CN104787967A - 一种地表微污染水的处理装置及其应用 - Google Patents

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王鹏
李隽�
臧鹏
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Abstract

本发明公开一种地表微污染水的处理装置及其应用,该地表微污染水的处理装置将生物接触氧化和超滤膜生物反应器联用,通过两级生物降解及膜过滤净化地表微污染水。净化处理后的水达到《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)标准。本发明的地表微污染水的处理装置弥补了单级生物处理单元对有机物、氨氮等降解不彻底,处理效果易受冲击负荷影响的缺陷。并且该地表微污染水的处理装置结构简单,安装方便,操作可实现自动化。

Description

—种地表微污染水的处理装置及其应用
技术领域
[0001] 本发明涉及一种地表微污染水的处理装置及其在微污染水处理中的应用,属于环保技术领域。
背景技术
[0002] 微污染水源是指饮用水水源受到轻微污染,使水中部分物理、化学和微生物指标不能达到《地面水环境质量标准》中作为生活饮用水源水的水质要求,水体污染物单向指标,如浊度、色度、臭味、硫化物、臭氧化物、有毒有害物质、病原微生物等有超标现象。
[0003] 20世纪60年代以来,很多地区饮用水水源水质日益恶化,人们在饮用水的水质净化中遇到了新问题。针对源水中出现的新问题,人们就开始着手对水质净化的新技术进行了研宄。使用较多的有强化混凝、活性炭吸附、膜分离等。但这些方法均有一定的局限性,如:强化混凝可去除大部分有机物及无机物,但对于一些细小颗粒或对一些微量的有害物质难以完全去除;活性炭吸附能快速有效的去除水中有机物,但存在吸附饱和后再生利用问题;膜分离对污染物的去除率高,但不可避免的会出现膜污染问题。
[0004] 另外,传统的饮用水处理工艺为:原水一混凝一沉淀一过滤一消毒,此工艺处理效果稳定,但加氯消毒,余氯会与水中一些成分发生有机反应,从而生成“三致”的消毒副产物,对人体构成潜在的威胁。
[0005] 有鉴于此,开发一种高效简便的处理工艺显得很有必要。本发明专利将生物接触氧化和超滤膜生物反应器联用,通过两级生物降解及膜过滤净化微污染水,具有工艺简单、可实行自动操作、处理效果良好等优点。本工艺应用领域:农村散户饮用水、灾害应急用水、野外小范围用水。
发明内容
[0006] 本发明的目的之一是提供一种地表微污染水的处理装置。
[0007] 本发明的目的之二是提供上述的一种地表微污染水的处理装置用于地表微污染水的处理方法,通过该处理方法进行处理后的地表微污染水可达到合格饮用水的标准。
[0008] 本发明的技术方案
一种地表微污染水的处理装置,包括污水池、生物接触氧化池5和超滤膜生物反应器
11 ;
污水池内设有一引出管道,该引出管道依次经流量计1、提升泵2和管道阀门4与生物接触氧化池5底部的入口相连;
生物接触氧化池5的侧壁靠上设有溢流堰出口,该溢流堰出口 9通过装有流量计10的管道与超滤膜生物反应器11的侧壁靠近底端入口相连。
[0009] 所述生物接触氧化池5的下方满平面均匀曝气装置7,曝气装置的入口通过管道阀门24与曝气泵3相连,曝气泵3为曝气装置7提供空气;曝气装置7的曝气强度为10_20m3/ (m2.h); 生物接触氧化池5的上方为填料层6,填料层6的高度为2.5-3.5m,填料层6中的填料采用比表面积为50-250m2/m3的塑料蜂窝或弹性填料等软性填料;
生物接触氧化池5的底部设有排污管8,用于排除填料上脱落的污泥;
超滤膜反应器11的中部设有平板超滤膜14,其主要用于活性污泥处理后的水的超滤,所述的平板超滤膜14,其通量为5-50L/m2*h,孔径为50_200nm ;
