CN106746348A

CN106746348A - 一种湖库型水源取水头部水质预净化方法

Info

Publication number: CN106746348A
Application number: CN201710020125.4A
Authority: CN
Inventors: 朱慧杰; 田长勋; 刘建军; 张建军; 肖建军; 佘秋生; 典平鸽; 张君; 张乐观; 肖晓存; 王国贞; 吴少杰
Original assignee: Henan University of Urban Construction
Current assignee: Luoyang Institute of Science and Technology
Priority date: 2017-01-12
Filing date: 2017-01-12
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2037-01-12
Also published as: CN106746348B

Abstract

本发明涉及一种水质净化处理工艺。一种湖库型水源取水头部水质预净化方法，采用边缘高、中间低的阶梯盆地式浮岛结构，顺水流方向从外往内在每个阶梯上依次布置滤除杂物的格栅、微生物絮凝层、短纤维滤料层、泡沫铁吸附层、生物活性炭净化层、三维耦合电极反应层，原水从边缘经阶梯盆地靠重力流依次流经格栅、微生物絮凝层、短纤维滤料层、泡沫铁吸附层、生物活性炭净化层、三维电极反应层，经处理后流向中央，最后经中央管道输送至净水厂再做进一步净化处理。本发明提出一种集曝气、填料吸附和微电流电解抑藻等多项工艺耦合为一体的水质预净化方案，可以从源头净化水质，减小自来水厂的水质净化成本及处理水量负荷压力。

Description

一种湖库型水源取水头部水质预净化方法

技术领域

本发明涉及一种水质净化处理工艺，尤其是涉及一种水源取水头部水质预净化方法。

背景技术

随着我国社会经济建设和城镇化的高速发展，许多大中城市自来水厂普遍存在着如下的问题：1、现有水处理设施规模难以满足不断增多的用水需求量的要求。近年来我国城镇化建设速度的加快，使得城市规模不断扩张，人口大量增加，这对自来水量的需求量日益增多。地处城区的老水厂因周围用地稀缺，扩建成本过高，只能挖潜升级现有构筑物等设施。2、现有净水工艺难以满足国家日益提高的饮用水质要求。净水厂的设计一般以其修建时的水质标准为基础，随着国家标准的提高，净水厂处理能力已不适应水质要求。2007年6月1日起国家颁布实施了《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006），这一次修订将原来的35项水质指标提高到了106项。

新标准的出台，使相当数量的净水厂由于水源污染、水质增项提标等多种原因，原用以去除悬浮物质和细菌为主的常规处理工艺对于水源的污染难以适应，需要进行局部改进甚至全面升级改造。2012年西安水务（集团）规划设计研究院有限公司在陕北某县城水厂改造中，将原有的“折板絮凝+斜管沉淀+重力无阀滤池”给水工艺改造成“接触絮凝+改进型斜管沉淀池+重力无阀滤池”，改造后原供水量由1.2×10⁴m³/d提高至1.6×10⁴m³/d，产水负荷提高了1/3，将传统斜管沉淀池出水浊度从6.15NTU降到2NTU以内；改进后斜管沉淀池出水TOC浓度平均值为1.85mg/L，平均去除率比传统斜管沉淀池提高了6.08%，但流速、水力停留时间等运行参数已接近原设计上限，应对水质变化的缓冲余地减小，设计上的水质安全冗余量基本用尽。

饮用水水源地保护是关乎国计民生的大事。近年来随着我国经济的不断发展，城市规模的不断扩张，工业废水和城镇生活污水的排放量居高不下，饮用水水源地的水质安全受到严重威胁。饮用水是各种疾病、传染病传播的重要途径，据统计全球每年有12亿人因水污染患肠道传染病，每年约有400万的儿童死于水致传染病，发展中国家80%疾病和30%死亡的是由不安全的饮用水引起。因此，源地水质安全事关千家万户的身体健康。

