CN106830430A - 一种低温低浊水的高效快速处理工艺和方法 - Google Patents

Abstract

一种低温低浊水的高效快速处理工艺和方法，本发明工艺流程包括：“原水(1)→前置预氧化设备(2)→管道混凝器(3)→射流跌落曝气池(4)→格栅微絮凝池(5)→多面球高效沉淀池(6)→气水反冲恒液位匀速过滤池(7)→清水池(8)”。整体净水工艺简单且实现了自动化运行，出水达到了《生活饮用水卫生标准》(GB5749‑2006)。本发明的目的是解决现有低温低浊水存在成本高处理能力低的问题，有效降低水体污染物的浓度，整体工艺具有良好的耐冲击负荷能力，投资少，占地少，减轻净水工艺的运行管理成本同时降低制水成本、投资成本和运行成本，该工艺是一项提高水质、节能降耗、符合基本国情的净水工艺。

Description

一种低温低浊水的高效快速处理工艺和方法

技术领域

本发明涉及一种低温低浊水的高效处理工艺和方法，属于给水处理净化技术领域。

背景技术

为提高我国广大农村居民的生活质量水平，在“十一五”、“十二五”期间实施了农村安全饮水工程，该工程为民心工程、惠民工程。在该工程实施过程中，由于我国幅员辽阔，各地所釆用的源水水源根据其区域内水源情况而确定，平原地区一般釆用河流水，在山区或丘陵地区，大部分釆用的是中小型水库水。采用水库水的山区或丘陵地区由于其地形地势的影响不能建大中型水厂，只能建一些小规模水厂，因此山区或丘陵地区所建水厂数量多、规模小。山区或丘陵地区所采用的水库水水源与河流水水源相比具有其不同的水质特征和特点。一般由于山体中植被和腐殖质进入水库水水体，加之水库周边农田水、居民生活污水排放至水库水体中，使得水库水中农药、化肥、氮、磷等超标，水库水水体微污染日益加剧；加之水库水一般为低温低浊低活性水，南方部分水库水体中还含有低价铁锰物质，致使采用传统的常规净水工艺〔原水→混凝(穿孔旋流或折板絮凝或网格絮凝等)→沉淀(斜管沉淀或平流沉淀)→过滤(重力无阀滤池过滤或普通快滤池过滤)→消毒(如图1所示)〕已经很难处理这类水。传统的常规净水工艺对这类水处理效果差，处理后的水质不能达到饮用水水质标准。致使乡镇已建成的大部分水厂制不出合格的自来水，严重影响居民饮水安全。

国家对自来水供水水质的安全性也高度重视，对水处理标准规定越来越严格，新的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)与旧水质标准(GB5749-1985)相比，水质指标由35项扩大至106项。新标准中：感官性状和一般化学指标由15项增至20项，微生物指标由2项增至6项，饮用水消毒剂由1项增至4项，毒理指标中无机化合物由10项增至20项，毒理指标中有机化合物由5项增至53项。供水水质更严格的标准使得常规净水工艺已经很难满足净水要求。

低温低浊水作为水处理中的难点，近年来一些改进的工艺已经取得了一定进展，主要包括：强化混凝工艺(混凝剂、助凝剂的优选、预氧化技术、泥渣回流技术)，改进沉淀工艺技术(高密度沉淀池、磁技术的应用)，增强过滤技术(气浮技术、膜分离技术、微絮凝接触过滤技术)等。因为低温低浊水中除亲水性胶体外还有很多溶解性天然有机物(带电密度大的腐殖酸和富里酸)，这些工艺只有依靠投加大量混凝剂(40mg/L～50mg/L)中和胶体表面电荷后才会产生架桥吸附作用，但低温低浊水中天然有机物还会在无机胶体颗粒表面形成有机保护层，造成颗粒间空间位阻或双电层排斥作用，使低温低浊水形成一个稳定的体系，上述技术虽然能解决部分问题，但仍不能全部解决低温低浊水处理问题。另则絮凝剂投加量增大，造成反应沉淀池的积泥量也增大，滤池过滤负荷量增大，滤池正常过滤工作时间缩短，反冲洗次数增多、净水能力下降。由于反应的不彻底产生的微小絮体易穿透滤料层，造成过滤水浊度偏高。针对低温低浊水处理的这些难题，为达到和满足新的自来水供水水质标准要求，开发和研究出针对低温低浊水的处理新工艺、新技术、新组合势在必行，对解决乡镇水厂制水和供水安全具有重要意义。