超滤膜反应器11的下方设有曝气装置12,该曝气装置12为单孔膜布气器或微孔陶瓷布气器,曝气强度为10-50m3/(m2.h),超滤膜反应器11的外部设有的空气泵16经管道阀门15后与曝气装置12连接,空气泵16向超滤膜反应器11内进行曝气,为超滤膜反应器11内提供溶解氧;
超滤膜反应器11的底部设有排污管13,用于排除反应器内的活性污泥;
所述的平板超滤膜14顶部设有管道出口 17,该管道出口 17经管道从超滤膜反应器11的侧壁穿出,然后依次经管道阀门18、抽吸泵19、紫外消毒装置20后与清水池21相连;所述的紫外消毒装置20使用电压为220V的紫外线灯,辐射的253.7nm紫外线的强度为 70_200uw/cm2;
在平板膜过滤器14顶部的管道出口 17与管道阀门18之间优选设有一回路,该回路依次经流量计23、管道阀门25、回流泵22后从超滤膜反应器11的上部进入超滤膜反应器11,该回路主要用于当从平板膜过滤器14出来的超滤水依次经阀门18、抽吸泵19、紫外消毒装置20后进入清水池21的水不能满足排放要求时,将平板超滤膜14出水返回超滤膜反应器11中进行第二次活性污泥处理、超滤处理;
上述的提升泵2、曝气泵3、曝气泵16、抽吸泵19、回流泵22均可由PLC自动控制其开启O
[0010] 上述的一种地表微污染水的处理装置对污水的处理过程,即污水池中的地表微污染水依次经流量计1、提升泵2后经过管道阀门4进入生物接触氧化池5,在生物接触氧化池5进行第一次生物降解处理后的地表微污染水从生物接触氧化池5的溢流堰出口 9后经流量计10进入到超滤膜反应器11中;
进入到超滤膜反应器11中的地表微污染水先由活性污泥对其中有机物进行处理、再由平板超滤膜14对其中的悬浮物、胶体、金属离子等进行超滤处理,出水进入清水池21,即完成地表微污染水的处理,其处理过程具体包括如下步骤:
(1)、首先将污水池中的地表微污染水调PH为6.5-8.5后,控制温度为0-30°C经提升泵2提升至生物接触氧化池5进行第一次生物降解处理l_3h,这时地表微污染水中有机物、氨氮等污染物被部分降解,地表微污染水得到一定程度净化,从而使后续的超滤膜生物反应器的负荷得以降低;
(2)、从生物接触氧化池5出来的地表微污染水再进入到超滤膜生物反应器11中,先进行活性污泥处理、再进行超滤处理;
活性污泥停留时间为5-30d,水力停留时间为10-120min,
超滤膜反应器11内的活性污泥浓度为8000-20000mg/L ;
超滤膜反应器11内气水比按体积比计算为5-20:1 ;
超滤膜生物反应器11中使用的平板超滤膜14,其主要用于过滤活性污泥处理后的水,超滤过程控制压力为10-50kPa ; 从超滤膜生物反应器11出来的水经抽吸泵19抽吸后经紫外消毒装置20消毒后进入到清水池21,即完成地表微污染水的处理,得合格饮用水。
[0011] 上述超滤膜生物反应器11的清洗周期视超滤膜的污染情况而定,一般20-120天清洗I次,其清洗方法如下:
(1)、喊洗液:
为质量百分比浓度为0.5%的次氯酸钠水溶液或含次氯酸钠和氢氧化钠的混合水溶液,所述含次氯酸钠和氢氧化钠的混合水溶液中次氯酸钠浓度为2000-5000mg/L,氢氧化钠浓度为1000mg/L ;
(2)、酸洗液:
浓度为1000mg/L的草酸或柠檬酸水溶液;
由于进水水质不同,碱洗后视通量恢复情况再决定是否使用酸洗。当水体中含有大量Ca2+时尽量不用草酸水溶液,改用柠檬酸水溶液等。
[0012] 上述的地表微污染水通过生物接触氧化池、活性炭吸附和平板膜过滤后,出水达到饮用水标准,可不在超滤膜反应器中投加菌种进行生物处理。
[0013] 本发明的有益效果
本发明的一种地表微污染水的处理装置,通过生物接触氧化池和超滤膜生物反应器联用处理地表微污染水,弥补了单级生物处理单元对有机物、氨氮等降解不彻底,处理效果易受冲击负荷影响的缺陷。并且该地表微污染水的处理装置结构简单,安装方便,操作可实现自动化。
