），打开进水阀（11）和出水阀（13），两个压力罐轮流加压和进水；
具体包括如下步骤：
1）压力罐（6）进水：开启供水泵（1），打开压力罐（6）的进水阀（11）、出水阀（13），关闭压力罐（6）的进气阀（15），同时关闭压力罐（7）的进水阀（11）、出水阀（13），进水管（2）伸入水源中吸取原水，出水注入压力罐（6），当流量计（5）显示的供水量已灌满压力罐（6）时，关闭压力罐（6）的进水阀（11）、出水阀（13），同时开启压力罐（7）的进水阀（11）、出水阀（13），向其中注水，各并联的压力罐轮流进水，保障供水泵（1）连续出水；
2）压力罐（6）加压、压力罐（7）进水：开启空压机（18），设定空压机（18）的压力范围0.6～0.7MPa，打开压力罐（6）的进气阀（15）向压力罐（6）中注入压缩空气，当压力传感器（17）显示的压力超过0.6MPa时持续1min，然后关闭进气阀（15）；
3）压力罐（6）进/出水、压力罐（7）加压：当压力罐（7）注满原水时，关闭压力罐（7）的进水阀（11）、出水阀（13），同时打开压力罐（6）的进水阀（11）、出水阀（13），供水泵（1）向压力罐（6）一端注水，将压力罐（6）中被压缩空气压过的水从另一端挤入压力罐 （6）出水管（12），经进水管（20）进入混合池（21），压力罐（6）在注水时，压力罐（7）在供气加压，当压力罐（6）的进水管（10）上的流量计（5）显示的新注入水量已灌满压力罐（6）时，压力罐（6）中被压过的水已全部被挤出压力罐（6），关闭进水阀（11）、出水阀（13），同时开启压力罐（7）的进水阀（11）、出水阀（13），两个并联的压力罐轮流出水。
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