水温在4℃左右，浊度20NTU上下，称为低温低浊水。低温低浊水具有粘度大、颗粒尺寸小、分布均匀、絮凝反应慢、矾花不易沉降的特征。低温低浊水难处理，出水水质不达标，危害人体健康，引发肠胃疾病。近年来工农业发展，工业废水和农业污水大量排放，使地表水微污染日益加剧。低温、低浊、铁锰含量超标、污染物加剧。近年来由于一些山区生态遭破坏，增加了水体的水质色度、COD、生物腐殖质、氮、磷等含量，进一步增加了低温低浊水的净化难度。常规工艺很难满足低温低浊水的处理要求。采用传统的水处理工艺，对低温低浊水增大投药量，但处理混凝效果差、形成的絮体颗粒小、絮体颗粒难沉淀、滤池过滤负荷增大、过滤效果差、微小絮体易穿透滤料层、反冲洗不彻底造成滤料板结等，使得制水成本增高，制水水质也难以达标、供水安全隐患频发。

胶体尺寸一般为1nm～0.1μm，(包括粘土、细菌、病毒、蛋白质、腐殖酸)。胶体分为憎水胶体：表面不带极性基团，水分子不直接接触胶核；亲水性胶体：表面有极性基团，胶核直接接触水分子。胶体具有双电层结构，一般由于胶核外部的自由反离子层容易发生水合作用，水合粒子半径大，电荷弱，不易被胶核吸附，所以胶体表面一般带负电荷。吸附剂具有絮凝能力。

(1)凝聚作用：胶体及悬浮颗粒表面电荷被中和，静电排斥力消失，颗粒脱稳而形成细小凝聚体。

(2)絮凝：胶体和悬浮颗粒在絮凝剂作用下，通过吸附、架桥、网捕机理(见附图2)形成大的絮凝体，当颗粒聚集到一定程度(约1-2cm)时，便会从溶液中沉降到水处理构筑物底部。

水体微污染的影响：水体主要的微污染物质包括有机质、氨氮、总磷等。微污染水体中的有机物采用传统工艺难以使有机物脱稳去除。主要原因包括：

(1)水体中的有机物，为细菌提供了有机碳源，使细菌在水体中滋生导致水质恶化；

(2)有机物与混凝剂生成配位络合物，影响混凝剂混凝效果；

(3)受到微污染的水体无机胶粒被有机物包裹，胶粒带电特性发生根本变化，导致胶粒稳定性增加。

(4)有机物与消毒剂生成有机氯等消毒副产物和致癌物质。

低温对混凝效果的影响：

(1)水温较低，尤其冬季胶体颗粒的ζ电位为夏季的1.5～1.6倍，平均在-40mV左右，胶体颗粒ζ电位较高，水的粘滞系数增大，静电斥力增大，布朗运动能变小，降低了颗粒间的碰撞速率，不利于颗粒碰撞、脱稳，低温胶体的溶剂化作用增强，胶体周围水化作用突出，水粘度大沉速小，妨碍碰撞、凝聚和絮体形成。

(2)降低了微生物对有机物的分解作用，混凝后有机成分较多，密度小不易沉降，低温使气体的溶解度增大，溶解气体大量吸附在絮凝体周围，使形成的絮凝体密度降低，阻碍其沉降。

(3)低温影响混凝剂的动力平衡，影响混凝剂的水解速率、扩散、絮凝过程，降低聚合反应速度，水解产物的主要形态偏重于高电荷低聚合度，不利于在胶体颗粒间进行吸附架桥，加入絮凝剂后形成的絮体细、小、松、散、轻，不易凝聚团结，难以在反应池和沉淀池中沉淀，大量矾花“反池”进入过滤池，更细小的颗粒可以穿透过滤池进入清水池。加大混凝剂药量，水解产物进入后序工艺，引起堵塞和二次污染。

低浊对混凝效果的影响：

(1)胶体颗粒数目少，碰撞凝聚几率小，絮体难形成，增加水利或机械搅拌会使已形成的低强度絮体破裂。

(2)固相浓度小，分散相面积小，缺乏大量高聚物形成的有效空间网格交链键，加入混凝剂后形成的絮体很容易被后序工艺破坏。

(3)微生物和胶体颗粒大小均匀，带负电胶体少，达到电中和需要混凝剂量少，絮体矾花小、细、轻，难以沉淀，易于穿透滤层。

本发明是一种低温低浊水的高效快速处理工艺和方法，能够有效去除原水中的浊度、铁锰、细菌、病毒、水生生物、藻类、两虫、胶体和悬浮颗粒物。该发明工艺具有高效、低耗、经济、节能、操作简单、设备设施紧凑、可模块化等优点。出水水质能够达到新的GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》。