[0014] (I)生物接触氧化池内生物固体量多,水流完全混合,故对水质水量的骤变有较强的适应能力,有较高的容积负荷,另外,剩余污泥量少,不存在污泥膨胀问题,运行管理简便。
[0015] (2)超滤膜生物反应器底部曝气,既能为超滤膜生物反应器中微生物提供氧气,又能均化水质,从而提高了处理效果。
[0016] (3)平板膜过滤前经过生物接触氧化和超滤膜生物反应器两级生物处理预处理,可以有效减缓膜污染,延长膜使用寿命,同时保证出水质量。
[0017] (4)超滤膜生物反应器使用灵活,可根据微污染水水质决定是否投加菌种进行两级生物处理联用。
[0018] (5)紫外消毒杀菌效率高、无二次污染、使用安全、运行成本很低、维护方便。
附图说明
[0019] 图1、一种地表微污染水的处理装置的结构示意图。
具体实施方式
[0020] 下面通过具体实施例并结合附图对本发明进一步阐述,但并不限制本发明。
[0021] 实施例1
一种地表微污染水的处理装置,其结构示意图如图1所示,其中I为流量计、2为提升泵、3为曝气泵、4为管道阀门、5为生物接触氧化池、6为填料层、7为曝气装置、8为生物接触氧化池的排污管、9为生物接触氧化池5的溢流堰出口、10为流量计、11为超滤膜生物反应器11、12为曝气装置、13为超滤膜生物反应器的排污管、14为平板膜过滤器、15为阀门、16为曝气泵、17为平板超滤膜的出口、18为管道阀门、19为抽吸泵、20为紫外消毒装置、21为清水池、22为回流泵、23为流量计、24为管道阀门、25为管道阀门;
即所述的地表微污染水的处理装置包括污水池、生物接触氧化池5和超滤膜生物反应器11 ;
污水池内设有一引出管道,该引出管道依次经流量计1、提升泵2和管道阀门4与生物接触氧化池5底部的入口相连;
生物接触氧化池5的侧壁靠上设有溢流堰出口 9,该溢流堰出口 9通过装有流量计10的管道与超滤膜生物反应器11的侧壁靠近底端入口相连;所述生物接触氧化池5的下方满平面均匀曝气装置7,曝气装置7的入口通过管道与曝气泵3相连,曝气泵3为曝气装置7提供空气;曝气装置7的曝气强度为10-20m3/(m2.h);
生物接触氧化池5的上方为填料层6,填料层6中的填料采用比表面积为50-250m2/m3的塑料蜂窝或弹性填料等软性填料;
生物接触氧化池5的底部设有排污管8,用于排除填料上脱落的污泥;
超滤膜反应器11的中部设有平板超滤膜14,其主要用于活性污泥处理后的水的超滤,所述的平板超滤膜14,其通量为5-50L/m2*h,孔径为50_200nm ;
超滤膜反应器11的下方设有曝气装置12,该曝气装置12为单孔膜布气器或微孔陶瓷布气器,曝气强度为10-50m3/(m2.h),超滤膜反应器11的外部设有的空气泵16经管道阀门15后与曝气装置12连接,空气泵16向超滤膜反应器11内进行曝气,为超滤膜反应器11内提供溶解氧;
超滤膜反应器11的底部设有排污管13,用于排除反应器内的活性污泥;
所述的平板超滤膜14顶部设有管道出口 17,该管道出口 17经管道从超滤膜反应器11的侧壁穿出,然后依次经阀门18、抽吸泵19、紫外消毒装置20后与清水池21相连;
所述的紫外消毒装置20使用电压为220V的紫外线灯,辐射的253.7nm紫外线的强度为 70_200uw/cm2;
在平板膜过滤器14顶部的管道出口 17与阀门18之间设有一回路,该回路依次经流量计23、管道阀门25、回流泵22后从超滤膜反应器11的上部进入超滤膜反应器11,该回路主要用于当从平板膜过滤器14出来的超滤水依次经阀门18、抽吸泵19、紫外消毒装置20后进入清水池21的水不能满足排放要求时,将平板超滤膜14出水返回超滤膜反应器11中进行第二次活性污泥处理、超滤处理;
上述的提升泵2、曝气泵3、蠕动泵9、曝气泵16、抽吸泵19、回流泵22均可由PLC自动控制其开启。
[0022] 应用实施例1
以上海某处地表微污染水为例,其水质情况如下:
水温:18.6-29.6 0C, pH:6.92-7.83,浊度:2.5-4.8 NTU,CODfc:4.4-6.2 mg/L,TOC:2.3-3.2 mg/L, UV254:0.061—0.084 cnT1,NH3-N:0.41-2.53 mg/L。
[0023] 采用实施例1中的地表微污染水的处理装置对上述的地表微污染水进行处理,步骤如下:
(I)、首先将污水池中的地表微污染水调PH为6.5-8.5后,控制温度为0-30°C经提升泵2提升至生物接触氧化池5进行第一次生物降解处理l_3h,这时地表微污染水中有机物、氨氮等污染物被部分降解,地表微污染水得到一定程度净化,从而使后续的超滤膜生物反应器11的负荷得以降低;
(2)、从生物接触氧化池5出来的地表微污染水再进入到超滤膜生物反应器11中,超滤膜生物反应器11的水力停留时间为10-30min,活性污泥停留时间在5_30d ;
超滤膜反应器11内的活性污泥浓度为8000-20000mg/L,超滤膜生物反应器内11气水比按体积比计算为5-20:1 ;
首先通过超滤膜生物反应器11内的活性污泥对生物接触氧化池的出水进行第二次生物降解处理,然后通过平板超滤膜14进行超滤处理;
平板超滤膜14使用时,控制压力为10-50kPa ;
最后,从超滤膜生物反应器11出来的水由抽吸泵19抽吸后经紫外消毒装置20消毒后进入到清水池21,即完成地表微污染水的处理,即得合格饮用水。
[0024] 上述进入到清水池21内的水经过检测,结果如下:
浊度、C0Dfc、DOC、UV254, NH3-N 的去除率分别为 90%、74.7%,57.6%,73.7%,87.8%。
[0025] 上述结果表明,经处理后的水指标符合《生活饮用水卫生标准》标准(GB5749-2006)中的饮用水要求。
[0026] 应用实施例2
以上海应用技术学院校园内河流水为例,河流水水质情况如下:
水温:19-28 °C, pH:7.1-8.3,C0Dfc:8-32 mg/L, NH3-N:0.491-0.733mg/L,UV254:0.093-0.180,浊度:12-55。
[0027] 采用实施例1中的地表微污染水的处理装置对上述的河流水进行处理,步骤如下:
(1)、首先将污水池中的地表微污染水调pH为6.5-8.5后,控制温度为0-30°C经提升泵2提升至生物接触氧化池5进行第一次生物降解处理l_3h,这时地表微污染水中有机物、氨氮等污染物被部分降解,地表微污染水得到一定程度净化,从而使后续的超滤膜生物反应器的负荷得以降低;
(2)、从生物接触氧化池5出来的地表微污染水再进入到超滤膜生物反应器11中,超滤膜生物反应器11的水力停留时间为30min,活性污泥停留时间在5_30d ;
超滤膜反应器11内的活性污泥浓度为8000-20000mg/L,超滤膜生物反应器内11气水比按体积比计算为5-20:1 ;
首先通过超滤膜生物反应器11内的活性污泥对生物接触氧化池的出水进行第二次生物降解处理,然后通过平板超滤膜14进行超滤处理;
平板超滤膜14使用时,控制压力为10-50kPa ;
最后,从超滤膜生物反应器11出来的水由抽吸泵19抽吸后经紫外消毒装置20消毒后进入到清水池21,即完成地表微污染水的处理,即得合格饮用水。
[0028] 上述进入到清水池21内的水经过检测,结果如下:
CODsfa: 1-3mg/L,NH3-N:0.032-0.049mg/L,UV254:0.027-0.052,浊度:1_2。
[0029] 上述结果表明,经处理后的水指标符合《生活饮用水卫生标准》标准(GB5749-2006)中的饮用水要求。
[0030] 本发明仅适合地表微污染水的处理,对于污染较严重的地表水,可以通过增加停留时间或更换菌种等方法来提高处理效果。
