CN105693037A - 一种用于富营养化水体深度净化的工艺系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于富营养化水体深度净化的工艺系统及方法，主要由预处理单元、藻类去除单元、浮床净化单元和混凝净化单元四部分依次连接组成。在藻类去除单元、浮床净化单元和混凝净化单元前端分别设置藻类密度在线监测仪、氨氮浓度在线监测仪和浊度在线监测仪，根据进水指标的变化，调节各单元主体净化装置的运行参数或进行超越分流，可实现富营养化水体深度净化工艺系统的动态控制。在保证藻类密度、氨氮、总磷等主要水体指标污染物稳定去除的前提下，降低能耗和运行成本，有效提高深度净化效率。同时该系统水力停留时间短，特别适合城市富营养化水体的大流量净化再生后景观或生态利用。

Description

一种用于富营养化水体深度净化的工艺系统及方法

技术领域

本发明涉及富营养化水体治理技术领域，尤其涉及一种用于富营养化水体深度净化的工艺系统及方法。

背景技术

城市下游的河湖水体富营养化现象严重影响了城市景观和周边居民生活，形成制约城市形象和发展的瓶颈。因此富营养化水体的深度净化，不仅可以削减水体营养负荷，还可以将净化出水用作景观和生态补水，形成水质和水力的双线良性循环。

相对一般城市污水而言，富营养化水体存在污染浓度较低，C/N比低，氮磷含量高，藻类容易滋生等污染特征，因此其水体治理属于深度净化范畴。目前富营养化水体深度净化工艺主要包括膜处理工艺、生态湿地工艺和混凝处理工艺。膜处理工艺效果好，但可溶性氮磷去除效果差且单独使用易堵塞，运行维护成本高。生态湿地工艺对氮磷的去除效率高，但占地面积大，且其运行效果严重受制于当地气候情况。混凝处理工艺对悬浮态物质去除效率高，出水感官效果好，占地面积少，但对溶解态的富营养化物质去除效率低，特别是在藻类大量繁殖的情况下，去除效果差。

本发明针对上述各工艺存在的种种弊端，提出一种集预处理单元、藻类去除单元、浮床净化单元和混凝净化单元于一体的用于富营养化水体深度净化的工艺系统，综合发挥各自优势，规避单项技术缺陷，全面提高出水水质的稳定性。此外，针对富营养化水体水质指标波动变化较大，提出在线监测动态调节控制系统，保证出水水质的同时，降低运行能耗及成本，提高处理效率。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有单项技术的不足，提供一种集预处理单元、藻类去除单元、浮床净化单元和混凝净化单元于一体的用于富营养化水体深度净化的工艺系统。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于富营养化水体深度净化的工艺系统，由预处理单元（10）、藻类去除单元（20）、浮床净化单元（30）和混凝净化单元（40）四部分依次连接组成，所述藻类去除单元（20）、浮床净化单元（30）和混凝净化单元（40）分别包括前端设置的藻类密度在线监测仪（21）、氨氮浓度在线监测仪（31）和浊度在线监测仪（41）。

本发明所述的一种用于富营养化水体深度净化的工艺系统，所述预处理单元（10）包括集水井（11）和旋流沉砂池（12），集水井（11）的出水口与旋流沉砂池（12）的进水口相连通，旋流沉砂池（12）的出水口与藻类去除单元（20）的进水口相连通；

所述藻类去除单元（20）还包括设置在藻类密度在线监测仪（21）后端的筛式过滤器（22），筛式过滤器（22）的出水口与浮床净化单元（30）的进水口相连通；

所述浮床净化单元（30）还包括设置在氨氮浓度在线监测仪（31）后端的微曝气生态浮床（32），且微曝气生态浮床（32）的进气口与太阳能曝气机（33）的出气口相连通，氨氮浓度在线监测仪（31）的信号输出端与太阳能曝气机（33）的信号输入端相连，微曝气生态浮床（32）的出水口与混凝净化单元（40）的进水口相连通；