发明内容

本发明的目的为：提供一种低温低浊水的高效快速处理工艺和方法，有效降低低温低浊低活性水中污染物浓度和浊度，高效高性能，净水效果显著，节能降耗，降低投资成本，降低管理难度和运行成本。

一种低温低浊水的高效快速处理工艺和方法，其净水流程为“原水→前置预氧化设备→管道混凝器→射流跌落曝气池→格栅微絮凝池→多面球高效沉淀池→气水反冲恒液位匀速过滤池→清水池”，如附图3所示，本发明技术方案包括如下步骤：

原水：低温低浊高铁锰低活性微污染水。

步骤1、前置预氧化设备：原水在进水厂前300-400m管道上投加NaClO进行预氧化，由于NaClO液体不易存放，因此以食盐和水为生产原料，通过NaClO发生器电解食盐水制备NaClO液体。反应表达式为：

阳极反应：2Cl^--2e^-＝2Cl₂↑ (1)

阴极反应：2H⁺+2e^-＝2H₂↑ (2)

总反应方程式为：NaCl+H₂O＝2NaOH+H₂↑+Cl₂↑ (3)

溶液反应方程式为：2NaOH+Cl₂＝NaCl+NaClO+H₂O (4)

NaClO能与水任意比例互溶，与水的亲和能力非常强，对环境无毒害，具有高效、广范、安全稳定的强力灭菌、杀病毒能力。NaClO可以分解形成新生态氧[O]，新生态氧[O]的氧化性极强可以使细菌和病毒的蛋白质变性，使病原微生物致死。NaClO可以使大分子有机物分解为小分子有机物，提高水中有机物可生化性、降低浊度色度，可以氧化胶体表面的有机外壳，使悬浮胶体破壳，改变胶体表面的电荷，把低价态铁锰元素氧化为高价态，生成Fe(OH)₃和MnO₂絮凝体。反应方程式如下：

2Fe²⁺+ClO^-+4OH^-+H₂O＝2Fe(OH)₃↓+Cl^- (5)

2Mn²⁺+5ClO^-+6OH^-＝2MnO₄ ^-+5Cl^-+3H₂O (6)

Mn²⁺+ClO^-+2OH^-＝MnO₂↓+Cl^-+H₂O (7)

3Mn²⁺+2MnO₄ ^-+3H₂O＝5MnO₂↓+4H⁺ (8)

NaClO发生器操作简单，接通水电，自动溶盐，可自动连续产生NaClO。①经济：耗材只有食盐，运行成本比相同产量的ClO₂发生器节约80％，无危险，耗材食盐采购方便；②安全：ClO₂发生器以HCl和NaClO₂为原料，二者都是危险品，操作不慎容易造成人员伤害，生产过程易释放有害气体，有爆炸危险，NaClO发生器电解食盐水，生产过程无腐蚀，对周围环境不会造成危害，消毒液无毒无刺激性；③环保：以食盐和水为原料，使用让人放心，生产过程无任何添加剂和表面活性剂，绿色环保；④高效：具有优异的杀菌性能，可以杀灭各种细菌、病毒和芽孢。

步骤2、管道混合器：混凝是饮用水处理工艺的核心单元为最关键的环节之一，混凝效果直接决定后续沉淀过滤单元运行效果，通过加入Na₂CO₃调节原水的pH达到弱碱性，有利于混凝反应，形成絮体矾花。增加水中微粒、提高絮凝体密实度和比重，矾花粘附水中微量的重金属、氨氮、各种难降解有机物，改善微污染水源，提高出水水质，NaClO溶液呈碱性，有很强氧化性，可以氧化低价态铁锰，铁锰本来是胶体的一部分，去除了胶体颗粒物同时增强铁锰的絮凝能力，Fe³⁺是对污染物分解和转化的重要物质，在中性或者碱性条件下Fe³⁺会逐渐向胶体态(CFH)或水铁矿(Ferrihydrite)转化。水铁矿(Ferrihydrite)用BET方法测定值为331.8m²/g。δ-MnO₂(胶态水合MnO₂粒子)是一种重要的锰系氧化物，BET比表面积为151.422m²/g。它们都具有很大的比表面积和丰富的表面羟基，有利于发挥吸附架桥作用，表现了优良的吸附污染物的界面特性，对许多污染物都有很好的化学吸附活性。利用它们的吸附特性进行原水混凝除污。管道混合器通过管道的水力条件提高速度梯度G值，单位时间、单位体积内产生无数个大小不同的涡旋，不同尺度的涡流在紊流中随机运动，不断平移和转动，使得紊流速度随时间不断变化，形成流速脉动，形成不断的涡旋。由于涡旋的固有扩散性，大小涡旋相互渗透，水流紊动作用使絮凝剂快速均匀分散，优化混凝过程。

