CN106746201A - 一种去除水中2‑mib和gsm的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明申请还提供一种去除水中2‑MIB和GSM的系统和方法，包括使用依次相连的曝气装置、混凝沉淀装置、砂滤柱以及臭氧‑活性炭同池反应装置，水从曝气装置进入混凝沉淀装置，同时加入混凝药剂，在搅拌器的作用下进行絮凝，而后从混凝池进入沉淀池，一定时间后从沉淀池顶部出水，混凝沉淀装置主要去除水中的颗粒物及悬浮固体等影响臭氧氧化2‑MIB和GSM的物质；水从沉淀池经过泵送入砂滤柱，水为上向流，经过石英砂过滤后进入臭氧‑活性炭反应器；水从臭氧‑活性炭同池反应器底部进入，同时臭氧从反应器底部经过钛板曝气头形成微气泡进入反应器，与水流一同向上，臭氧氧化作用与颗粒活性炭吸附去除2‑MIB和GSM同时进行，最终达到去除2‑MIB和GSM的目的。
Description
技术领域
本发明申请涉及一种去除水中2-MIB和GSM的方法及系统，具体来说是一种臭氧氧化与活性炭吸附同池反应去除2-MIB和GSM的方法及系统，属于水处理技术领域。
背景技术
嗅味问题是导致全世界范围内饮用水质量遭投诉的最常见问题，高达40%以上的水厂存在严重的嗅味问题。引用水的嗅味主要包括土霉味、青草味和鱼腥味等。典型嗅味物质2-MIB（2-甲基异茨醇）和GSM（土臭素）能够产生土霉味，且二者分布广泛。现已发现有22种放线菌、15种蓝藻、2种真菌、1种粘液性细菌可生成GSM；2-MIB可由几种链霉菌，16种放线菌、4种蓝藻产生。2-MIB和GSM均为饱和环叔醇类物质，具有挥发性，嗅阈值极低，在20 ng/L即可被嗅到，因此在2007年颁布实施的饮用水水质标准的附录A中规定2-MIB和GSM在10ng/L以下。饮用水中的异嗅异味不仅严重损害饮用水的质量，而且产生的不良嗅味的某些化合物还会直接损害人体健康。
但目前大多数水厂的处理工艺基本为常规工艺，对原水水质的变化缺乏应变能力，可调控的范围小，一旦原水水质发生变化，往往造成出厂水水质下降，尤其对于如2-MIB和GSM等嗅味物质，常规工艺去除能力极其有限，如果原水中2-MIB和GSM等嗅味物质爆发污染就会导致出厂水嗅味物质超标，影响居民用水质量安全。
水源水从水库至水厂的过程中，需经过泵站、管道等设备，在此阶段可以采用跌水曝气法去除部分嗅味物质，一方面曝气可以直接去除水中以气态形式存在的嗅味物质，减少水中的含量。另一方面为间接作用，曝气可以改善水体的溶解氧状态，控制藻类的生长，增加氧的含量，促进各种生物的作用，进而控制嗅味物质。
由于2-MIB和GSM污染爆发具有季节性和突发性，目前多数水厂采用投加粉末活性炭或高锰酸钾进行应急处理。但粉末活性炭用于给水除嗅味时受到原水水质条件、加氯作用、混凝沉淀、活性炭添加位置及接触反应时间的影响。高锰酸钾氧化能力较弱，对2-MIB和GSM氧化能力较低，去除效果较差。有研究表明投加50 mg/L的高锰酸钾经过2 h的接触时间，2-MIB的去处率仍较低。