所述混凝净化单元（40）还包括设置在浊度在线检测仪（41）后端的澄清池（43），且澄清池（43）的进药口与自动加药机（42）的出药口相连通，浊度在线检测仪（41）的信号输出端与自动加药机（42）的信号输入端相连。

本发明所述的一种用于富营养化水体深度净化的工艺系统，所述藻类去除单元（20）和浮床净化单元（30）之间设置用于使水体经藻类密度在线监测仪（21）检测后直接进入浮床净化单元（30）的一号超越管（51）；所述浮床净化单元（30）和混凝净化单元（40）之间设置用于使水体经氨氮浓度在线监测仪（31）检测后直接进入混凝净化单元（40）的二号超越管（52）。

本发明所述的一种用于富营养化水体深度净化的工艺系统，所述筛式过滤器（22）、微曝气生态浮床（32）、澄清池（43）之前，以及一号超越管（51）和二号超越管（52）上分别设置电磁阀（53）。

本发明所述的一种用于富营养化水体深度净化的工艺系统，所述筛式过滤器（22）由进液模块、过滤模块和集液模块组成，过滤模块中的内部斜筛为厚度35~50mm的200目不锈钢筛绢，以80~150mm的中心距密集安装在可以调节倾斜度的支架上；进液模块包括每一个筛面顶部设置的用于喷洒原液的喷淋管,集液模块包括底部设置的用于收集筛上浓缩液的小集液槽。

本发明所述的一种用于富营养化水体深度净化的工艺系统，所述微曝气生态浮床（32）由浮床植物、浮床载体框架、浮子和YDT型弹性立体填料组成。

本发明所述的一种用于富营养化水体深度净化的工艺系统，所述太阳能曝气机（33）的水平支管为DN50的UPVC管，竖向支管为DN20的纳米微孔曝气管，竖向支管底部距离池底20～50cm。

本发明所述的一种用于富营养化水体深度净化的工艺系统，所述澄清池（43）包括混凝反应区域和斜管沉淀区域，混凝反应区域的出水口与斜管沉淀区域的进水口相连通。

本发明所述的一种用于富营养化水体深度净化的工艺系统，所述混凝反应区域内部设置2mm厚的不锈钢折板，上部折板悬挂于池顶，下部折板固定在池底混凝土支墩中；所述斜管沉淀区域内部设置DN50的斜管填料，材质为UPVC，斜管填料固定于工字钢填料支架上，斜管填料底部距池底2～3m。

一种本发明所述的用于富营养化水体深度净化的工艺方法，包括以下步骤：

（1）待深度净化富营养化水体经集水井（11）进入预处理单元（10），经过旋流沉砂池（12）去除沉砂及颗粒物；

（2）经初步处理的水体进入藻类去除单元（20），通过藻类密度在线监测仪（21）监测藻类密度，当藻类密度≥10⁶个/L时,开启筛式过滤器（22）前设置的电磁阀（53）,使旋流沉砂池（12）出水全部进入筛式过滤器（22）处理；当藻类密度＜10⁶个/L时,关闭筛式过滤器（22）前设置的电磁阀（53）,使旋流沉砂池（12）出水经一号超越管（51）直接进入浮床净化单元（30）处理；

（3）浮床净化单元（30）采用微曝气方式，当氨氮浓度在线监测仪（31）显示氨氮浓度≥5mg/L时,开启微曝气生态浮床（32）前设置的电磁阀（53）并设置太阳能曝气机（33）使气水比为1:2；当氨氮浓度≥2mg/L且＜5mg/L时,设置太阳能曝气机（33）使气水比为1:4；当氨氮浓度＜2mg/L时，关闭微曝气生态浮床（32）前设置的电磁阀（53）,使筛式过滤器（22）出水经二号超越管（52）直接进入混凝净化单元（40）处理；

（4）混凝净化单元（40）采用硅藻土为混凝药剂，当浊度在线监测仪（41）显示浊度>600NTU时，开启澄清池（43）前设置的电磁阀（53）并设置自动加药机（42）的硅藻土投加量为100mg/L；当浊度>450NTU且≤600NTU时，自动加药机（42）的硅藻土投加量为50mg/L；当浊度>100NTU且≤450NTU时，自动加药机（42）的硅藻土投加量为75mg/L；当浊度≤100NTU时，自动加药机（42）的硅藻土投加量为30mg/L；