步骤3、射流跌落曝气池：步骤2的出水进入射流跌落曝气池，利用原水压力射流跌落曝气，在进水管上安装射流器，安装一个附加射流器调节进水流量。射流跌落曝气三个作用：(1)增加溶解氧，继续充分氧化水中的低价态铁锰、无机物和有机物，使还原性铁锰转化为高价铁锰，降低浊度，增强高价态铁锰絮凝能力，从而使其沉淀或被滤料截流；(2)高压射流曝气产生微气泡，通过水利剪切作用，进一步破坏水体中有机物包裹体，使无机内核和有机外壳剥离，胶体脱稳，絮凝剂充分与水体中的微物质混合，促进水中胶体与絮凝剂相互碰撞，生成更大絮体，容易沉降；(3)原水投加絮凝剂后，经过管道初步混合，使絮凝剂在形式上实现与水流均匀混合，但并没有达到最佳的混凝效果，因为絮凝剂颗粒未充分扩散与胶体颗粒之间的距离较大，有效碰撞几率少，混凝效果没充分发挥。安装射流装置，缩小管径，极大提高流速和增强流速梯度，射流曝气增强了水分子和胶体的布朗运动，高流速梯度加强了亚微扩散，实现絮凝剂颗粒的高度分散，絮凝剂和胶体颗粒物的深度混合。

步骤4、格栅微絮凝池：步骤3的出水进入格栅微絮凝池，格栅中的水体为紊流水体，分为宏观传质和亚微观传质，亚微观传质为物质在紊流水体中在垂直流速方向极邻近部位的扩散。亚微观传质的动力是惯性效应，特别是微涡旋的离心惯性效应。絮凝剂的水解产物快速均匀地扩散到水体中的每一个细部，被紊流中的不同尺度的涡旋带到水体的宏观部位，迅速地完成了宏观扩散，格栅的微涡旋的离心惯性效应，提高了亚微观传质。优点如下：(1)由于絮凝池中的格栅构造，改变水流方向，从而增强了水中胶体颗粒物的碰撞频率，防止絮凝体在水流振荡运动中被剪坏，全过程流速沿程递减，分段控制流速，使絮凝粒度逐渐增大而沉速增加；(2)能耗小、水头损失小，大部分能量消耗在颗粒的碰撞上，能量利用合理，较小的能耗取得了较好的絮凝效果；(3)结构简单紧凑，水利条件好，池体容积小，处理效率高，絮凝时间短，运行费用低，截留能力和抗冲击负荷能力强；(4)不用机械动力设备，维护管理十分方便；(5)增强絮凝剂水解后高分子络合物的吸附架桥连接能力。

步骤5、多面球高效沉淀池：步骤4的出水进入多面球高效沉淀池，多面球为塑料材质，比表面积大，机械强度好，易于堆放，不易破碎，堆积性能良好，装填时不易发生架桥现象，有利于液体传质表面的不断更新和减少填料的持液量，传质表面短性能好，对污染物的吸附去除能力强和不易堵塞。多面球填料接触絮凝是对常规絮凝单元的有效强化，具有良好的水力过渡。由于低温低浊水难以絮凝成大矾花，大都以微小矾花分布水体中，传统的斜管沉淀很难达到理想的沉淀效果，多面球填料利用自身的特点截留大部分微絮体，大大提高了絮体的浓度，极大地增加了絮体碰撞的几率，充分保证了沉淀池截留大部分微絮体的可靠性和高效性。该单体工程基建投资少和运行管理简单。完全适用低温低浊水处理，实践表明单体沉淀性能非常好，能够显著减少低温低浊水处理的药耗。

