CN104591448A

CN104591448A - 一种高效处理微污染水源水的工艺及处理系统

Info

Publication number: CN104591448A
Application number: CN201510017875.7A
Authority: CN
Inventors: 贺杏华; 魏娜
Original assignee: Wuhan Polytechnic University
Current assignee: Guangdong Evan Low Carbon Technology Co ltd; Guangdong Research Institute Of High Quality Resources And Environment Co ltd
Priority date: 2015-01-14
Filing date: 2015-01-14
Publication date: 2015-05-06
Anticipated expiration: 2035-01-14
Also published as: CN104591448B

Abstract

本发明属于水处理领域。一种高效处理微污染水源水的工艺，其特征在于它包括如下步骤： 1）首先微污染水源水进入调节池，进行水质水量的调节，然后提升至吸附池，投加粉末活性炭进行吸附反应；2）进入电解槽内，利用可溶性阳极产生的阳离子在溶液中水解、聚合，这些水解产物作为絮凝剂起到絮凝作用；3）进入沉淀池，进行絮凝体沉淀，沉淀下来的粉末活性炭污泥在沉淀池底部浓缩，浓缩后的污泥一部分经过污泥回流管由污泥回流泵提升回流至电解槽内；4）经过沉淀后的出水通过第五输送管排放或进入常规饮用水处理工艺。该工艺能有效去除微污染水源水中微量污染物，作为净水厂常规处理工艺的预处理，该工艺处理后的出水能进入净水厂常规的水处理系统。

Description

一种高效处理微污染水源水的工艺及处理系统

技术领域

本发明属于水处理领域，具体涉及一种高效处理微污染水源水的新工艺及处理系统。

背景技术

不同的水源所含杂质的种类和数量各不相同。就是同一个水源，其杂质成分与含量也是随着空间和时间而不断变化着。一般来说，当水源所含的污染物种类较多、性质较复杂，但浓度比较低微时，通常被称为微污染水源水（即微污染水）。随着我国经济发展和城市人口的日益集中与增加，众多河流湖泊受到污染，成为微污染水，丧失了饮用水水源的功能和作用，但是在当前水资源严重短缺的形势下，微污染水源水仍将是重要水源，。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、氨氮及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，结果致使城市居民不得不长期饮用这种不安全的水，成为人类健康、经济和社会可持续发展的重大障碍，因此寻找一种有效并且灵活的应对湖泊和水库水突发污染事件的处理方法成为了各大水厂必须解决的难题，对降低后续工艺负荷、保障供水安全具有重大意义。

发明内容

本发明所要解决的问题在于提供一种高效处理微污染水源水的工艺及处理系统，该工艺能有效去除微污染水源水中的有机物、悬浮物、氨氮等微量污染物，作为净水厂常规处理工艺的预处理，该工艺处理后的出水能进入净水厂常规的水处理系统。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种高效处理微污染水源水的工艺，利用活性炭吸附和电化学絮凝耦合作用处理微污染水源水，其特征在于它包括如下步骤：

1）首先微污染水源水通过第一输送管1进入调节池2，在调节池内进行水质水量的调节，然后通过第二输送管3由第一提升泵4提升至吸附池5，通过粉末活性炭投加装置6向吸附池5中投加粉末活性炭（粉末状的活性炭），在这里微污染水源中的有机物、胶体物质及其他有害物质被粉末活性炭吸附，为便于粉末活性炭与水充分混合且不沉积，吸附池5中设有水下搅拌器7进行混合搅拌；

2）经过粉末活性炭吸附后的水通过第三输送管8自流进入电解槽9内，在电源（外加电压）10的作用下，利用可溶性阳极(铁阳极或铝阳极)产生的阳离子在溶液中水解、聚合生成一系列多核羟基络合离子和氢氧化物，这些水解产物作为絮凝剂起到絮凝作用；在絮凝作用下，电解槽内被粉末活性炭吸附的有机高分子物质、胶体物质及悬浮杂质进行络合絮凝、使水中胶体颗粒脱稳凝聚逐渐增长到可以重力沉降的尺寸，另外在电解槽内可使部分污染物在电极上直接或间接发生氧化或还原反应而从废水中去除；

