CN107500442A - 一种微污染水源水的一体化处理方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种微污染水源水的一体化处理方法及装置，属于水处理技术领域。该方法首先将微污染水源水进入水箱后提升至预氧化反应器进行预氧化反应，出水流入机械絮凝池内进行充分絮凝后进入斗型平流式沉淀池，进行絮凝体沉淀，沉淀后的出水流经磁性离子交换树脂悬浮床反应器和陶瓷膜过滤反应器，经陶瓷膜过滤后的出水，再由二氧化氯消毒后得到符合饮用标准的水。该装置包括水箱、提升泵、预氧化反应器、机械絮凝池、斗型平流式沉淀池、磁性离子交换树脂悬浮床反应器、陶瓷膜过滤反应器、加氯箱及清水箱。本发明装置通过一体化箱体将水处理组件整合，减小设备体积和占地面积；本发明方法具有处理效率高、出水水质好等优点，适用于微污染水源水等的净化处理。

Description

一种微污染水源水的一体化处理方法及装置
技术领域：
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种微污染水源水的一体化处理方法及装置。
背景技术：
随着工农业的快速发展以及污水处理环节的滞后，我国饮用水水源受到较大程度的污染，大部分水源已经转变为微污染水源。溶解性有机物是微污染水源中的典型污染物。特别在农村地区，化肥和农药的过量使用以及生活污水的大量随意排放等引起水源普遍受到污染，饮用水安全保障问题已成为一个突出的问题。
传统的混凝-沉淀-砂滤-氯消毒饮用水处理工艺(又称作第一代饮用水处理工艺)主要去除地表水水源中的颗粒物(浊度)和细菌。该工艺不能有效去除水中溶解性有机物，还会产生对人体有强烈致癌、致畸、致突变作用的消毒副产物。以化学预氧化-活性炭吸附为核心的第二代饮用水处理工艺虽对溶解性有机物以及消毒副产物的控制产生了到较好的效果，但对藻类、隐孢子虫、贾第鞭毛虫等新型生物污染几乎没有作用。以超滤膜为核心的第三代饮用水处理工艺，即膜前处理工艺-超滤膜过滤-消毒。由于超滤膜对水中溶解性有机物去除效果较差，加之有机物的存在会使膜表面形成严重的污染，从而引起膜通量大幅度降低，降低膜的使用寿命。此外，目前饮用水处理中使用的膜材料大都为有机纤维膜，但在使用化学药剂清洗膜表面污染物时，膜材料容易损坏，使其运行成本增加。
发明内容：
本发明针对现有技术的不足，提供一种微污染水源水的一体化处理方法及装置。本发明以绿色氧化剂高铁酸盐、MIEX树脂(磁性离子交换树脂)以及耐腐蚀的陶瓷膜为主要材料构建新型一体化水处理方法及装置，本发明方法路线简单、性能可靠，该装置结构简单、操作简便。
本发明提供的一种微污染水源水的一体化处理方法具体步骤如下：
(1)微污染水源水从进水管1进入水箱2，所述微污染水源水通过第一提升泵3及第一连接管4进入预氧化反应器6内，然后通过静态管道混合器5向所述预氧化反应器6中投加高铁酸钾，利用Fe6+的强氧化性与其分解产物Fe3+的混凝作用实现充分耦合，为便于高铁酸钾与水充分混合且不沉淀，所述预氧化反应器6中设有第一变速搅拌器16，经混合搅拌得到高铁酸盐预氧化后的出水。
(2)将所述高铁酸盐预氧化后的出水通过高低堰进入机械絮凝池7内，进行充分絮凝得到经过絮凝反应的出水，在絮凝作用下，被吸附的有机高分子物质、胶体物质及悬浮杂质进行络合絮凝，使水中胶体颗粒脱稳凝聚逐渐增长到可以重力沉降的尺寸。
(3)将所述经过絮凝反应的出水通过导流孔自流进入斗型平流式沉淀池8，进行絮凝沉淀得到经过沉淀后的出水。
(4)将所述经过沉淀后的出水通过高低堰流入磁性离子交换树脂悬浮床反应器9内，经过MIEX树脂的吸附作用去除氧化分解后的中小分子有机物，使得水中小分子杂质进一步去除，经过磁性离子交换树脂吸附后的水进入陶瓷膜过滤反应器10进行过滤，得到过滤后的出水。
(5)利用第二提升泵11并通过第二连接管12将所述过滤后的出水送至清水箱14内，所述清水箱14通过导流孔与加氯箱13连接，所述清水箱14中的水进行消毒处理，最后从出水管15流出符合饮用标准(《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006))的水。
