CN104071928A - 低温低浊高氨氮水强化处理系统及其处理方法 - Google Patents

Abstract

低温低浊高氨氮水强化处理系统及其处理方法，本发明属于高效给水处理领域，它为了解决现有处理低温低浊高氨氮水的系统运行成本高和处理效果差的问题。强化处理系统包括冲击旋流混合装置、分级网格絮凝池、沉淀池、炭砂滤池和消毒接触池，原水首先进入冲击旋流混合装置中与混凝剂进行充分混合，初级原水依次流经各级网格絮凝池进行絮凝处理，絮凝处理后的水进入沉淀池进行泥水分离，分离后的上清液进入炭砂滤池，上清液经炭砂滤池中活性炭和石英砂的吸附和截留作用，滤后水再与消毒剂一起进入消毒接触池中发生耦合消毒，最后的净化水通过净水管排出。本发明低温低浊高氨氮水强化处理的工艺流程短、投资少，强化处理的效果良好。

Description

低温低浊高氨氮水强化处理系统及其处理方法

技术领域

本发明属于高效给水处理领域，具体涉及处理低浊、高氨氮、高有机物水的系统及其处理方法。

背景技术

低浊水由于浊度低，胶体颗粒少，导致颗粒相互碰撞而凝聚的几率减小，影响了混凝工艺对其的去除效果。氨氮在水体中硝化作用的产物硝酸盐和亚硝酸盐对人体有很大危害，硝酸盐和亚硝酸盐浓度高的饮用水会诱发高铁血红蛋白症和产生致癌的亚硝胺。高有机物原水在消毒过程中会生成具有“三致性”消毒副产物，影响身体健康；同时，有机物包裹在胶体颗粒表面会影响混凝效果。而针对松花江原水水质，现行常规处理工艺已经不能满足同时去除浊度、氨氮及有机物的要求，需对常规工艺进行强化及增加深度处理工艺。

目前，常用的深度处理工艺为臭氧活性炭工艺及膜工艺。臭氧-生物活性炭工艺不仅能去除水中的浊度、有机物，同时由于活性炭工艺中微生物作用，对氨氮也具有很好的去除效果。然而，臭氧-生物活性炭工艺也具有局限性，一方面，臭氧活性炭工艺运行效果受原水水质、水量影响较大，生物活性炭工艺中微生物的泄漏会造成生物安全性问题；另一方面，活性炭工艺受温度的影响较大，由于松花江原水水温有3～5个月低于5℃，而有机物及氨氮的去除主要依赖于生物活性炭中生物的活性，低温环境会降低生物活性，影响工艺对有机物和氨氮的去除效果。膜法能较好的将原水中的浊度及有机物截留去除，但是膜法不能截留水中的氨氮，不能同时满足去除浊度、有机物及氨氮的要求。同时，由于臭氧-活性炭工艺及膜法处理工艺前端必须有常规处理工艺进行配套，导致其工艺流程冗长、投资成本大、运行成本高、控制复杂。针对上述问题，亟需一种短流程、投资少、运行成本低及控制方便的水处理方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有处理低温低浊高氨氮水的系统运行成本高和处理效果差的问题，而提供低温低浊高氨氮水强化处理系统及其处理方法。

本发明低温低浊高氨氮水强化处理系统包括冲击旋流混合装置、一级网格絮凝池、二级网格絮凝池、三级网格絮凝池、沉淀池、炭砂滤池和消毒接触池；原水进管与冲击旋流混合装置的进水口相连，在冲击旋流混合装置的前端开有混凝剂投加口，在冲击旋流混合装置中设置有多层格网，各层格网的孔眼交错布置，冲击旋流混合装置的出水口通过一号水管与一级网格絮凝池的进水口相通，一级网格絮凝池后接二级网格絮凝池，二级网格絮凝池后接三级网格絮凝池，相邻的网格絮凝池之间设置有带通水口的隔墙，在各级网格絮凝池中均设置有多层格网，在三级网格絮凝池的后面接有沉淀池，沉淀池与三级网格絮凝池之间通过底部开有通口的隔壁隔开，沉淀池为上向流斜管沉淀池或上向流斜板沉淀池，位于沉淀池底部的排泥口与排泥管相连接，位于沉淀池上部的出水口通过二号水管与炭砂滤池的进水口相连接，在炭砂滤池中铺设一层活性炭，在活性炭的下方还铺设有一层石英砂，位于炭砂滤池底部的出水口与三号水管的一端相通，三号水管的另一端连接到消毒接触池的入水口上，在三号水管上开有消毒剂投加口，消毒接触池底部的出水口与净水管相通，其中在一号水管、二号水管、三号水管和净水管上均设有阀门。