臭氧氧化法是一种比较安全的水处理技术。臭氧具有较强的氧化性、不稳定性，分解后变成氧气。因此，臭氧已经广泛应用于消毒和难降解有机物的分解，臭氧对嗅味物质也具有较好的去处效果。臭氧对有机物的氧化有两种途径：一是直接反应，反应速度慢且具有选择性；另一种是间接反应，即自由基反应，臭氧分解产生氧化能力更强的·OH，·OH与有机物反应速率快，反应速率常数一般为107~109L·（mol·s）-1。因此，臭氧氧化去除常规水处理工艺难以去除的嗅味物质2-MIB和GSM是较为理想的手段。但是，臭氧氧化2-MIB和GSM可以生成一些中间产物—醛酮类物质，这些中间有机物继续被臭氧氧化的主要产物是以醛酮和羧酸为主的小分子有机物，而水中小分子醛类有机物可以引起较为浓重的水果臭，由此可知，臭氧氧化去除2-MIB和GSM需要考虑中间产物的产生。
而活性炭是由无定型炭和不同量灰分共同构成的一种吸附剂，微孔结构发达，比表面积大，吸附容量大，吸附性能好。活性炭对色、嗅、味和微量有机物等都具有一定的吸附能力。在国外很早就开始将其应用于水处理，在美国环保总署饮用水标准及污染物去除的最有效的技术中，对于64项有机物指标，颗粒活性炭是一种普适技术。臭氧氧化与活性炭吸附两者配合使用可以相互补充、扬长避短。但以外的臭氧-活性炭技术为臭氧在臭氧柱中单独氧化、后接活性炭柱进行吸附，这种方法占地多，耗时长，会提高占地投资及运行的经济成本。
发明内容
本发明申请即是针对上述问题，提供一种臭氧氧化与活性炭吸附同池反应去除2-MIB和GSM的方法及系统。
本发明申请的第一个目的是提供一种去除水中2-MIB和GSM的系统，所述的系统包括依次相连的曝气装置、混凝沉淀装置、砂滤柱以及臭氧-活性炭同池反应装置。
进一步的，所述曝气装置包括集水池，集水池通过蠕动泵与曝气池相通，在曝气池底部设有曝气头，曝气泵通过气体流量计与曝气池相通，曝气池侧壁设有曝气池排水口，通过集水池的容积和曝气时间确定进水流量。
进一步的，所述混凝沉淀装置包括加药箱、混凝池和沉淀池，加药箱通过加药泵与混凝池相通，混凝池通过蠕动泵和进水液位流量计与曝气池相通，混凝池内设有搅拌器，混凝池与沉淀池相通，沉淀池底部设有排泥管道，沉淀池上部设有沉淀池出水口。
更进一步的，所述沉淀池为斜板沉淀池。
水从曝气装置中通过蠕动泵进入混凝池，同时控制加药泵加入混凝药剂，在搅拌器的作用下进行絮凝，而后从混凝池进入沉淀池，一定时间后从沉淀池顶部出水。混凝沉淀装置主要去除水中的颗粒物及悬浮固体等影响臭氧氧化2-MIB和GSM的物质。
进一步的，所述砂滤柱的底部通过泵与沉淀池出水口相通，砂滤柱内设有隔板，隔板上设有石英砂，粒径为4~8 mm。水从沉淀池经过泵送入砂滤柱，水为上向流，经过石英砂过滤后进入臭氧-活性炭反应器。
进一步的，所述臭氧-活性炭同池反应装置包括臭氧-活性炭同池反应器、臭氧发生装置、臭氧吸收瓶和气水反冲洗装置，臭氧-活性炭同池反应器的底部通过泵与砂滤柱的上部出水口相通，臭氧吸收瓶与臭氧-活性炭同池反应器的顶部排气口相通，气水反冲洗装置与臭氧-活性炭同池反应器的底部相通，臭氧发生装置包括纯氧瓶和臭氧发生器，纯氧瓶和臭氧发生器之间设有减压阀，臭氧发生器通过气体流量计与臭氧-活性炭同池反应器的底部相通，臭氧-活性炭同池反应器的底部设有钛板曝气头，臭氧-活性炭同池反应器内部设有颗粒活性炭吸附层和石英砂垫层，臭氧-活性炭同池反应器的上部开有出水口。
更进一步的，所述臭氧吸收瓶内盛有碘化钾溶液或硫代硫酸钠溶液。
更进一步的，所述臭氧-活性炭同池反应器内部，石英砂垫层位于颗粒活性炭吸附层的上下两端。