（5）水体经澄清池（43）内的混凝反应区域和斜管沉淀区域处理，水体达标后外排。

本发明的有益效果在于：

集预处理单元、藻类去除单元、浮床净化单元和混凝净化单元于一体的深度净化工艺系统可全面实现藻类、氨氮、总磷等主要水体污染物的稳定去除，并且规避单项技术缺陷，集成发挥各单元组合优势，节约用地面积、缩短水力停留时间、降低气候环境影响等。系统中，藻类密度在线监测仪、氨氮浓度在线监测仪和浊度在线监测仪的设置，可以根据进水指标的变化，调节各主体净化单元的运行参数或超越分流，可实现整体工艺系统的动态控制。在保证藻类密度、氨氮、总磷等主要水体指标稳定去除的前提下，降低能耗和运行成本，有效提高深度净化效率，特别适合城市富营养化水体的大流量净化再生后景观或生态利用。

附图说明

图1为本发明一种用于富营养化水体深度净化的工艺系统示意图。

附图标记：10，预处理单元；11，集水井；12，旋流沉砂池；20，藻类去除单元；21，藻类密度在线监测仪；22，筛式过滤器；30，浮床净化单元；31，氨氮浓度在线监测仪；32，微曝气生态浮床；33，太阳能曝气机；40，混凝净化单元；41，浊度在线监测仪；42，自动加药机；43，澄清池；51，一号超越管；52，二号超越管；53，电磁阀。

具体实施方式

为更好理解本发明，下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述，以下实施例仅是对本发明进行说明而非对其加以限定。

系统结构：

如图1所示，一种用于富营养化水体深度净化的工艺系统，由预处理单元10、藻类去除单元20、浮床净化单元30和混凝净化单元40四部分依次连接组成。预处理单元10包括集水井11和旋流沉砂池12，集水井11的出水口与旋流沉砂池12的进水口相连通，旋流沉砂池12的出水口与藻类去除单元20的进水口相连通；藻类去除单元20包括设置在前端的藻类密度在线监测仪21以及后端的筛式过滤器22，筛式过滤器22的出水口与浮床净化单元30的进水口相连通；浮床净化单元30包括设置在前端的氨氮浓度在线监测仪31以及后端的微曝气生态浮床32，微曝气生态浮床32的进气口与太阳能曝气机33的出气口相连通，氨氮浓度在线监测仪31的信号输出端与太阳能曝气机33的信号输入端相连，微曝气生态浮床32的出水口与混凝净化单元40的进水口相连通；混凝净化单元40包括设置在前端的浊度在线检测仪41以及后端的澄清池43，且澄清池43的进药口与自动加药机42的出药口相连通，浊度在线检测仪41的信号输出端与自动加药机42的信号输入端相连。藻类去除单元20和浮床净化单元30之间设置用于使水体经藻类密度在线监测仪21检测后直接进入浮床净化单元30的一号超越管51；浮床净化单元30和混凝净化单元40之间设置用于使水体经氨氮浓度在线监测仪31检测后直接进入混凝净化单元40的二号超越管52。筛式过滤器22、微曝气生态浮床32、澄清池43之前，以及一号超越管51和二号超越管52上分别设置电磁阀53。

筛式过滤器22由进液模块、过滤模块和集液模块组成，过滤模块中的内部斜筛为厚度35~50mm的200目不锈钢筛绢，以80~150mm的中心距密集安装在可以调节倾斜度的支架上；进液模块包括每一个筛面顶部设置的用于喷洒原液的喷淋管,集液模块包括底部设置的用于收集筛上浓缩液的小集液槽。