3）经过絮凝反应的出水通过第四输送管12自流进入沉淀池13，进行絮凝体沉淀，沉淀下来的粉末活性炭污泥在沉淀池13底部浓缩，浓缩后的污泥一部分经过污泥回流管16由污泥回流泵17提升回流至电解槽9内，通过污泥回流延长粉末活性炭在系统内的停留时间，使之形成以粉末活性炭为载体的生物炭，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炭，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、臭味物质及氨氮等进行全面去除；另外回流污泥可以增加水中的凝结核，增大絮体粒径，从而强化絮凝效果，并且粉末活性炭在吸附有机物的同时，也可增加水中的颗粒物浓度，与回流污泥协同强化混凝效果；

4）经过沉淀后的出水通过第五输送管14排放或进入常规饮用水处理工艺，整个流程中产生的污泥一部分回流至电解槽9，另一部分污泥作为剩余污泥通过污泥排放管15排走另作处理。

按上述技术方案，所述步骤1）中，微污染水源水在调节池内的停留时间为3～5小时。

按上述技术方案，所述步骤1）中，微污染水源水在吸附池内的停留时间为15～30min。

按上述技术方案，所述步骤1）中，粉末活性炭在吸附池中的投加量为0.2～0.8g/L。

按上述技术方案，所述步骤2）中，电解槽内电极选用铝-碳电极或铁-碳作为电极材料，通电电流密度3～25 mA／cm²（可通过改变外加电源电压来调节电流密度），极板间距为10～20mm，极板间的水流速度控制在4～10mm/S，电解槽的总水力停留时间为10～25min。

按上述技术方案，所述步骤3）中，沉淀池内沉淀时间15～30min。

按上述技术方案，所述步骤3）中，浓缩后的污泥回流比（体积比）为1.5%～8%。

实现上述工艺的微污染水源水处理系统，它包括第一输送管1、调节池2、第二输送管3、第一提升泵4、吸附池5、粉末活性炭投加装置6、搅拌器7、第三输送管8、电解槽9、电源10、电极板11、第四输送管12、沉淀池13、第五输送管14、污泥排放管15、污泥回流管16、污泥回流泵17；

第一输送管1的输入端接微污染水源水，第一输送管1的输出端接与调节池2的输入口连接通，调节池2的出水口与第二输送管3的输入端连接通，第二输送管3的输出端与吸附池5的进水口连接通，第二输送管3上设置有第一提升泵4，在吸附池5的顶部设有粉末活性炭投加装置6，在吸附池5中设有搅拌装置7，第三输送管8的输入端与吸附池5的出水口连接通，第三输送管8的输出端在电解槽9的底部与电解槽9的进水口连接通，在电解槽9中设有电极板11，电极板为阴极板和阳极板，阴极板、阳极板分别与外加电源10连接通，第四输送管12的输入端与电解槽9出水口连接通，第四输送管12的输出端与沉淀池13的进水口连接通，第五输送管14的输入端与沉淀池13的出水口连接通，在沉淀池13的底部设有排泥管15和污泥回流管16，在排泥管15和污泥回流管16上设有阀门，排泥管15排出的剩余污泥另作处理，污泥回流管16的输出端与电解槽9底部的进泥管口连接通，在污泥回流管16上设有污泥回流泵17。

本发明的优点:

1）采用电絮凝技术，与化学絮凝相比，电絮凝技术不需要化学絮凝剂，也不需要专门的投药设备，既避免了使用化学絮凝剂引入的另一离子可能带来的污染，又减少了设备投资。电絮凝法和常规水处理中投加铁盐或铝盐絮凝剂相比，其混凝原理是一样的，但是可以缩小甚至省去处理厂絮凝剂投加、运输和贮存等设施。