湖库型地表水是我国城市饮用水的主要水源之一，根据2006年全国4555个城市集中式饮用水水源地调查: 湖库型水源地1106个，占水源地总个数的24.3%；供水量72.88亿m³，占总供水量的26.4%。随着经济的高速发展，我国湖库氮、磷污染负荷增加，富营养化问题有增无减，已经成为我国湖库面临的重大环境问题。中国环境科学研究院的李子成等分析了2005年~2007年我国大陆地区各省（自治区、直辖市）183个湖泊、541个水库的富营养化状况：我国湖库受营养盐污染的形势十分严峻，除广东以外，调查的28个省（自治区、直辖市）均有湖泊或水库的处于重富营养状态，富营养化成为我国湖库共同面临的主要环境问题；总氮、总磷、浊度和叶绿素a等因子为富营养污染（中富营养、重富营养和异常富营养）状态的湖泊比例分别为48%、62%、41%、50%，水库比例分别为23%、25%、12%、27%，总磷超标要重于总氮。

因此，为了满足国家饮用水质标准，提高自来水厂的水质及减小处理水量负荷压力，提出针对湖库型水源的取水头部水质初步净化方案，以期为以湖库水为水源的自来水厂的正常运营提供技术支撑和解决方案，是大有必要的。

发明内容

本发明针对湖库富营养化水体的特点（污染物浓度不高、水量大）和污染特征（氮磷污染、藻类污染），结合湖库治理不可产生二次污染的实际需求，提出了一种湖库型水源取水头部水质预净化方法。

本发明所采用的技术方案：

一种湖库型水源取水头部水质预净化方法，水质净化处理主体采用边缘高、中间低的阶梯盆地式浮岛结构，顺水流方向从外往内在每个阶梯上依次布置滤除杂物的格栅、微生物絮凝层、短纤维滤料层、泡沫铁吸附层、生物活性炭净化层、三维耦合电极反应层，原水从边缘经阶梯盆地靠重力流依次流经格栅、微生物絮凝层、短纤维滤料层、泡沫铁吸附层、生物活性炭净化层、三维电极反应层，经处理后流向中央，最后经中央管道输送至净水厂再做进一步净化处理。

所述的湖库型水源取水头部水质预净化方法，采用泡沫铁吸附层去除水中的氮、磷营养元素；泡沫铁吸附层填充的泡沫铁粒径：3~15mm的颗粒状，孔径90PPI，孔隙率60~98%，通孔率≥98，体积密度＞0.1g/cm³；PPi 5~130，拉伸强度8~50MPa，抗压强度≥250KPa，机械强度2~7MPa，高温性＞300℃。

所述的湖库型水源取水头部水质预净化方法，采用三维耦合电极反应层去除水中的胶体、氨氮、磷酸盐、COD，抑制藻类生长。

所述的湖库型水源取水头部水质预净化方法，微生物絮凝层采用固定型微生物絮凝剂去除水中的胶体：采用从好氧活性污泥中分离出来的菌株F6得到的生物絮凝剂，所述好氧活性污泥取自含油废水处理站的曝气池，经鉴定菌株F6 为Bacillussp. ，编号为CGMCC No.3767，主要组成为多聚糖；把上述制备的液态的生物絮凝剂水溶液中投入活性炭，使微生物絮凝剂负载到活性炭表面及微孔中；利用负载固化的微生物絮凝剂对湖库水源中胶体进行絮凝去除。

所述的湖库型水源取水头部水质预净化方法，短纤维滤料层采用短纤维滤料去除水中的小微粒：所用纤维球滤料的球径为25 mm；丝径为20μm；密实度约为96%；滤层厚度为950mm。

所述的湖库型水源取水头部水质预净化方法，滤除杂物的格栅包括粗、中、细三道格珊，依次隔离大小不同的杂质及动物进入输水管道；粗格栅孔隙为50~100mm，防止较大的杂质和水生动物进入；中格栅孔隙为10~40mm，防止较小的杂质和落叶进入；细格栅孔隙为3~10mm，防止较小的杂质和水生动物进入。

本发明的有益效果：

1.本发明湖库型水源取水头部水质预净化方法，从现有较为成熟的环境友好型水处理技术中筛选出曝气增氧、填料吸附和微电流电解几项技术，进行技术优化集成，提出一种集曝气、填料吸附和微电流电解抑藻等多项工艺耦合为一体的水质预净化方案，可以从源头净化水质，减小自来水厂的水质净化成本及处理水量负荷压力。本技术适用于湖库型饮用水源地取水口，大型湖泊岸边带，以及小型湖泊、池塘、景观水体等的治理中，具有广阔的应用前景，开展微电流电解抑藻技术推广应用，为湖库水华治理提供技术支撑。