步骤6、气水反冲恒液位匀速过滤池：步骤5的出水进入气水反冲洗恒液位匀速过滤池，在水质受到微污染越来越严重的情况下，水处理过滤工艺是最重要的一个工艺，滤池是常规水处理中固液分离去除悬浮胶体颗粒物杂质的重要环节，滤池运行好坏直接影响到出水水质，同时滤池反冲洗的好坏也对直接影响出水水质。常规滤池反冲洗耗水量一般为生产水量的3～5倍。若采用较好的反冲洗技术，可以使滤层经常处于高负荷快速优质过滤，不仅可以节水节能，还可以提高水质水量，增大滤料层的截污能力，提高虑速，延长过滤周期。气水反冲洗恒液位匀速过滤滤池为普通快滤池的改型，过滤过程依靠水的重力自动流入滤池进行过滤。随着滤层截留物变多，阻力变大，滤速变慢，滤池液面上升，当液面上升到一定高度时，须对过滤池进行反冲洗。气水反冲恒液位匀速过滤池具有如下优点：(1)风洗具有擦搓作用、能擦搓滤料上粘附的截留物、水洗能冲带走被擦搓掉的截留物，滤料被气搓、水冲洗后彻底干净，过滤周期大大延长，水质大大提高；(2)滤料无需更换，只须在表面补充被冲走的部分石英砂滤料；(3)反冲洗过程直观易见，砂层或滤头出现问题时易于发现，便于及时处理；(4)能更好地消除滤料表层、内层的泥球，实验证明，反冲洗效果好，气水反冲洗能使滤料含泥量减少18％；滤层截污能力提高100％；过滤周期延长60-70％；(5)采用气水反冲洗方式、空气冲洗时对滤料产生很大振动，滤料反复碰撞摩擦，滤料层的搅拌激烈，可以破坏滤料中泥球的结构，水冲洗的强度较低，不易产生滤料流失现象。(6)由于空气的比重仅为水的1/900-1/750，气水反冲洗可节约用水，且易净化，又可降低滤池的冲洗费用。总之采用气水反冲洗具有冲洗强度大、剪切力强、砂层表面脱污能力强、反冲洗彻底、降低了反冲洗频率、节省反冲用水量、反冲洗后滤出水水质好等优点，为出水水质提供了充分的保障，节约了供水厂的运行维护成本，节约用地。

气水反冲洗过滤池内装或外装恒液位控制调节器，恒液位控制调节器是通过滤池液位的变化值调节出水量，保持滤池液位的恒定，同时也就保证了滤池滤速的均匀，保证了滤池出水水质的稳定。

当滤池液位超过设定的反冲洗液位时，控制设备启动反冲洗设备对滤池进行反冲洗。

步骤7、清水池：步骤6的出水进入清水池，投加NaClO消毒剂后，经过接触氧化杀灭微生物，出水水质达到《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)，高压泵泵入供水管网。

本发明与水处理常规工艺相比，具有如下优点：

1、在常规水处理混凝、沉淀工艺之前加NaClO对原水进行预氧化处理和射流跌落曝气处理。对原水进行预氧化处理工艺抑制了有机物和藻类在净水构筑物中的大量滋生；利用曝气的水利剪切作用有效剥离无机物的有机物包裹外壳；利用曝气强化絮凝剂的亚微扩散，实现混凝药剂与水体的深度混合，增加微絮凝作用；利用预氧化和曝气氧化低价态铁锰。

2、多面球填料改变了斜管沉淀单一的流水方向，增强了水体流动的多向和絮体的碰撞机率，使絮体聚集并沉淀，高效去除水中悬浮大絮体和微小絮体，降低水体浊度。

3、采用气水反冲恒液位匀速过滤池把关过滤，使工艺对颗粒物的截留能力和效率大大增强，降低原水浊度和微物质的含量，阻止微型生物的穿透，清水池浊度比原水浊度大大降低，通常滤过水浊度低于0.2NTU，工艺简单、高效、节能省地、出水浊度低、抗冲击负荷能力强、适应贫营养低温低浊环境、节约了造价和运行成本，高效的空间使用效率，节能降耗，全程中央控制、操作简单。

4、中央控制系统：整体工艺采用中央控制，实现制水工艺过程的监测监控、设备运行过程的监测监控、水厂水质水量的监测；水厂实现数字化、信息化和自动化运行，达到现代化水厂要求。

附图说明

图1为给水常规处理工艺流程图。

图2为胶体特性及混凝吸附模型。

图3为本发明净水处理工艺流程图。

图4为本发明净水处理工艺结构示意图。

图5为本发明净水处理工艺射流跌落曝气池A-A剖面图。

图6为本发明净水处理工艺气水反冲恒液位匀速过滤池B-B剖面图。

具体实施方式

下面对本发明作进一步详细说明。

实施例1

以某水厂为例，某水厂采用的是一大型水库深层水(距离水表层为8-12米)作为水厂原水，经24公里D720的PE管道输送至水厂，水厂处理水量要求达到20000吨/天。原水为典型的低温低浊含低价铁锰的水体。