所述步骤(1)中所述微污染水源水在所述水箱2内的停留时间为1-2h；所述微污染水源水在所述预氧化反应器6中的反应时间为10min-30min,高铁酸钾在所述预氧化反应器6中的投加量为0.6g/L-1.0g/L。
所述步骤(2)中，所述高铁酸盐预氧化后的出水在所述机械絮凝池7内的絮凝时间为20min。
所述步骤(3)中，所述经过絮凝反应的出水在所述斗型平流式沉淀池8中的沉淀时间为30min。
所述步骤(4)中所述磁性离子交换树脂悬浮床反应器9内磁性离子交换树脂的投加量为10mL/L-30mL/L；所述经过沉淀后的出水在所述磁性离子交换树脂悬浮床反应器9内的吸附时间为60min-90min；在所述陶瓷膜过滤反应器10内的过滤时间为10min。
本发明提供的一种微污染水源水的一体化处理装置包括进水管1、水箱2、静态管道混合器5、预氧化反应器6、机械絮凝池7、斗型平流式沉淀池8、磁性离子交换树脂悬浮床反应器9、陶瓷膜过滤反应器10、加氯箱13、清水箱14、第一提升泵3、第二提升泵11及出水管15；所述进水管1与所述水箱2连接，所述水箱2的出水管连接第一提升泵3的进水口，所述第一提升泵3的出水口连接所述预氧化反应器6的进水管，所述静态管道混合器5设置在所述第一提升泵3与所述预氧化反应器6之间的第一连接管4上，所述静态管道混合器5用于投加高铁酸钾，所述预氧化反应器6与所述机械絮凝池7通过高低堰连接，所述机械絮凝池7与所述斗型平流式沉淀池8通过导流孔连接，所述斗型平流式沉淀池8通过高低堰与所述磁性离子交换树脂悬浮床反应器9及所述陶瓷膜过滤反应器10连接，所述陶瓷膜过滤反应器10的出水管连接所述第二提升泵11的进水口，所述第二提升泵11的出水口连接所述清水箱14的进水管，所述加氯箱13与所述清水箱14通过导流孔连接，所述出水管15与所述清水箱14连接。
所述预氧化反应器6、机械絮凝池7、磁性离子交换树脂悬浮床反应器9及所述陶瓷膜过滤反应器10中均设有变速搅拌器。
所述磁性离子交换树脂悬浮床反应器9与所述陶瓷膜过滤反应器10制成一体化反应器，所述磁性离子交换树脂悬浮床反应器9设置在所述一体化反应器的下部，所述陶瓷膜过滤反应器10设置在所述一体化反应器的上部。
所述水箱2的侧面设有取样水龙头及出水管，所述预氧化反应器6、机械絮凝池7、磁性离子交换树脂悬浮床反应器9、陶瓷膜过滤反应器10及所述加氯箱13的侧面设有取样水龙头。所述斗型平流式沉淀池8的侧面及底部均设有取样水龙头。所述清水箱14的侧面设置有取样水龙头及出水管。
本发明与现有技术相比具有以下技术特点：
1、高铁酸盐的使用，将Fe6+的强氧化性与其分解产物Fe3+的混凝作用实现充分耦合，同时将大分子有机物分解为小分子，为后续MIEX树脂有效吸附去除有机物创造了条件，实现了氧化与吸附工艺的有效耦合。
2、利用MIEX树脂强化吸附去除氧化分解后的中小分子有机物，使得水中小分子杂质进一步去除。
3、采用陶瓷膜进行过滤，由于陶瓷膜的材质坚固、耐腐蚀，避免了目前常规使用的有机膜组件因频繁化学清洗而出现的膜丝断裂、损坏问题。
4、同时具备预氧化、凝聚、沉淀、MIEX树脂吸附、过滤、消毒等功能，有效地去除水中的悬浮物、胶体、分子态和离子态的物质以及微生物、病毒等。
5、该装置构造简单，易于操作，通过一体化箱体将水处理组件整合，减小设备体积占地面积，并且降低了后期运行及维护的费用。
6、将氧化与吸附工艺进行有效耦合，与常规饮用水处理工艺结合，形成一体化结构。
附图说明：
图1为本发明装置的结构示意图。
图中：1：进水管；2：水箱；3：第一提升泵；4：第一连接管；5：静态管道混合器；6：预氧化反应器；7：机械絮凝池；8：斗型平流式沉淀池；9：磁性离子交换树脂悬浮床反应器；10：陶瓷膜过滤反应器，11：第二提升泵；12：第二连接管；13：加氯箱；14：清水箱；15：出水管；16：第一变速搅拌器；17：第二变速搅拌器；18：第三变速搅拌器。
具体实施方式：
下面结合附图及实施例，对本发明作进一步说明。