2.本发明湖库型水源取水头部水质预净化方法，把活性炭投入到含有微生物絮凝剂的水溶液中培养，使微生物絮凝剂负载到活性炭表面及微孔中，负载固化的微生物絮凝剂对湖库水源中胶体能有效絮凝去除。生物絮凝剂作为一种绿色絮凝剂，由于其具有安全有效的絮凝效果而引起人们的广泛关注，而且可以用来去除水中的悬浮固体、化学需氧量（COD）、腐殖酸、重金属等污染物质。

3.本发明湖库型水源取水头部水质预净化方法所采用为绿色材质与工艺：用微生物絮凝剂替代常规的铝盐，降低了因铝在人体内富集而导致老年痴呆等慢性病的潜在风险；所用曝气等能源动力来自太阳能，绿色环保；所用泡沫铁、活性炭等均为环境友好材料，即使因飓风导致净化处理系统跌落进入水中，也不会污染湖库水源地。

4.本发明湖库型水源取水头部水质预净化方法，所设计的浮岛式水处理系统，设在取水头部，不占用原水厂的空间，不必对原构筑物等进行改扩建，与达到同等净化水质的改扩建方案相比，该发明主要采用预制的装配式模块，易于安装、更换和维修，成本要低很多。

附图说明

图1是本发明湖库型水源取水头部水质预净化方法阶梯盆地式浮岛结构示意图；

图中，标号1为阶梯盆地式浮岛主体结构，标号2为钢质缆绳，3为过滤格栅，4为太阳能电池板，5为各阶梯集水槽（目的是均匀布水），6为填料集装箱单元；

图2、图3分别为固定型微生物絮凝剂去除水中浊度夏季、冬季效果图；

图4、图5分别为短纤维滤料去除水中微小杂质夏季、冬季去除率曲线图；

图6、图7和图8、图9分别为泡沫铁吸附去除水中的氮、磷等营养元素曲线图（夏季、冬季）；

图10、图11和图12、图13分别为生物活性炭（含太阳能曝气）滤层去除水中的难降解有机物和COD曲线图（夏季、冬季）。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

参见图1，本发明湖库型水源取水头部水质预净化方法，水质净化处理主体采用边缘高、中间低的阶梯盆地式浮岛结，顺水流方向从外往内（从高往低）在每个阶梯上依次布置滤除杂物的格栅、微生物絮凝层、短纤维滤料层、泡沫铁吸附层、生物活性炭净化层、三维耦合电极反应层，原水从边缘经阶梯盆地靠重力流依次流经格栅、微生物絮凝层、短纤维滤料层、泡沫铁吸附层、生物活性炭净化层、三维电极反应层，经处理后流向中央，最后经中央（同时也是最低处）管道输送至净水厂再做进一步净化处理。

实施例2

本实施例的湖库型水源取水头部水质预净化方法，与实施例1不同的是：进一步的，采用泡沫铁吸附层去除水中的氮、磷营养元素；泡沫铁吸附层填充的泡沫铁粒径：3~15mm的颗粒状，孔径90PPI（0.1~10mm），孔隙率60~98%，通孔率≥98，体积密度＞0.1g/cm³；PPi（每英寸长度上的孔数）5~130，拉伸强度8~50MPa，抗压强度≥250KPa（压缩至50%压力值），机械强度2~7MPa高温性＞300℃传热系数＞3w/（m²k）。