本发明申请还提供一种去除水中2-MIB和GSM的方法，所述方法包括使用依次相连的曝气装置、混凝沉淀装置、砂滤柱以及臭氧-活性炭同池反应装置，水从曝气装置进入混凝沉淀装置，同时加入混凝药剂，在搅拌器的作用下进行絮凝，而后从混凝池进入沉淀池，一定时间后从沉淀池顶部出水，混凝沉淀装置主要去除水中的颗粒物及悬浮固体等影响臭氧氧化2-MIB和GSM的物质；水从沉淀池经过泵送入砂滤柱，水为上向流，经过石英砂过滤后进入臭氧-活性炭反应器；水从臭氧-活性炭同池反应器底部进入，同时臭氧从反应器底部经过钛板曝气头形成微气泡进入反应器，与水流一同向上，臭氧氧化作用与颗粒活性炭吸附去除2-MIB和GSM同时进行，最终达到去除2-MIB和GSM的目的。
附图说明
图1是本发明申请所述的一种去除水中2-MIB和GSM的系统的实施例结构示意图；
其中，1为集水池、2为第一蠕动泵、3为曝气头、4为曝气柱、5为加药泵、6为加药箱、7为进水液位流量计、8为第二蠕动泵、9为搅拌器、10为沉淀池、11为排泥管道、12为第一蠕动泵、13为砂滤柱、14为第二泵、15为臭氧吸收瓶、16为排气口、17为出水口、18为颗粒活性炭吸附层、19为石英砂垫层、20为钛板曝气头、21为气水反冲洗装置、22为第二气体流量计、23为臭氧发生器、24为减压阀、25为纯氧瓶、26为混凝池、27为曝气泵、28为第一气体流量计、29为曝气池排水口、30为沉淀池出水口、31为臭氧-活性炭同池反应器。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明申请所述的技术方案进行非限制性地描述，目的是便于公众更好理解所述技术方案。
如图1所示，本发明申请所述的去除水中2-MIB和GSM的系统，包括依次相连的集水池、曝气装置、混凝沉淀池、砂滤柱以及臭氧-活性炭同池反应装置。所述集水池1用于储存含有2-MIB和GSM的溶液，所述曝气装置包括第一蠕动泵2、曝气泵27、第一气体流量计28、曝气头3和曝气柱4，通过第一蠕动泵2将含有2-MIB和GSM的溶液泵入曝气柱4中，此时由曝气泵27通过曝气头3向曝气柱4中通入空气，经第一气体流量计28调节气体流量，进行曝气。
曝气进行一定时间后，通过进水液位流量计7和第二蠕动泵8将曝气柱4上部水泵入混凝池26中，同时加药泵5从加药箱6中吸取混凝剂溶液至混凝池26中。搅拌器9搅拌使混凝剂与溶液充分接触。10~30 min后，自流进入斜板沉淀池10进行沉淀，通过排泥管道11进行排泥，沉淀后由第一泵12经由沉淀池出水口30将上清液泵入砂滤柱13中，以去除混凝沉淀尚未去除的细小颗粒物。第二泵14将砂率后出水泵入臭氧-活性炭同池反应器中。
由纯氧瓶25经减压阀24至臭氧发生器23中产生臭氧，臭氧通过第二气体流量计22由钛板曝气头20产生微小气泡后进入臭氧-活性炭同池反应器31中。臭氧-活性炭同池反应器31底部由石英砂垫层19和颗粒活性炭吸附层18组成，反应后的溶液经过出水口17排出，臭氧尾气由排气口16被臭氧吸收瓶（盛有碘化钾溶液或硫代硫酸钠溶液）15吸收。经过24 h反应后，由气水反冲洗装置21进行反冲洗，最终形成一个稳定的去除2-MIB和GSM的系统。
利用本发明申请所述的去除水中2-MIB和GSM溶液的系统和方法，进而去除水中嗅味物质。