2）控制电絮凝的电解电流可以代替控制常规的混凝剂的浓度和计量投加，采用电絮凝装置可以代替常规的混凝剂溶解、调配、计量、投加等一系列设备。这样可以简化操作程序，节约水处理时间，减少设备规模，并可随原水浓度不同而任意变换操作电流大小，来保证出水水质。

3）同时具备凝聚、气浮、氧化和还原的功能，有效地从水中去除悬浮物，胶体以及分子态和离子态的一些物质，较易实现机械化操作和自动化控制，特别适用于中小型独立单位使用。

4）经电絮凝处理后形成的絮体大且密实，沉降速度较快,出水水质好。

5）本发明的粉末活性炭污泥回流使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、臭味物质及氨氮进行高效去除。

本发明的有益效果是：采用粉末活性炭吸附-电絮凝耦合-沉淀处理工艺，能有效去除微污染水源中的不同分子量的有机物、胶体物质、悬浮物质，及其他臭味物质、氨氮等。使处理后的水能进入常规的净水处理工艺流程，该工艺结构简单，运行可靠。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

图中：1-第一输送管；2-调节池；3-第二输送管；4-第一提升泵；5-吸附池（活性炭吸附池）；6-粉末活性炭投加装置；7-搅拌器；8-第三输送管；9-电解槽；10-电源；11-电极板（阴极板和阳极板）；12-第四输送管；13-沉淀池；14-第五输送管；15-污泥排放管；16-污泥回流管；17-污泥回流泵。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明作详细说明。

如图1所示，一种高效处理微污染水源水的工艺，利用活性炭吸附和电化学絮凝耦合作用处理微污染水源水，它包括如下步骤：

按上述技术方案，所述步骤3）中，所述浓缩后的污泥回流比（体积比）为1.5%～8%。

如图1所示，实现上述工艺的微污染水源水处理系统，它包括第一输送管1、调节池2、第二输送管3、第一提升泵4、吸附池5、粉末活性炭投加装置6、搅拌器7、第三输送管8、电解槽9、电极板11、第四输送管12、沉淀池13、第五输送管14、污泥排放管15、污泥回流管16、污泥回流泵17；

实施例1 :

本实施例中，待处理原水浊度为5.22NTU, UV₂₅₄为O.040cm^-1 ，COD_cr为6.230 mg/L，氨氮3.105mg/L, pH 值7.6～8.0，采用本发明工艺，原水（即微污染水源水）在调节池中的停留时间为3.5小时，流入吸附池的同时，向吸附池中连续投加粉末活性炭，投加浓度为0.35g/L,在吸附池中的反应时间为20min，经过粉末活性炭吸附反应后的水进入电解槽，进行电絮凝反应，阳极电极材料为铁，阴极电极材料为碳，电流密度为9mA／cm²，极板间距16mm,极板间的水流速度约6mm/S，电解槽总水力停留时间14min,经过电絮凝反应后的水进入沉淀池进行沉淀，沉淀时间25min，沉淀池底部的污泥按5%（体积比）的回流比连续回流进入电解槽。沉淀池底部剩余污泥每隔5天排放一次。沉淀后出水浊度降为1.15NTU，UV₂₅₄降为O.022cm^-1，COD_cr降为2.350 mg/L，氨氮降为0.091mg/L。采用该工艺能有效提高沉淀池出水水质。

浊度降为1.15NTU表示有效去除了悬浮物和胶体物质；UV₂₅₄降为O.022cm^-1，COD_cr降为2.350 mg/L表示有效去除了不同分子量的有机物，同时去除了臭味。

实施例2 :

本实施例中，待处理原水浊度为12.33NTU, UV₂₅₄为O.084cm^-1 ，COD_cr为9.50 mg/L，氨氮4.210mg/L, pH 值7.4～7.9，采用本发明工艺，原水（微污染水源水）在调节池中的停留时间为4小时，流入吸附池的同时，向吸附池中连续投加粉末活性炭，投加浓度为0.55g/L,在吸附池中的反应时间为25分钟，经过粉末活性炭吸附反应后的水进入电解槽，进行电絮凝反应，阳极电极材料为铁，阴极电极材料为碳，电流密度为16 mA／cm²，极板间距13mm,极板间的水流速度约8mm/S，电解槽总水力停留时间20min,经过电絮凝反应后的水进入沉淀池进行沉淀，沉淀时间25min，沉淀池底部的污泥按7%（体积比）的回流比连续回流进入电解槽。沉淀池底部剩余污泥每隔3天排放一次。沉淀后出水浊度降为3.20NTU，UV₂₅₄降为O.031cm^-1，COD_cr降为3.16 mg/L，氨氮降为0.098mg/L。采用该工艺能有效提高沉淀池出水水质。