采用三维电极耦合工艺去除水中的胶体、氨氮、磷酸盐、COD，抑制藻类生长。

实施例3

本实施例的湖库型水源取水头部水质预净化方法，与实施例1或实施例2不同的是：进一步的，通过微生物絮凝层采用固定型微生物絮凝剂去除水中的胶体：采用从好氧活性污泥中分离出来的菌株F6得到的生物絮凝剂，所述好氧活性污泥取自含油废水处理站的曝气池（洛阳石化），经鉴定菌株F6 为Bacillussp. 编号为CGMCC No.3767。利用气相色谱测得生物絮凝剂的分子量范围为1.8×10⁶～2.7×10⁶ g/mol，主要组成为多聚糖。把上述制备的液态的生物絮凝剂水溶液中投入活性炭，使微生物絮凝剂负载到活性炭表面及微孔中；利用负载固化的微生物絮凝剂对湖库水源中胶体进行絮凝去除。

实施例4

本实施例的湖库型水源取水头部水质预净化方法，短纤维滤料层采用短纤维滤料去除水中的小微粒：所用纤维球滤料的球径为25 mm；丝径为20μm；密实度约为96%；滤层厚度为950mm。试验时未投加凝聚剂，试验中截污量高达12～20kg·m^-3滤料。

本发明湖库型水源取水头部水质预净化方法，设置滤除杂物的粗、中、细三道格珊，依次隔离大小不同的杂质及动物进入输水管道；粗格栅孔隙为50~100mm，防止较大的杂质和水生动物进入；中格栅孔隙为10~40mm，防止较小的杂质和落叶进入；细格栅孔隙为3~10mm，防止较小的杂质和水生动物进入；采用生物活性炭滤层设有太阳能曝气装置，去除水中的难降解有机物和COD。

实验1：固定型微生物絮凝剂去除水中浊度

实验条件：

（1）微生物絮凝剂的制备：所用的微生物絮凝剂从好氧活性污泥中分离出来的菌株F6得到的，好氧污泥取自含油废水处理站的曝气池（洛阳石化），经鉴定F6为Bacillus sp.。利用气相色谱测得生物絮凝剂的分子量范围为1.8×10⁶～2.7×10⁶ g/mol，主要组成为多聚糖。

（2）上述所制备的为液态的生物絮凝剂，把活性炭投入到含有微生物絮凝剂生物絮凝剂水溶液中，使微生物絮凝剂负载到活性炭表面及微孔中。

（3）负载固化的微生物絮凝剂对湖库水源中胶体的去除：实验在1000mm×1000mm×1000mm的正方体装配模块中进行，模块中装有20目的煤质活性炭，微生物絮凝剂负载到活性炭表面及微孔中。反应器顶面、底面开有5~20mm的圆孔，供水进出，活性炭与圆孔之间有尼龙网，防止活性炭泄露。

（4）夏季水温为20～31℃；进水浊度为3.5~31.95NTU；冬季水温为1～12℃；进水浊度为3.5~31.95NTU，平均pH值为7.7，水力停留时间48min。

实验结论：夏季去除率为58.7~67.5%，冬季去除率36.4～70.5%。见图2、图3。

近年来生物絮凝剂作为一种绿色絮凝剂由于其具有安全有效的絮凝效果和易于生物降解等优点已经引起人们的广泛关注。微生物絮凝剂具有十分广泛的用途：可以去除水中的悬浮固体、化学需氧量（COD）、腐殖酸、重金属等污染物质。常规的铁盐、铝盐等化学絮凝剂能够有效的去除原水的浊度和DOC，但是在给水处理中使用铝盐作为絮凝剂仍然存在很多尚未解决的问题：一方面，铝盐絮凝剂会使水厂处理出水中残余铝的含量比原水中高出很多倍；另一方面，在絮凝过程中，产生的剩余污泥中会含有大量的铝盐，进而导致铝元素在环境中积累。Parkinson 等发现饮用水中的铝含量和与人的神经紊乱（如透析脑病）有一定的相关性。在透析液中，过量的铝对做透析治疗的病人十分不利。此外，还有很多报道指出铝盐与一些神经类疾病(如老年痴呆等疾病)有直接的关系。最近，欧盟已经规定饮用水中铝的最高含量（最大污染水平）不能超过0.2 mg/L。为了降低由于使用铝絮凝剂而带来的致病风险，开发能够取代铝盐的环境友好絮凝剂来去除水中的污染物是解决这一问题的一个重要途径。