应该理解的是，上述内容包括附图不是对所述技术方案的限制，事实上，在相同或近似的原理下，对所述技术方案进行的改进，包括系统中各部分装置的形状、尺寸、所用材质，相同或近似功能元件的等同替换，由此得到的技术方案都在本发明申请所要求的技术方案之内。
Claims (9)
1.一种去除水中2-MIB和GSM的系统，其特征在于：所述的系统包括依次相连的曝气装置、混凝沉淀装置、砂滤柱以及臭氧-活性炭同池反应装置。
2.根据权利要求1所述的去除水中2-MIB和GSM的系统，其特征在于：所述曝气装置包括集水池，集水池通过蠕动泵与曝气池相通，在曝气池底部设有曝气头，曝气泵通过气体流量计与曝气池相通，曝气池侧壁设有曝气池排水口，通过集水池的容积和曝气时间确定进水流量。
3.根据权利要求1或2所述的去除水中2-MIB和GSM的系统，其特征在于：所述混凝沉淀装置包括加药箱、混凝池和沉淀池，加药箱通过加药泵与混凝池相通，混凝池通过蠕动泵和进水液位流量计与曝气池相通，混凝池内设有搅拌器，混凝池与沉淀池相通，沉淀池底部设有排泥管道，沉淀池上部设有沉淀池出水口。
4.根据权利要求3所述的去除水中2-MIB和GSM的系统，其特征在于：所述沉淀池为斜板沉淀池。
5.根据权利要求1或2所述的去除水中2-MIB和GSM的系统，其特征在于：所述砂滤柱的底部通过泵与沉淀池出水口相通，砂滤柱内设有隔板，隔板上设有石英砂，粒径为4~8 mm，水从沉淀池经过泵送入砂滤柱，水为上向流，经过石英砂过滤后进入臭氧-活性炭反应器。
6.根据权利要求1或2所述的去除水中2-MIB和GSM的系统，其特征在于：所述臭氧-活性炭同池反应装置包括臭氧-活性炭同池反应器、臭氧发生装置、臭氧吸收瓶和气水反冲洗装置，臭氧-活性炭同池反应器的底部通过泵与砂滤柱的上部出水口相通，臭氧吸收瓶与臭氧-活性炭同池反应器的顶部排气口相通，气水反冲洗装置与臭氧-活性炭同池反应器的底部相通，臭氧发生装置包括纯氧瓶和臭氧发生器，纯氧瓶和臭氧发生器之间设有减压阀，臭氧发生器通过气体流量计与臭氧-活性炭同池反应器的底部相通，臭氧-活性炭同池反应器的底部设有钛板曝气头，臭氧-活性炭同池反应器内部设有颗粒活性炭吸附层和石英砂垫层，臭氧-活性炭同池反应器的上部开有出水口。
7.根据权利要求6所述的去除水中2-MIB和GSM的系统，其特征在于：所述臭氧吸收瓶内盛有碘化钾溶液或硫代硫酸钠溶液。
8.根据权利要求6所述的去除水中2-MIB和GSM的系统，其特征在于：所述臭氧-活性炭同池反应器内部，石英砂垫层位于颗粒活性炭吸附层的上下两端。
9.一种去除水中2-MIB和GSM的方法，其特征在于：所述方法包括使用依次相连的曝气装置、混凝沉淀装置、砂滤柱以及臭氧-活性炭同池反应装置，水从曝气装置进入混凝沉淀装置，同时加入混凝药剂，在搅拌器的作用下进行絮凝，而后从混凝池进入沉淀池，一定时间后从沉淀池顶部出水，混凝沉淀装置主要去除水中的颗粒物及悬浮固体等影响臭氧氧化2-MIB和GSM的物质；水从沉淀池经过泵送入砂滤柱，水为上向流，经过石英砂过滤后进入臭氧-活性炭反应器；水从臭氧-活性炭同池反应器底部进入，同时臭氧从反应器底部经过钛板曝气头形成微气泡进入反应器，与水流一同向上，臭氧氧化作用与颗粒活性炭吸附去除2-MIB和GSM同时进行，最终达到去除2-MIB和GSM的目的。
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