水厂采用前置预氧化→射流跌落曝气→格栅微絮凝→多面球高效沉淀→气水反冲洗恒液位匀速过滤的水处理工艺，包括以下步骤：

步骤1、前置预氧化装置：向原水管内投加NaClO对水体进行预氧化，NaClO的投加量根据原水水质情况(浊度、色度、溶解性铁锰含量、藻类、絮凝条件)确定，一般投加量约为2.0mg/L～5.0mg/L，接触时间为3～5min。(一般在距离射流曝气约300-400米为最佳)。

步骤2、管道混合器：管道混合器安装在距离射流曝气约200-300米处，利用管道混合器对加入水体的混凝剂和碱液与水体充分混合，以便后续反应更充分。

在原水管道上安装有压力传感器、电磁流量仪、pH仪和浊度仪；压力传感器测定原水压力参数，利用电磁流量仪和原水浊度仪的测定值为参数确定加矾量，利用机械隔膜泵或电磁计量泵对原水投加混凝剂，利用pH传感器测定原水的pH参数，以pH测定值为参数、利用电磁计量泵对原水投加Na₂CO₃，调节Na₂CO₃的投加量。

步骤3、射流跌落曝气池：射流曝气加三级跌落式曝气，两个不锈钢曝气筒外设三级跌水曝气，圆形盘收水，每个曝气筒进水主管采用DN500管径的管道，主管上分出6个DN150的喷射曝气器支管进入曝气池，每个喷射器口径为DN150，喷射器标准工作压力为不低于0.1Mpa，流速为15m/s，喷射器材材质为不锈钢。每个喷射器进水口装设蝶阀，根据流量需要开启所需的数量，以及方便曝气管和喷射器可以在工作状态下拆卸检修。

步骤4、格栅微絮凝池：所述格栅微絮凝中水力停留时间(HRT)为5min～8min，速度梯度G值为37.5S～50S。G指速度梯度，按照同向絮凝理论，存在速度差相邻水层才能充分碰撞，是反应搅拌强度的参数，间接反应了单位体积中单位时间内颗粒的碰撞次数。装不锈钢条形栅板，格栅初始流速为0.3m/s，末端流速为0.1m/s，混凝、搅拌、反应总停留时间为20min。

步骤5、多面球高效沉淀池：多面球悬为球体状，在水体中悬浮，材质PP，叶片多，阻力小，比表面积大，弹性大，重量轻，强度大，自由空间多，耐高温＜120度，腐蚀性好，表面亲水性能好，多面球直径为75mm，装填高度为0.6m，多面球沉淀上升水流速为7m/h。

步骤6、气水反冲恒液位匀速过滤池：为了保证出水水质、过滤时必须保证滤速的均匀性，恒液位匀速过滤是通过真空度的调节达到出水水量的调节，确保滤池匀速过滤。不锈钢制气水反冲恒液位匀速过滤分为四组八个过滤池，每组处理水量为5000～6500吨/天，总处理能力为20000～26000吨/天。各池反冲洗一次所需反冲洗水量约为11吨，以1.8元/吨水计，约为19.8元，各池反冲洗一次所需电耗为(7.5kw*0.067h+7.5kw*0.10h)*0.53元/度＝0.6638元，各池反冲洗一次所需水电费总计20.46元。

步骤7清水池：恒液位匀速过滤池出水进入清水池，NaClO消毒剂投加入清水池，NaClO消毒剂的量为0.0mg/L～1.5mg/L。清水池中的水通过加压泵送入城市供水管网。

中央控制系统：(1)通过对原水进水流量、原水浊度、原水PH值进行了监测，实现对前加氯、加矾、加碱量进行调控；(2)通过对滤后水浊度、滤池反冲洗时间间隔进行监测，实现对加矾量和工艺过程进行调控；(3)通过对出厂水浊度、出厂水余氯、出厂水pH值进行了监测，实现对出厂水水质的监控。也实现了对加氯量和加碱量的调控；(4)通过对过滤池液位的监测、实现了对各滤池反冲洗过程的全自动控制；(5)通过对清水池的液位监测、实现对进水量的控制；(6)通过对水厂供水实现变频调速变压变量供水，实现了水厂供水的安全供水和节能供水；(7)水厂制水工艺过程和送水过程、基本上实现了数字化和信息化，基本上达到了现代化水厂的要求。