本发明低温低浊高氨氮水的强化处理方法按下列步骤实现：

一、原水进入冲击旋流混合装置中，混凝剂通过设置在冲击旋流混合装置前端的混凝剂投加口加入冲击旋流混合装置中，混凝剂与原水在冲击旋流混合装置中进行充分混合，得到初级原水；

二、初级原水通过一号水管流入一级网格絮凝池中，然后通过网格絮凝池之间隔墙上的通水口依次流经二级网格絮凝池和三级网格絮凝池进行絮凝处理，絮凝处理后的水进入沉淀池进行泥水分离，截留在沉淀池底部的污泥通过排泥管排出，上清液则通过二号水管进入炭砂滤池；

三、进入炭砂滤池的上清液经活性炭和石英砂的吸附和物理截留作用去除颗粒杂质，滤后水流入三号水管中；

四、通过设置在三号水管上的消毒剂投加口投加双氧水/氯耦合消毒剂，双氧水/氯耦合消毒剂与流入三号水管中的滤后水在消毒接触池中发生耦合消毒，消毒处理后的水作为净化水通过净水管排出，完成低温低浊高氨氮水的强化处理。

本发明的低温低浊高氨氮水强化处理系统及其处理方法针对松花江、牡丹江、嫩江及黑龙江原水的处理效果优异。

本发明的低温低浊高氨氮水强化处理系统及其处理方法包括以下优点：

1、低温低浊高氨氮水强化处理的工艺流程短、投资少、控制方便；

2、处理工艺同时兼顾原水浊度、有机物及氨氮的去除，效果明显，尤其是通过絮体和活性炭的吸附，氨氮去除量大于1mg/L；

3、通过混合装置、絮凝池及滤池的整合，可以有效降低运行成本，节约药耗10～30％，节约能耗20～40％。

4、经上向流斜管或斜板沉淀池中水的氨氮去除量为0.3～0.5mg/L，经过炭砂滤池氨氮去除量为0.4～0.6mg/L，最后经H₂O₂/氯气耦合消毒氨氮去除量为1.5～2.0mg/L；而沉后水浊度小于1.0NTU，炭砂滤池出水浊度0.2～0.5NTU；沉后水COD_Mn为1.5～2.0mg/L，炭砂滤池出水COD_Mn为0.5～1.0mg/L，最终处理后的出水水质优于《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)。

附图说明

图1为本发明低温低浊高氨氮水强化处理系统的结构示意图；

图2为格网的局部结构示意图，20—肋条。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式低温低浊高氨氮水强化处理系统包括冲击旋流混合装置1、一级网格絮凝池2、二级网格絮凝池3、三级网格絮凝池4、沉淀池5、炭砂滤池6和消毒接触池7；原水进管12与冲击旋流混合装置1的进水口相连，在冲击旋流混合装置1的前端开有混凝剂投加口8，在冲击旋流混合装置1中设置有多层格网，各层格网的孔眼交错布置，冲击旋流混合装置1的出水口通过一号水管13与一级网格絮凝池2的进水口相通，一级网格絮凝池2后接二级网格絮凝池3，二级网格絮凝池3后接三级网格絮凝池4，相邻的网格絮凝池之间设置有带通水口的隔墙18，在各级网格絮凝池中均设置有多层格网，在三级网格絮凝池4的后面接有沉淀池5，沉淀池5与三级网格絮凝池4之间通过底部开有通口的隔壁19隔开，沉淀池5为上向流斜管沉淀池或上向流斜板沉淀池，位于沉淀池5底部的排泥口与排泥管16相连接，位于沉淀池5上部的出水口通过二号水管14与炭砂滤池6的进水口相连接，在炭砂滤池6中铺设一层活性炭10，在活性炭10的下方还铺设有一层石英砂11，位于炭砂滤池6底部的出水口与三号水管15的一端相通，三号水管15的另一端连接到消毒接触池7的入水口上，在三号水管15上开有消毒剂投加口9，消毒接触池7底部的出水口与净水管17相通，其中在一号水管13、二号水管14、三号水管15和净水管17上均设有阀门。