浊度降为3.20NTU表示有效去除了悬浮物和胶体物质；UV₂₅₄降为O.031cm^-1，COD_cr降为3.16 mg/L表示有效去除了不同分子量的有机物，同时去除了臭味。

实施例3 :

本实施例中，待处理原水浊度为5.22NTU, UV₂₅₄为O.040cm^-1 ，COD_cr为6.230 mg/L，氨氮3.105mg/L, pH 值7.6～8.0，采用本发明工艺，原水（即微污染水源水）在调节池中的停留时间为3小时，流入吸附池的同时，向吸附池中连续投加粉末活性炭，投加浓度为0.2g/L,在吸附池中的反应时间为15min，经过粉末活性炭吸附反应后的水进入电解槽，进行电絮凝反应，阳极电极材料为铝，阴极电极材料为碳，电流密度为5mA／cm²，极板间距10mm,极板间的水流速度为4mm/S，电解槽总水力停留时间10min,经过电絮凝反应后的水进入沉淀池进行沉淀，沉淀时间15min，沉淀池底部的污泥按1.5%（体积比）的回流比连续回流进入电解槽。沉淀池底部剩余污泥每隔5天排放一次。沉淀后出水浊度降为1.85NTU，UV₂₅₄降为0.032cm^-1，COD_cr降为3.35 mg/L，氨氮降为0.094mg/L。采用该工艺能有效提高沉淀池出水水质。

浊度降为1.85NTU表示有效去除了悬浮物和胶体物质；UV₂₅₄降为O.032cm^-1，COD_cr降为3.35mg/L表示有效去除了不同分子量的有机物，同时去除了臭味。

实施例4 :

本实施例中，待处理原水浊度为5.22NTU, UV₂₅₄为O.040cm^-1 ，COD_cr为6.230 mg/L，氨氮3.105mg/L, pH 值7.6～8.0，采用本发明工艺，原水（即微污染水源水）在调节池中的停留时间为5小时，流入吸附池的同时，向吸附池中连续投加粉末活性炭，投加浓度为0.8g/L,在吸附池中的反应时间为30min，经过粉末活性炭吸附反应后的水进入电解槽，进行电絮凝反应，阳极电极材料为铝，阴极电极材料为碳，电流密度为25mA／cm²，极板间距20mm,极板间的水流速度为10mm/S，电解槽总水力停留时间25min,经过电絮凝反应后的水进入沉淀池进行沉淀，沉淀时间30min，沉淀池底部的污泥按8%（质体积比）的回流比连续回流进入电解槽。沉淀池底部剩余污泥每隔5天排放一次。沉淀后出水浊度降为1.18NTU，UV₂₅₄降为O.024cm^-1，COD_cr降为2.58 mg/L，氨氮降为0.103mg/L。采用该工艺能有效提高沉淀池出水水质。

浊度降为1.18NTU表示有效去除了悬浮物和胶体物质；UV₂₅₄降为O.024cm^-1，COD_cr降为2.58 mg/L表示有效去除了不同分子量的有机物，同时去除了臭味。

本发明粉末活性炭投加量的上下限、区间取值，以及工艺参数（如电流密度、极板间距、污泥回流比、水流速度、沉淀时间等）的上下限、区间取值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。

Claims

1.一种高效处理微污染水源水的工艺，其特征在于它包括如下步骤：

1）首先微污染水源水通过第一输送管（1）进入调节池（2），在调节池内进行水质水量的调节，然后通过第二输送管（3）由第一提升泵（4）提升至吸附池（5），通过粉末活性炭投加装置（6）向吸附池（5）中投加粉末活性炭；