如图1所示，微污染水源从进水管1进入水箱2，利用第一提升泵3并通过第一连接管4将其送至预氧化反应器6内，然后通过静态管道混合器5向预氧化反应器6中投加高铁酸钾，利用Fe6+的强氧化性与其分解产物Fe3+的混凝作用实现充分耦合。为便于高铁酸钾与水充分混合且不沉淀，完全混合预氧化反应器6中设有变速搅拌器16进行混合搅拌。经过高铁酸盐预氧化后的出水通过高低堰流进机械絮凝池7内，进行充分絮凝。在絮凝作用下，被吸附的有机高分子物质、胶体物质及悬浮杂质进行络合絮凝，使水中胶体颗粒脱稳凝聚逐渐增长到可以重力沉降的尺寸。经过絮凝反应的出水通过导流孔自流进入斗型平流式沉淀池8，进行絮凝体沉淀。经过沉淀后的出水通过导流孔流入磁性离子交换树脂悬浮床反应器9内，经过MIEX树脂(磁性离子交换树脂)的吸附作用去除氧化分解后的中小分子有机物，使得水中小分子杂质进一步去除，后又经过陶瓷膜过滤反应器10，进行过滤。经过滤后的出水利用第二提升泵11并通过第二连接管12将其送至清水箱14内，而且还通过投加二氧化氯的加氯箱13进行消毒；最后从出水管15流出处理后的符合饮用标准的水；处理后的水符合《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)。
实施例1：待处理原水(即微污染水源水)浊度为5.13NTU，UV254为0.029cm-1,CODcr为3.99mg/L,pH值6.54。采用本发明方法，原水在水箱2中的停留时间为1小时；进入预氧化反应器6时，通过静态管道混合器5投加高铁酸钾，投加浓度为0.6g/L，在预氧化反应器6中的反应时间为10min；经过预氧化反应后的出水进入机械絮凝池7，进行絮凝反应，絮凝时间20min；经过絮凝反应后的出水进入斗型平流式沉淀池8进行沉淀，沉淀时间30min,沉淀池底部剩余污泥每隔一周排放一次；经过沉淀后的出水进入磁性离子交换树脂悬浮床反应器9进行吸附，吸附时间为60min,MIEX树脂(磁性离子交换树脂)的投加量是10mL/L；然后水通过陶瓷膜过滤，过滤时间为10min；过滤后的出水流至清水箱14，并通过加氯箱13进行消毒，得到符合饮用标准的水；得到的水符合《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)。
最后处理后的水的浊度降为0.79NTU，表示有效地去除了悬浮物和胶体物质；UV254降为0.014cm-1,CODcr降为1.78mg/L，表示有效地去除了不同分子量的有机物，同时去除了臭味、微生物等；采用本发明方法能有效提高出水水质，得到符合饮用标准的水，得到的水符合《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)。
实施例2：待处理原水(即微污染水源水)浊度为11.15NTU，UV254为0.041cm-1,CODcr为4.52mg/L,pH值为6.79。采用本发明方法，原水在水箱2中的停留时间为1.5小时；进入预氧化反应器6时，通过静态管道混合器5投加高铁酸钾，投加浓度为0.8g/L，在预氧化反应器6中的反应时间为20min；经过预氧化反应后的出水进入机械絮凝池7，进行絮凝反应，絮凝时间20min；经过絮凝反应后的出水进入斗型平流式沉淀池8进行沉淀，沉淀时间30min,沉淀池底部剩余污泥每隔一周排放一次；经过沉淀后的出水进入磁性离子交换树脂悬浮床反应器9进行吸附，吸附时间为75min,MIEX树脂(磁性离子交换树脂)的投加量是20mL/L；然后水通过陶瓷膜过滤，过滤时间为10min；过滤后的出水流至清水箱14，并通过加氯箱13进行消毒，得到符合饮用标准的水，得到的水符合《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)。
最后处理后的水浊度降为0.85NTU，表示有效地去除了悬浮物和胶体物质；UV254降为0.020cm-1,CODcr降为1.96mg/L，表示有效地去除了不同分子量的有机物，同时去除了臭味、微生物等。采用本发明方法能有效提高出水水质，得到符合饮用标准的水，得到的水符合《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)。