[0031] 以上所述仅是本发明的实施方式的举例,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种地表微污染水的处理装置,其特征在于所述的地表微污染水的处理装置包括生物接触氧化池(5 )和超滤膜生物反应器(11)、清水池(21); 污水池内设有一引出管道,该引出管道依次经流量计(1)、提升泵(2)和管道阀门(4)与生物接触氧化池(5)底部的入口相连; 生物接触氧化池(5)的侧壁靠上设有溢流堰出口(9),该溢流堰出口(9)通过装有流量计(10)的管道与超滤膜生物反应器(11)的侧壁靠近底端的入口相连;11所述生物接触氧化池(5)的下方满平面均匀曝气装置(7),曝气装置(7)的入口通过管道阀门(24)与曝气泵⑶相连; 曝气装置(7)的曝气强度为10-20m3/(m2.h); 生物接触氧化池(5)的上方为填料层¢),填料层(6)的高度为2.5-3.5m,填料层(6)中的填料采用比表面积为50-250m2/m3的塑料蜂窝或弹性填料; 生物接触氧化池(5)的底部设有排污管(8); 超滤膜反应器(11)的中部设有平板超滤膜(14),所述的平板超滤膜(14),其通量为5-50L/m2*h,孔径为 50_200nm ; 超滤膜反应器(11)的下方设有曝气装置(12),该曝气装置(12)为单孔膜布气器或微孔陶瓷布气器,曝气强度为10-50m3/(m2.h),空气泵(16)经管道阀门(15)后与曝气装置(12)连接; 超滤膜反应器(11)的底部设有排污管(13); 所述的平板超滤膜(14)顶部设有管道出口(17),该管道出口(17)经管道从超滤膜反应器(11)的侧壁穿出,然后依次经管道阀门(18)、抽吸泵(19)、紫外消毒装置(20)后与清水池(21)相连; 所述的紫外消毒装置(20)使用电压为220V的紫外线灯,辐射的253.7nm紫外线的强度为 70-200uw/cm2。
2.如权利要求1所述的一种地表微污染水的处理装置,其特征在于在平板膜过滤器(14)顶部的管道出口(17)与管道阀门(18)之间设有一回路,该回路依次经流量计(23)、管道阀门(25 )、回流泵(22 )后从超滤膜反应器(11)的上部进入超滤膜反应器(11)中。
3.如权利要求2所述的一种地表微污染水的处理装置,其特征在于所述的提升泵(2)、曝气泵(3)、曝气泵(16)、抽吸泵(19)、回流泵(22)均可由PLC自动控制其开启。
4.利用如权利要求1所述的一种地表微污染水的处理装置对地表微污染水进行处理,其特征在于步骤如下: 即污水池中的地表微污染水依次经流量计(1)、提升泵(2)后经过管道阀门(4)进入生物接触氧化池(5),在生物接触氧化池(5)进行第一次生物降解处理后的地表微污染水从生物接触氧化池(5)的溢流堰出口(9)后经流量计(10)进入到超滤膜反应器(11)中; 进入到超滤膜反应器(11)中的地表微污染水依次经活性污泥生物处理、超滤处理后,出水进入清水池(21),即完成地表微污染水的处理。
5.如权利要求4所述的利用地表微污染水的处理装置对地表微污染水进行处理,其特征在于具体包括如下步骤: (I)、首先将污水池中的地表微污染水调PH为6.5-8.5后,控制温度为0-30°C经提升泵(2)提升至生物接触氧化池(5)进行第一次生物降解处理l_3h ; (2)、从生物接触氧化池(5)出来的地表微污染水再进入到超滤膜生物反应器(11)中,先进行活性污泥处理、再进行超滤处理; 活性污泥停留时间为5-30d,水力停留时间为10-120min, 超滤膜反应器(11)内的活性污泥浓度为8000-20000mg/L ; 超滤膜反应器(11)内气水比按体积比计算为5-20:1 ; 超滤膜生物反应器(11)中的平板超滤膜14,工作过程控制压力为10-50kPa ; 从超滤膜生物反应器(11)出来的水经抽吸泵(19)抽吸后经紫外消毒装置(20)消毒后进入到清水池(21),即完成地表微污染水的处理。
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