微曝气生态浮床32由浮床植物、浮床载体框架、浮子和YDT型弹性立体填料组成。

太阳能曝气机33的水平支管为DN50（公称直径50mm）的UPVC管，竖向支管为DN20的纳米微孔曝气管，竖向支管底部距离池底20～50cm。

澄清池43包括混凝反应区域和斜管沉淀区域，混凝反应区域的出水口与斜管沉淀区域的进水口相连通。混凝反应区域内部设置2mm厚的不锈钢折板，上部折板悬挂于池顶，下部折板固定在池底混凝土支墩中；斜管沉淀区域内部设置DN50的斜管填料，材质为UPVC，斜管填料固定于工字钢填料支架上，斜管填料底部距池底2～3m。

工艺原理：

待深度净化富营养化水体经集水井11进入预处理单元10，经过旋流沉砂池12去除沉砂和颗粒物。经初步处理的水体进入藻类去除单元20，通过藻类密度在线监测仪21监测藻类密度，当藻类密度≥10⁶个/L时,开启筛式过滤器22前设置的电磁阀53,使旋流沉砂池12出水全部进入筛式过滤器22处理；当藻类密度＜10⁶个/L时,关闭筛式过滤器22前设置的电磁阀53,使旋流沉砂池12出水经一号超越管51直接进入浮床净化单元30处理。浮床净化单元30采用微曝气方式，当氨氮浓度在线监测仪31显示氨氮浓度≥5mg/L时,开启微曝气生态浮床32前设置的电磁阀53并设置太阳能曝气机33使气水比为1:2；当氨氮浓度≥2mg/L且＜5mg/L时,设置太阳能曝气机33使气水比为1:4；当氨氮浓度＜2mg/L时，关闭微曝气生态浮床32前设置的电磁阀53,使筛式过滤器22出水经二号超越管52直接进入混凝净化单元40处理。混凝净化单元40采用硅藻土为混凝药剂，当浊度在线监测仪41显示浊度>600NTU时，开启澄清池43前设置的电磁阀53并设置自动加药机42的硅藻土投加量为100mg/L；当浊度>450且≤600NTU时，自动加药机42的硅藻土投加量为50mg/L；当浊度>100且≤450NTU时，自动加药机42的硅藻土投加量为75mg/L；当浊度≤100NTU时，自动加药机42的硅藻土投加量为30mg/L。水体经澄清池43的混凝反应区域和斜管沉淀区域处理，水体达标后外排。系统供电主要采用太阳能发电和风能发电。

以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于富营养化水体深度净化的工艺系统，其特征在于：由预处理单元（10）、藻类去除单元（20）、浮床净化单元（30）和混凝净化单元（40）四部分依次连接组成，所述藻类去除单元（20）、浮床净化单元（30）和混凝净化单元（40）分别包括前端设置的藻类密度在线监测仪（21）、氨氮浓度在线监测仪（31）和浊度在线监测仪（41）。

2.根据权利要求1所述的一种用于富营养化水体深度净化的工艺系统，其特征在于：所述预处理单元（10）包括集水井（11）和旋流沉砂池（12），集水井（11）的出水口与旋流沉砂池（12）的进水口相连通，旋流沉砂池（12）的出水口与藻类去除单元（20）的进水口相连通；

所述藻类去除单元（20）还包括设置在藻类密度在线监测仪（21）后端的筛式过滤器（22），筛式过滤器（22）的出水口与浮床净化单元（30）的进水口相连通；

所述浮床净化单元（30）还包括设置在氨氮浓度在线监测仪（31）后端的微曝气生态浮床（32），且微曝气生态浮床（32）的进气口与太阳能曝气机（33）的出气口相连通，氨氮浓度在线监测仪（31）的信号输出端与太阳能曝气机（33）的信号输入端相连，微曝气生态浮床（32）的出水口与混凝净化单元（40）的进水口相连通；

所述混凝净化单元（40）还包括设置在浊度在线检测仪（41）后端的澄清池（43），且澄清池（43）的进药口与自动加药机（42）的出药口相连通，浊度在线检测仪（41）的信号输出端与自动加药机（42）的信号输入端相连。

3.根据权利要求2所述的一种用于富营养化水体深度净化的工艺系统，其特征在于：所述藻类去除单元（20）和浮床净化单元（30）之间设置用于使水体经藻类密度在线监测仪（21）检测后直接进入浮床净化单元（30）的一号超越管（51）；所述浮床净化单元（30）和混凝净化单元（40）之间设置用于使水体经氨氮浓度在线监测仪（31）检测后直接进入混凝净化单元（40）的二号超越管（52）。