生物絮凝剂更有利于饮用水的安全和健康问题。

实验2：短纤维滤料去除水中微小杂质

实验条件：

（1）所用纤维球滤料的球径为25mm；丝径为20μm；密实度约为96%；滤层厚度为950mm，放置在1000×1000×1000的模块中；（2）试验时未投加凝聚剂；（3）加装变频水泵（20v，50w，太阳能电池板驱动），一旦上一工艺来水水位超过预设水位，水泵自动开启进行强化过滤提高滤速。

实验结果：（1）浊度为3.5~31.9NTU的白龟山水库水经过短纤维滤料过滤后，浊度去除率≥79.8%；（2）试验中截污量高达12～20 kg·m^-3滤料。见图4、图5。

纤维球滤料的出水水质主要取决于滤料均匀致密程度，滤速和进水浊度主要通过影响滤层均匀致密度来影响过滤出水水质。滤速和进水浊度提高，过滤初期的出水浊度会略高，但滤层压缩较快，滤层很快达到足够的均匀致密度；出水浊度迅速下降，滤速和进水浊度降低，过滤初期的出水浊度会较低，但滤层压缩较慢，出水浊度下降缓慢。

滤速下降，进水浊度降低，滤层的总水头损失随过滤时间的增长变慢，过滤周期增长。但纤维球滤层的水头损失并不与滤速或进水浊度的一次方成正比。这是因为除了滤速和进水浊度增加而引起的滤层阻力增加外，还因为截污量的增大而引起纤维球滤层进一步压缩，滤层的孔隙率减小，使水头损失上升。

实验3：泡沫铁吸附去除水中的氮、磷等营养元素

实验条件：

（1）1000×1000×1000的模块中装填泡沫铁技术参数：

粒径：3~15mm的颗粒状，孔径90PPI（0.1~10mm），孔隙率60~98%，通孔率≥98，体积密度＞0.1g/cm³，PPi（每英寸长度上的孔数） 5~130，拉伸强度8~50MPa，抗压强度≥250KPa（压缩至50%压力值），机械强度2~7MPa 高温性＞300℃，传热系数＞3w/（m²k）。

（2）白龟山水库氨氮含量1.01~1.93mg/L；总磷含量0.41~0.88mg/L。

实验结果：氨氮去除率≥48.4，总磷去除率≥60.8。见图6-图9。

泡沫铁在水中发生了系列变化，表层的铁转化为（水合）氧化铁，（水合）氧化铁作为吸附剂，去除了水中的氮磷等营养元素。

同时，泡沫铁的巨大表面积增加了其去除氮磷的效率，泡沫铁的孔隙率则保证了氨氮处理效果与水头损失的良好平衡。

实验4：生物活性炭（含太阳能曝气）滤层去除水中的难降解有机物和COD

实验条件：

（1）选用20目的煤质活性炭，炭层高1000mm，水流方向为下向流，滤速分别为8m/h（空床停留时间为11.3min），炭层底部铺设有曝气板，开孔直径φ3mm，曝气动力来自太阳能电池板20v，40w，曝气量为1500L/h。每天10:00取样，考察高锰酸盐指数（COD_Mn）和UV₂₅₄的变化情况。

（2）水质参数：进水高锰酸盐指数（COD_Mn）为1.52～2.07 mg/L，UV₂₅₄为0.0395～0.0520 cm^-1。

①夏季高温期，试验时间为2016年8月1～25日，进水高锰酸盐指数为2.27～2.82mg/L，UV₂₅₄为0.0559～0.0667cm^-1，水温为20～27℃;

②冬季低温期，试验时间为2016年12月4～27日，进水高锰酸盐指数为1.52～2.01 mg/L，UV₂₅₄为0.0329～0.0458 cm^-1，水温为1～12℃。

实验结论：活性炭在使用初期，主要依靠吸附作用去除有机物；随着使用时间的增长，活性炭的生物载体作用日益明显，生物作用占主导地位，炭龄对有机物去除效果的影响变小，不同炭龄活性炭的处理效果差异不大，稳定运行后，炭柱内高锰酸盐指数去除率分别为38.9～53.9%，UV₂₅₄去除率分别为38.4～48.6%．夏季高温期，活性炭炭柱内1年炭对高锰酸盐指数和UV₂₅₄的去除率分别为44.2～57.4%和38.5～53.1%，高于其在冬季低温期的去除率(38.9～51.1%和31.7～45.5%)。见图10-图13。