2）经过粉末活性炭吸附后的水通过第三输送管（8）自流进入电解槽（9）内，在电源（10）的作用下，利用可溶性阳极产生的阳离子在溶液中水解、聚合，这些水解产物作为絮凝剂起到絮凝作用；

3）经过絮凝反应的出水通过第四输送管（12）自流进入沉淀池（13），进行絮凝体沉淀，沉淀下来的粉末活性炭污泥在沉淀池（13）底部浓缩，浓缩后的污泥一部分经过污泥回流管（16）由污泥回流泵（17）提升回流至电解槽（9）内；

4）经过沉淀后的出水通过第五输送管（14）排放或进入常规饮用水处理工艺，另一部分污泥作为剩余污泥通过污泥排放管（15）排走另作处理。

2.根据权利要求1所述的一种高效处理微污染水源水的工艺，其特征在于，可溶性阳极为铁阳极或铝阳极。

3.根据权利要求1所述的一种高效处理微污染水源水的工艺，其特征在于，所述步骤1）中，微污染水源水在调节池内的停留时间为3～5小时。

4.根据权利要求1所述的一种高效处理微污染水源水的工艺，其特征在于，所述步骤1）中，微污染水源水在吸附池内的停留时间为15～30min。

5.根据权利要求1所述的一种高效处理微污染水源水的工艺，其特征在于，所述步骤1）中，粉末活性炭在吸附池中的投加量为0.2～0.8g/L。

6.根据权利要求1所述的一种高效处理微污染水源水的工艺，其特征在于，所述步骤2）中，电解槽内电极选用铝-碳电极或铁-碳作为电极材料，通电电流密度3～25 mA／cm²，极板间距为10～20mm，极板间的水流速度控制在4～10mm/S，电解槽的总水力停留时间为10～25min。

7.根据权利要求1所述的一种高效处理微污染水源水的工艺，其特征在于，所述步骤3）中，沉淀池内沉淀时间15～30min。

8.根据权利要求1所述的一种高效处理微污染水源水的工艺，其特征在于，所述步骤3）中，所述浓缩后的污泥回流比（体积比）为1.5%～8%。

9.如权利要求1所述的工艺的微污染水源水处理系统，它包括第一输送管（1）、调节池（2）、第二输送管（3）、第一提升泵（4）、吸附池（5）、粉末活性炭投加装置（6）、搅拌器（7）、第三输送管（8）、电解槽（9）、电极板（11）、第四输送管（12）、沉淀池（13）、第五输送管（14）、污泥排放管（15）、污泥回流管（16）、污泥回流泵（17）；

第一输送管（1）的输入端接微污染水源水，第一输送管（1）的输出端接与调节池（2）的输入口连接通，调节池（2）的出水口与第二输送管（3）的输入端连接通，第二输送管（3）的输出端与吸附池（5）的进水口连接通，第二输送管（3）上设置有第一提升泵（4），在吸附池（5）的顶部设有粉末活性炭投加装置（6），在吸附池（5）中设有搅拌装置（7），第三输送管（8）的输入端与吸附池（5）的出水口连接通，第三输送管（8）的输出端在电解槽（9）的底部与电解槽（9）的进水口连接通，在电解槽（9）中设有电极板（11），电极板为阴极板和阳极板，阴极板、阳极板分别与外加电源（10）连接通，第四输送管（12）的输入端与电解槽（9）出水口连接通，第四输送管（12）的输出端与沉淀池（13）的进水口连接通，第五输送管（14）的输入端与沉淀池（13）的出水口连接通，在沉淀池（13）的底部设有排泥管（15）和污泥回流管（16），在排泥管（15）和污泥回流管（16）上设有阀门，排泥管（15）排出的剩余污泥另作处理，污泥回流管（16）的输出端与电解槽（9）底部的进泥管口连接通，在污泥回流管（16）上设有污泥回流泵（17）。