所述步骤1中，食盐在溶盐箱中溶化，稀释至储液箱，通过控制柜和NaClO发生器电解食盐水生成NaClO。NaClO发生器具有如下优点：(1)采用BCIC技术，不受自然环境影响，保证消毒液的浓度恒定，配合计量泵实现精准投加；(2)采用BSPA智慧盐量预警系统，需要加盐时自动报警；(3)实时监测空间内H2浓度，当浓度持续上升触发报警极限时，关闭设备并声光报警；(4)PLC可编译程序控制器控制产生，接触屏操作，各项技术参数调整便利；(5)采用BSBD系统，监测各种传感器、电解状态、显示故障代码，方便设备维修；(6)远程监控功能，通过有线或无线网络可实现远程编程、监控和故障诊断；(7)配合余氯在线监测设备，自动调整投加量。

所述步骤2水经预氧化之后，通过在线流量仪、取水电动阀、在线压力传感设备确定进水流量和压力，通过在线浊度仪测定水厂的原水浊度确定加矾量，通过管道混合器添加混凝剂助凝剂和碱，通过在线pH传感器确定加碱量，调节pH得到最佳絮凝条件。

所述步骤3出水经过射流器11高速穿射，通过射流口带入大量空气，经曝气筒13使水与空气快速混合，形成无数的大气泡，气泡上升过程中通过水利剪切作用破裂成小气泡，气水完全混合，经过跌落曝气盘12充分增加溶解氧，氧化低价铁锰和降解有机质，最后跌落进入射流跌落曝气池5。

所述步骤4出水经过三层格栅14截留，改变水流的流速大小和方向，增加碰撞和凝聚达到很好的沉降效果。

所述步骤5出水经过整流器17进入多面球高效沉淀池7，经过多面球18高效截留，改变水流流速和水流方向增强碰撞达到很好的沉降。上层清水通过穿孔集水槽15经集水沟16汇集流入气水反冲恒液位匀速过滤池8。

所述步骤6多面球高效沉淀池的出水进入气水反冲恒液位匀速过滤池8，通过配水槽19均匀向滤池配水，通过恒液位调节装置23实现待滤水在过滤池的匀速过滤。过滤池水反冲洗方法：根据图4和图6所示，随着过滤时间的增长，滤料堵塞，滤速变慢，随着过滤过程的继续、滤池液位慢慢上升，在过滤池中装有液位传感器，当滤池液位上升到一定水位时，触发液位传感器20启动反冲洗控制设备、实施对过滤池进行反冲洗。反冲洗开始时通过电动调节阀29开启反冲洗用潜水泵28和反冲洗用风机26实施对滤池滤料21的气、水反冲洗；反冲洗水、气经过反冲洗水管道30和反冲洗风管经滤池长柄滤头24分配进入过滤池8；反冲洗污水经过反冲洗排水管道31排入污水池33。

清水池：步骤6的过滤池过滤后出水加入NaClO进行接触消毒，加氯量应根据清水池出水余氯(游离氯)满足出厂水水质标准(0.3mg/L～0.5mg/L)的要求进行投加量控制。NaClO投加量优选范围(0.1mg/L～1.0mg/L)，具体应根据清水池的出水水质和出厂水中微生物的种类和水质质量确定，接触时间为20～30min。在清水池出水管道上安装有浊度计测量出厂水质参数、余氯分析仪测定出厂余氯指标、液位传感器监测清水池液面、pH传感器监测出厂水pH参数。

实施例2

湖南省某县级市自来水厂扩改工程：该自来水厂兴建于1993年，1995年初投入运行，经过扩改建后，现已达到日供水能力近期一万吨，远期两万吨的供水规模。供水范围：东西长4.5公里，南北长7.5公里。供水区域人口28000人，涉及五个村和社区。供水区涉及三十五个厂矿企业和1100余居民用户。该自来水厂制水工艺改造工程已稳定运行，从运行效果来看，其整体工艺各环节运行正常，各分工艺运行参数达到或超过了所设计的工艺参数要求。经有关部门检测、其出厂水水质达到了国家《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)要求。

经水质水量实测下列几组数据可充分体现工艺改造成果：

水量：①设备单组制水能力为每小时530吨，以此计算、高峰制水量每天可为25440吨。②过滤池单个池反冲洗时间间隔平均为16小时反冲洗一次，反冲洗一次所需水量为18吨，8个滤池合计反冲洗一次所需水量为144吨。即每天反冲洗水量为144÷0.67＝215吨。③沉淀池和反应池清洗周期为20天，每次冲洗水量约为200吨。④综上数据、该市自来水厂制水工艺改造工程完成后，高峰制水量每天可达到25000吨。大大提升了制水能力，为后期水厂供水扩容提供了可靠的制水水量保证。