本实施方式混凝剂与原水在冲击旋流混合装置中进行充分混合，与混凝剂充分混合后的原水依次进入一级、二级及三级网格絮凝池进行絮凝处理，胶体颗粒及微小悬浮物在剪切力的作用下相互碰撞，逐渐形成尺寸大、强度高的絮凝体，同时有机物及氨氮被具有多孔性的絮体吸附，发生絮凝反应后的水进入上向流斜管/斜板沉淀池进行泥水分离，吸附了有机物及氨氮的絮凝体被截留在沉淀池底部，并通过排泥管排出，部分有机物及氨氮在此阶段被去除，经过泥水分离的上清液进入炭砂滤池，在滤料的吸附、物理截留作用下，未在沉淀池中去除的微小颗粒杂质被去除，同时有机物及氨氮在滤料的吸附作用下进一步被去除，得到的滤后水与消毒剂在消毒接触池中发生耦合消毒，在此阶段，氨氮在H₂O₂/Cl₂的耦合作用下转化为氮气被去除，部分有机物被氧化去除，消毒后的水即可外供。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是在冲击旋流混合装置1中设置3～8层格网，每层格网的肋条20宽度为15～20mm，格网的孔径为1～2倍肋条宽度，各层格网间的间距不超过孔径的10～15倍。

本实施方式各层格网孔眼交错布置，前一个格网孔眼出水冲击在下一层格网的肋条上，形成冲击旋流，通过各层格网的间距控制冲击力。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是在各级网格絮凝池中设置有多层格网，格网的肋条20宽度为8～15mm，格网孔眼净间距为3～5倍肋条宽度，各层格网间距不超过孔眼净间距的5～20倍。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是在炭砂滤池6中活性炭的填充厚度为1.0～1.5m，石英砂的填充厚度为0.3～0.5m。

具体实施方式五：本实施方式低温低浊高氨氮水的强化处理方法按下列步骤实现：

一、原水进入冲击旋流混合装置1中，混凝剂通过设置在冲击旋流混合装置1前端的混凝剂投加口8加入冲击旋流混合装置1中，混凝剂与原水在冲击旋流混合装置1中进行充分混合，得到初级原水；

二、初级原水通过一号水管13流入一级网格絮凝池2中，然后通过网格絮凝池之间隔墙18上的通水口依次流经二级网格絮凝池2和三级网格絮凝池4进行絮凝处理，絮凝处理后的水进入沉淀池5进行泥水分离，截留在沉淀池5底部的污泥通过排泥管16排出，上清液则通过二号水管14进入炭砂滤池6；

三、进入炭砂滤池6的上清液经活性炭10和石英砂11的吸附和物理截留作用去除颗粒杂质，滤后水流入三号水管15中；

四、通过设置在三号水管15上的消毒剂投加口9投加双氧水/氯耦合消毒剂，双氧水/氯耦合消毒剂与流入三号水管15中的滤后水在消毒接触池7中发生耦合消毒，消毒处理后的水作为净化水通过净水管17排出，完成低温低浊高氨氮水的强化处理。

本实施方式冲击旋流混合装置和各级网格絮凝池中的格网的设置方向均与进水的方向垂直。

本实施方式步骤二中控制第一级网格絮凝池能耗0.10～0.15m，絮凝时间1～2min；第二级网格絮凝池能耗0.08～0.10m，絮凝时间3～4min；第三级网格絮凝池能耗0.05～0.07m，絮凝时间3～4min。网格絮凝池中控制絮凝体中位径0.4～1.0mm，二维分形维数1.4～1.7。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式五不同的是步骤一中冲击旋流混合装置1中水的流速为0.5～1.2m/s。其它步骤及参数与具体实施方式五相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式五或六不同的是步骤二控制沉淀池5内水的上升流速为2.0～2.7mm/s。其它步骤及参数与具体实施方式五或六相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式五至七之一不同的是步骤四双氧水/氯耦合消毒剂中H₂O₂的投加量为0.2～0.5mg/L，Cl₂的投加量为3～5mg/L。其它步骤及参数与具体实施方式五至七之一相同。

实施例一：本实施例采用具体实施方式一所述的水处理系统对低温低浊高氨氮水强化处理方法按下列步骤实施：

一、原水进入冲击旋流混合装置1中，按15mg/L的浓度将PAC混凝剂通过设置在冲击旋流混合装置1前端的混凝剂投加口8加入到冲击旋流混合装置1中，混凝剂与原水在冲击旋流混合装置1中进行充分混合，得到初级原水；