生物活性炭技术即为利用粒状活性炭巨大比表面积及发达的孔隙结构对水中有机物及溶解氧很强的吸附特性，将其作为生物载体替代传统的生物填料，并充分利用活性炭的吸附以及活性炭层内微生物有机分解的协同作用。生物活性炭能够迅速地吸附水中的溶解性有机物，同时能够富集水中的微生物，生物活性炭表面吸附的大量有机物也为微生物提供了充足的养分。生物活性炭以其出水水质稳定可靠、无异味、处理成本低。在降低出水中溶解性有机物浓度、提高后续消毒功能、去除原水中的微量持久性有机物、改善感官指标等方面发挥了重要的作用。

实验5：三维电极微电流电解抑藻

实验条件：

（1）、实验在1000mm×1000mm×1000mm的自制正方体反应器中进行，放入电极，每块电极的950mm×950mm×4mm，正负极板交错放置，板间距为220mm。极板间填充20目的椰壳活性炭为第三电极，反应器底部设有曝气板，曝气强度为50L/（min·m²）。

（2）、用去离子水稀释所培养至对数生长期的铜绿微囊藻液作为原水，并使藻浓度大约为1.5×10⁹个/L，模拟处理含藻水。电解处理后的水体放置3d，用3d后2中水体中藻类生长情况判定抑藻处理效果。

实验结论：水体放置3d后，未电解组藻液已变成绿色，藻细胞密度经检测达到4.1亿个/mL以上；而电解组水体清澈透明，藻细胞密度为1.07万个/L以下，说明三维电极有效抑制了藻类生长。

在取水头部加设三维电极能有效抑制藻类生长，能有效减缓夏季自来水厂藻类污染。

在相同的通电时间下，电流密度越大，藻的去除效果越好；初始藻浓度越高，藻的去除率越低，水力停留时间越长，藻的去除效果越好。并得到了电解法除藻的最佳工艺条件：电流密度为1.8mA/cm²，极板间距为22mm，水力停留时间为30min。

通过三维电极微电流电解具有直接氧化和间接氧化两种作用，间接氧化作用中电解产生的活性氯起主要作用，活性氧起辅助作用。微电流电解破坏了藻细胞光系统Ⅱ和捕光天线藻胆体之间的连接，以及藻细胞光系统Ⅱ结构，最终导致了藻细胞的死亡，死亡的藻细胞在气浮作用下聚集成团被去除。

三维电极是在传统的二维电解槽电极间装填粒状或其它碎屑状工作电极材料，并使装填工作材料表面带电，成为新的一极(第三极)，且在工作电极材料表面能发生电化学反应。三维电极处理废水的基本原理是电催化氧化还原反应。它能够增加电解槽的面体比，提高电流效率和处理效果。

我国一些以湖库为主要水源地的城市正面临着富营养化所导致的水华灾害的严峻挑战。在水华发生时每升水中多达几亿个藻细胞，COD和SS等指标亦急剧升高，导致给水厂滤池堵塞、产水量下降、出水浊度以及藻毒素含量超标等问题，严重者将导致水厂被迫停产。另一方面，在目前湖库普遍富营养化的形势下，短期内已难以解决内源性营养盐过量的问题，无法从根本上消除导致藻类异常繁殖的基础条件，因此在坚持实施控源策略的同时，还有必要针对局部水域采取工程措施以达到减灾防灾的目的。

相比于现有的水华末端治理方式，采用以预防为主的思路进行水华防控，避免藻类大量繁殖带来的不利影响，是更为经济有效、生态友好的水华治理措施。微电流电解抑藻技术是采用微小电流，在藻类生长繁殖初期对其进行抑制，将其长势控制在一定范围和强度内，达到控制藻类生长、避免水华暴发的目的。湖库型原水由于水力学条件改变、流速变缓，加上氮磷营养盐含量较高，极易发生水华现象。蓝藻生长的阶段大体可以分为：迟滞期、对数生长期、稳定期和死亡期。在自然环境条件下，水中营养盐不是无限的，因此藻类生长不会一直呈指数规律增长，当营养盐耗尽后，增长即自行停止，然后不断死亡。根据蓝藻水华成因的“四阶段理论”，可以得知，采用微电流电解技术抑制湖泊蓝藻生长，控制蓝藻“种源”复苏繁殖的最佳时机是在蓝藻的对数生长前期。