对该市水厂各工艺的水质pH、浊度、色度、余氯、浊度进行了实测，其实测数据情况如下表：

水厂自动在线监测系统数据表如下：

水质：某市疾病预防控制中心检验结果

某市疾病预防控制中心对该水厂出厂水进行了采样检测，检验了三十项水质指标，所检测的项目指标均达到国家《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)规定要求。详见检验报告：

某市疾病预防控制中心检验结果

样品编号：20160143

样品名称：出厂水 检验开始日期：2016年6月13日

检验项目：见下表 检验完成日期：2016年6月30日

检验结果：

水质：某市疾病预防控制中心检验结果

某市疾病预防控制中心对该水厂出厂水进行了采样检测，检验了三十一项水质指标，所检测的项目指标均达到国家《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)规定要求。详见检验报告：

某市疾病预防控制中心检验报告单

样品编号：2016第S-202号

样品名称：出厂水 检验开始日期：2016年8月29日

检验项目：见下表 检验完成日期：2016年9月30日

检验结果：

Claims (10)

1.一种低温低浊水的高效快速处理工艺和方法，其特征在于，其净水流程为：原水→前置预氧化设备→管道混凝器→射流跌落曝气池→格栅微絮凝池→多面球高效沉淀池→气水反冲恒液位匀速过滤池→清水池。

2.根据权利要求1所述的低温低浊水的高效快速处理方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)原水进入净水厂前300-400m前置预氧化装置，向原水管内投加NaCl0对水体进行预氧化，氧化低价态铁锰，增强絮凝能力；

(2)步骤(1)100m之后设管道混合器，投加混凝剂，调节pH，使混凝条件最佳，在管道中进行充分高效混凝；

(3)步骤(2)出水采用射流跌落曝气设备增氧和增强水利条件，继续充分氧化低价态铁锰，提高速度梯度G值，使胶体颗粒破壳；

(4)步骤(3)出水进入格栅微絮凝池，采用格栅微絮凝池提高亚微观传质增强微絮凝效果；

(5)步骤(4)出水进入多面球高效沉淀池，采用多面球高效沉淀池改变水流方向，增强絮体碰撞几率，使颗粒物高效快速沉降；

(6)步骤(5)出水进入气水反冲洗恒液位匀速过滤池，采用气水反冲洗恒液位匀速过滤池快速过滤高效截留污染物，高效快速去除水中的浊度、色度、悬浮颗粒物、铁和锰；

(7)步骤(6)出水进入清水池投加NaClO消毒，进入供水管网。

3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤(1)NaClO的投加量通常在2.0mg/L～5.0mg/L范围，具体投加量应根据水质情况，如预氧化水中低价态铁和锰、色度、有机物，接触时间为3～5min，当原水水质较好时，可以适量减少氧化剂的投加量。

4.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤(2)预氧化之后100m进行混凝剂的添加并调节pH，混凝剂的投加量3.0mg/L～5.0mg/L，pH用Na₂CO₃调节，调至弱碱性pH7～8。

5.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤(3)射流器的喷射器标准工作压力为不低于0.1Mpa，喷射速度不低于15m/s。

6.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤(4)格栅絮凝池中水力停留时间(HRT)为5min～8min，速度梯度G值为37.5S～50S。

7.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤(5)多面球直径为75mm，装填高度为0.6m，多面球沉淀区水体上升流速为7m/h。

8.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤(6)气水反冲洗恒液位匀速过滤池的滤料为单层均质滤料，厚度一般为0.9m～1.0m，粒径为0.9mm，过滤池安装滤板滤头，滤头采用长柄滤头，滤池的反冲洗采用气水反冲洗，冲洗顺序为气洗-气水联合冲洗-水洗，单气反冲时间2分钟、反冲洗强度为12-14L/m².s；气水同时反冲时间为3分钟、气反冲强度为12-14L/m².s水冲强度为3-4L/m³.s；单水反冲洗时间为2分钟、反冲洗强度为6-8L/m³.s。

9.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，过滤池内装或外装恒液位控制调节器，恒液位控制调节器是通过滤池液位的变化值调节出水量，保持滤池液位的恒定，同时也就保证了滤池滤速的均匀，保证了滤池出水水质的稳定。当滤池液位超过设定的反冲洗液位时，控制设备启动反冲洗设备对滤池进行反冲洗。

10.根据权利要求1所述的工艺流程，其特征在于，所述步骤(7)NaClO消毒剂的量为0.05mg/L～1.0mg/L，接触时间为10～15min，出厂余氯量为0.3mg/L～0.5mg/L。