二、初级原水通过一号水管13流入一级网格絮凝池2中，然后通过网格絮凝池之间隔墙18上的通水口依次流经二级网格絮凝池2和三级网格絮凝池4进行絮凝处理，絮凝处理后的水进入上向流斜板沉淀池5进行泥水分离，截留在沉淀池5底部的污泥通过排泥管16排出，上清液则通过二号水管14进入炭砂滤池6；

三、进入炭砂滤池6的上清液经活性炭10和石英砂11的吸附和物理截留作用去除颗粒杂质，滤后水流入三号水管15中；

四、通过设置在三号水管15上的消毒剂投加口9投加双氧水/氯耦合消毒剂，双氧水/氯耦合消毒剂与流入三号水管15中的滤后水在消毒接触池7中发生耦合消毒，消毒处理后的水作为净化水通过净水管17排出，完成低温低浊高氨氮水的强化处理。

本实施例步骤一所述的原水选用松花江江水，原水水质：浊度为3.54～6.65NTU，COD_Mn为4.51～6.44mg/L，氨氮为1.6～2.3mg/L。上向流斜板沉淀池5中采用乙丙共聚斜板，斜板的倾斜角度为60°，两斜板的间距为30mm。

本实施例步骤一中的冲击旋流混合装置1的长度为3m，其中设置6层格网，各层格网孔眼交错布置，前一个格网孔眼出水冲击在下一层格网的肋条上，形成冲击旋流，单层格网肋条宽度为20mm，格网孔径为2倍肋条宽度，各层格网间的间距为孔径的10倍。控制冲击旋流混合装置中原水的流速为0.9m/s，能耗为0.5m。

本实施例步骤二中的一级网格絮凝池2中设置6层格网，格网肋条宽度为10mm，格网孔眼净间距为4倍肋条宽度，各层格网间距为孔眼净间距的10倍，能耗0.12m，絮凝时间2min。经过一级网格絮凝池2絮凝后的水进入二级网格絮凝池3进行絮凝，二级网格絮凝池3中设置5层格网，格网肋条宽度为10mm，格网孔眼净间距为4倍肋条宽度，各层格网间距为孔眼净间距的11倍，能耗0.09m，絮凝时间3min。经过二级网格絮凝池3絮凝后的水进入三级网格絮凝池4进行絮凝，三级网格絮凝池4中设置5层格网，格网肋条宽度为10mm，格网孔眼净间距为4倍肋条宽度，各层格网间距为孔眼净间距的12倍，能耗0.06m，絮凝时间4min。经过三级网格絮凝池4絮凝后的水进入上向流斜管/斜板沉淀池5进行泥水分离，沉淀池5上升流速为2.5mm/s。

本实施例步骤三中经过泥沙分离的上清液进入炭砂滤池6过滤，炭砂滤池6结构分为上层煤质破碎活性炭，下层为石英砂，煤质破碎炭碘值1250mg/g，活性炭填充厚度1.2m，石英砂填充厚度0.4m，石英砂粒径0.8～1.2mm。步骤四滤后水进入消毒接触池7，H₂O₂/Cl₂耦合消毒剂通过消毒剂投加口9投加，H₂O₂投加量为0.3mg/L，Cl₂投加量为3.5mg/L，次氯酸根浓度>2％，经过H₂O₂/Cl₂耦合消毒后，可将氨氮转化为氮气，转化率≥99％，有机物去除率≥98.5％，消毒后的水排入下水道。

经过本实例处理后的水质为：沉淀池出水浊度为0.69～0.93NTU，炭砂滤池出水浊度为0.21～0.43NTU；沉淀池出水COD_Mn为1.64～1.97mg/L，炭砂滤池出水COD_Mn为0.61～0.95mg/L；沉淀池出水氨氮为1.3～1.9mg/L，炭砂滤池出水氨氮为1.1～1.6mg/L，消毒后出水氨氮浓度为0.2～0.4mg/L。

利用本实例的方法，通过强化混合，絮凝、强化过滤及耦合消毒，来提高浊度、有机物及氨氮的去除效果，使得出水水质优于《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)。

Claims (8)