4.根据权利要求3所述的一种用于富营养化水体深度净化的工艺系统，其特征在于：所述筛式过滤器（22）、微曝气生态浮床（32）、澄清池（43）之前，以及一号超越管（51）和二号超越管（52）上分别设置电磁阀（53）。

5.根据权利要求4所述的一种用于富营养化水体深度净化的工艺系统，其特征在于：所述筛式过滤器（22）由进液模块、过滤模块和集液模块组成，过滤模块中的内部斜筛为厚度35~50mm的200目不锈钢筛绢，以80~150mm的中心距密集安装在可以调节倾斜度的支架上；进液模块包括每一个筛面顶部设置的用于喷洒原液的喷淋管,集液模块包括底部设置的用于收集筛上浓缩液的小集液槽。

6.根据权利要求5所述的一种用于富营养化水体深度净化的工艺系统，其特征在于：所述微曝气生态浮床（32）由浮床植物、浮床载体框架、浮子和YDT型弹性立体填料组成。

7.根据权利要求6所述的一种用于富营养化水体深度净化的工艺系统，其特征在于：所述太阳能曝气机（33）的水平支管为DN50的UPVC管，竖向支管为DN20的纳米微孔曝气管，竖向支管底部距离池底20～50cm。

8.根据权利要求7所述的一种用于富营养化水体深度净化的工艺系统，其特征在于：所述澄清池（43）包括混凝反应区域和斜管沉淀区域，混凝反应区域的出水口与斜管沉淀区域的进水口相连通。

9.根据权利要求8所述的一种用于富营养化水体深度净化的工艺系统，其特征在于：所述混凝反应区域内部设置2mm厚的不锈钢折板，上部折板悬挂于池顶，下部折板固定在池底混凝土支墩中；所述斜管沉淀区域内部设置DN50的斜管填料，材质为UPVC，斜管填料固定于工字钢填料支架上，斜管填料底部距池底2～3m。

10.一种权利要求9所述的用于富营养化水体深度净化的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）待深度净化富营养化水体经集水井（11）进入预处理单元（10），经过旋流沉砂池（12）去除沉砂及颗粒物；

（2）经初步处理的水体进入藻类去除单元（20），通过藻类密度在线监测仪（21）监测藻类密度，当藻类密度≥10⁶个/L时,开启筛式过滤器（22）前设置的电磁阀（53）,使旋流沉砂池（12）出水全部进入筛式过滤器（22）处理；当藻类密度＜10⁶个/L时,关闭筛式过滤器（22）前设置的电磁阀（53）,使旋流沉砂池（12）出水经一号超越管（51）直接进入浮床净化单元（30）处理；

（3）浮床净化单元（30）采用微曝气方式，当氨氮浓度在线监测仪（31）显示氨氮浓度≥5mg/L时,开启微曝气生态浮床（32）前设置的电磁阀（53）并设置太阳能曝气机（33）使气水比为1:2；当氨氮浓度≥2mg/L且＜5mg/L时,设置太阳能曝气机（33）使气水比为1:4；当氨氮浓度＜2mg/L时，关闭微曝气生态浮床（32）前设置的电磁阀（53）,使筛式过滤器（22）出水经二号超越管（52）直接进入混凝净化单元（40）处理；

（4）混凝净化单元（40）采用硅藻土为混凝药剂，当浊度在线监测仪（41）显示浊度>600NTU时，开启澄清池（43）前设置的电磁阀（53）并设置自动加药机（42）的硅藻土投加量为100mg/L；当浊度>450NTU且≤600NTU时，自动加药机（42）的硅藻土投加量为50mg/L；当浊度>100NTU且≤450NTU时，自动加药机（42）的硅藻土投加量为75mg/L；当浊度≤100NTU时，自动加药机（42）的硅藻土投加量为30mg/L；

（5）水体经澄清池（43）内的混凝反应区域和斜管沉淀区域处理，水体达标后外排。