实验6：组合工艺对白龟山水库原水的处理

实验条件

本实施例为以上各水处理工艺的耦合集成，使水分别经过如下工艺：固定型微生物絮凝剂去除水中浊度→短纤维滤料去除水中微小杂质→泡沫铁吸附去除水中的氮、磷等营养元素→生物活性炭（含太阳能曝气）滤层去除水中的难降解有机物和COD→三维电极微电流电解抑藻。控制各净化单元工艺中水力停留时间均为30min。

实验结论：

表1、夏季进水与出水水质一览表（2016年8月10日）

表2、冬季进水与出水水质一览表冬季（2016年12月13日）

由上表可以看出，经过本发明的浮岛式水质预处理，浊度、氨氮、总磷、COD_Mn和UV₂₅₄分别去除了79.1~86.3%、76.6~81.7%、85.8~89.3%、95.9~96.4%和64.6~69.5%，大大缓解了自来水厂处理的复合压力，能够满足居民对饮用水的水质与水量要求。

综上，本发明湖库型水源取水头部水质预净化方法，能有效净化水中多种杂质，提出水水质，减缓其处理压力，该技术方案具有实用价值。

Claims

1.一种湖库型水源取水头部水质预净化方法，其特征在于：水质净化处理主体采用边缘高、中间低的阶梯盆地式浮岛结构，顺水流方向从外往内在每个阶梯上依次布置滤除杂物的格栅、微生物絮凝层、短纤维滤料层、泡沫铁吸附层、生物活性炭净化层、三维耦合电极反应层，原水从边缘经阶梯盆地靠重力流依次流经格栅、微生物絮凝层、短纤维滤料层、泡沫铁吸附层、生物活性炭净化层、三维电极反应层，经处理后流向中央，最后经中央管道输送至净水厂再做进一步净化处理。

2.根据权利要求1所述的湖库型水源取水头部水质预净化方法，其特征在于：采用泡沫铁吸附层去除水中的氮、磷营养元素；泡沫铁吸附层填充的泡沫铁粒径：3~15mm的颗粒状，孔径90PPI，孔隙率60~98%，通孔率≥98，体积密度＞0.1g/cm³；PPi 5~130，拉伸强度8~50MPa，抗压强度≥250KPa，机械强度2~7MPa，高温性＞300℃。

3.根据权利要求2所述的湖库型水源取水头部水质预净化方法，其特征在于：采用三维耦合电极反应层去除水中的胶体、氨氮、磷酸盐、COD，抑制藻类生长。

4.根据权利要求1、2或3所述的湖库型水源取水头部水质预净化方法，其特征在于：所述微生物絮凝层采用固定型微生物絮凝剂去除水中的胶体：采用从好氧活性污泥中分离出来的菌株F6得到的生物絮凝剂，把制备的生物絮凝剂水溶液中投入活性炭，使微生物絮凝剂负载到活性炭表面及微孔中；然后利用负载固化的微生物絮凝剂对湖库水源中胶体进行絮凝去除。

5.根据权利要求4所述的湖库型水源取水头部水质预净化方法，其特征在于：短纤维滤料层采用短纤维滤料去除水中的小微粒：所用纤维球滤料的球径为25 mm；丝径为20μm；密实度约为96%；滤层厚度为950mm。

6.根据权利要求4所述的湖库型水源取水头部水质预净化方法，其特征在于：所述滤除杂物的格栅包括粗、中、细三道格珊，依次隔离大小不同的杂质及动物进入输水管道；粗格栅孔隙为50~100mm，防止较大的杂质和水生动物进入；中格栅孔隙为10~40mm，防止较小的杂质和落叶进入；细格栅孔隙为3~10mm，防止较小的杂质和水生动物进入。