1.低温低浊高氨氮水强化处理系统，其特征在于该低温低浊高氨氮水强化处理系统包括冲击旋流混合装置(1)、一级网格絮凝池(2)、二级网格絮凝池(3)、三级网格絮凝池(4)、沉淀池(5)、炭砂滤池(6)和消毒接触池(7)；原水进管(12)与冲击旋流混合装置(1)的进水口相连，在冲击旋流混合装置(1)的前端开有混凝剂投加口(8)，在冲击旋流混合装置(1)中设置有多层格网，各层格网的孔眼交错布置，冲击旋流混合装置(1)的出水口通过一号水管(13)与一级网格絮凝池(2)的进水口相通，一级网格絮凝池(2)后接二级网格絮凝池(3)，二级网格絮凝池(3)后接三级网格絮凝池(4)，相邻的网格絮凝池之间设置有带通水口的隔墙(18)，在各级网格絮凝池中均设置有多层格网，在三级网格絮凝池(4)的后面接有沉淀池(5)，沉淀池(5)与三级网格絮凝池(4)之间通过底部开有通口的隔壁(19)隔开，沉淀池(5)为上向流斜管沉淀池或上向流斜板沉淀池，位于沉淀池(5)底部的排泥口与排泥管(16)相连接，位于沉淀池(5)上部的出水口通过二号水管(14)与炭砂滤池(6)的进水口相连接，在炭砂滤池(6)中铺设一层活性炭(10)，在活性炭(10)的下方还铺设有一层石英砂(11)，位于炭砂滤池(6)底部的出水口与三号水管(15)的一端相通，三号水管(15)的另一端连接到消毒接触池(7)的入水口上，在三号水管(15)上开有消毒剂投加口(9)，消毒接触池(7)底部的出水口与净水管(17)相通，其中在一号水管(13)、二号水管(14)、三号水管(15)和净水管(17)上均设有阀门。

2.根据权利要求1所述的低温低浊高氨氮水强化处理系统，其特征在于在冲击旋流混合装置(1)中设置3～8层格网，每层格网的肋条(20)宽度为15～20mm，格网的孔径为1～2倍肋条宽度，各层格网间的间距不超过孔径的10～15倍。

3.根据权利要求1所述的低温低浊高氨氮水强化处理系统，其特征在于在一级网格絮凝池(2)、二级网格絮凝池(3)和三级网格絮凝池(4)中均设置有多层格网，格网的肋条(20)宽度为8～15mm，格网孔眼净间距为3～5倍肋条宽度，各层格网间距不超过孔眼净间距的5～20倍。

4.根据权利要求1所述的低温低浊高氨氮水强化处理系统，其特征在于在炭砂滤池(6)中活性炭的填充厚度为1.0～1.5m，石英砂的填充厚度为0.3～0.5m。

5.低温低浊高氨氮水的强化处理方法，其特征在于是按下列步骤实现：

一、原水进入冲击旋流混合装置(1)中，混凝剂通过设置在冲击旋流混合装置(1)前端的混凝剂投加口(8)加入冲击旋流混合装置(1)中，混凝剂与原水在冲击旋流混合装置(1)中进行充分混合，得到初级原水；

二、初级原水通过一号水管(13)流入一级网格絮凝池(2)中，然后通过网格絮凝池之间隔墙(18)上的通水口依次流经二级网格絮凝池(2)和三级网格絮凝池(4)进行絮凝处理，絮凝处理后的水进入沉淀池(5)进行泥水分离，截留在沉淀池(5)底部的污泥通过排泥管(16)排出，上清液则通过二号水管(14)进入炭砂滤池(6)；

三、进入炭砂滤池(6)的上清液经活性炭(10)和石英砂(11)的吸附和物理截留作用去除颗粒杂质，滤后水流入三号水管(15)中；

四、通过设置在三号水管(15)上的消毒剂投加口(9)投加双氧水/氯耦合消毒剂，双氧水/氯耦合消毒剂与流入三号水管(15)中的滤后水在消毒接触池(7)中发生耦合消毒，消毒处理后的水作为净化水通过净水管(17)排出，完成低温低浊高氨氮水的强化处理。

6.根据权利要求5所述的低温低浊高氨氮水的强化处理方法，其特征在于步骤一中冲击旋流混合装置(1)中水的流速为0.5～1.2m/s。

7.根据权利要求5所述的低温低浊高氨氮水的强化处理方法，其特征在于步骤二控制沉淀池(5)内水的上升流速为2.0～2.7mm/s。

8.根据权利要求5所述的低温低浊高氨氮水的强化处理方法，其特征在于步骤四双氧水/氯耦合消毒剂中H₂O₂的投加量为0.2～0.5mg/L，Cl₂的投加量为3～5mg/L。