实施例3：，待处理原水(即微污染水源水)浊度为23.12NTU，UV254为0.062cm-1,CODcr为5.71mg/L,pH值为6.68。采用本发明方法，原水在水箱2中的停留时间为2小时；进入预氧化反应器6时，通过静态管道混合器5投加高铁酸钾，投加浓度为1.0g/L，在预氧化反应器6中的反应时间为30min；经过预氧化反应后的出水进入机械絮凝池7，进行絮凝反应，絮凝时间20min；经过絮凝反应后的出水进入斗型平流式沉淀池8进行沉淀，沉淀时间30min,沉淀池底部剩余污泥每隔一周排放一次；经过沉淀后的出水进入磁性离子交换树脂悬浮床反应器9进行吸附，吸附时间为90min,MIEX树脂(磁性离子交换树脂)的投加量是30mL/L；然后水通过陶瓷膜过滤，过滤时间为10min；过滤后的出水流至清水箱14，并通过加氯箱13进行消毒，得到符合饮用标准的水，得到的水符合《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)。
最后处理后的水浊度降为0.93NTU，表示有效地去除了悬浮物和胶体物质；UV254降为0.031cm-1,CODcr降为2.35mg/L，表示有效地去除了不同分子量的有机物，同时去除了臭味、微生物等。采用本发明方法能有效提高出水水质，得到符合饮用标准的水，得到的水符合《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)。

Claims (8)

1.一种微污染水源水的一体化处理方法，其特征在于该方法具体步骤如下：
(1)微污染水源水从进水管(1)进入水箱(2)，所述微污染水源水通过第一提升泵(3)及第一连接管(4)进入预氧化反应器(6)内，然后通过静态管道混合器(5)向所述预氧化反应器(6)中投加高铁酸钾，所述预氧化反应器(6)中设有第一变速搅拌器(16)，经混合搅拌得到高铁酸盐预氧化后的出水；
(2)将所述高铁酸盐预氧化后的出水通过高低堰进入机械絮凝池(7)内，进行充分絮凝得到经过絮凝反应的出水；
(3)将所述经过絮凝反应的出水通过导流孔自流进入斗型平流式沉淀池(8)，进行絮凝沉淀得到经过沉淀后的出水；
(4)将所述经过沉淀后的出水通过高低堰流入磁性离子交换树脂悬浮床反应器(9)内，经过磁性离子交换树脂吸附后的水进入陶瓷膜过滤反应器(10)进行过滤，得到过滤后的出水；
(5)利用第二提升泵(11)并通过第二连接管(12)将所述过滤后的出水送至清水箱(14)内，所述清水箱(14)通过导流孔与加氯箱(13)连接，所述清水箱(14)中的水进行消毒处理，最后从出水管(15)流出符合饮用标准的水。
2.根据权利要求1所述的一种微污染水源水的一体化处理方法，其特征在于所述步骤(1)中所述微污染水源水在所述水箱(2)内的停留时间为1-2h；所述微污染水源水在所述预氧化反应器(6)中的反应时间为10min-30min,高铁酸钾在所述预氧化反应器(6)中的投加量为0.6g/L-1.0g/L。
3.根据权利要求1所述的一种微污染水源水的一体化处理方法，其特征在于所述步骤(2)中，所述高铁酸盐预氧化后的出水在所述机械絮凝池(7)内的絮凝时间为20min。
4.根据权利要求1所述的一种微污染水源水的一体化处理方法，其特征在于所述步骤(3)中，所述经过絮凝反应的出水在所述斗型平流式沉淀池(8)中的沉淀时间为30min。
5.根据权利要求1所述的一种微污染水源水的一体化处理方法，其特征在于所述步骤(4)中所述磁性离子交换树脂悬浮床反应器(9)内磁性离子交换树脂的投加量为10mL/L-30mL/L；所述经过沉淀后的出水在所述磁性离子交换树脂悬浮床反应器(9)内的吸附时间为60min-90min；在所述陶瓷膜过滤反应器(10)内的过滤时间为10min。
6.一种微污染水源水的一体化处理装置，其特征在于该装置包括进水管(1)、水箱(2)、静态管道混合器(5)、预氧化反应器(6)、机械絮凝池(7)、斗型平流式沉淀池(8)、磁性离子交换树脂悬浮床反应器(9)、陶瓷膜过滤反应器(10)、加氯箱(13)、清水箱(14)、第一提升泵(3)、第二提升泵(11)及出水管(15)；所述进水管(1)与所述水箱(2)连接，所述水箱(2)的出水管连接第一提升泵(3)的进水口，所述第一提升泵(3)的出水口连接所述预氧化反应器(6)的进水管，所述静态管道混合器(5)设置在所述第一提升泵(3)与所述预氧化反应器(6)之间的第一连接管(4)上，所述预氧化反应器(6)与所述机械絮凝池(7)通过高低堰连接，所述机械絮凝池(7)与所述斗型平流式沉淀池(8)通过导流孔连接，所述斗型平流式沉淀池(8)通过高低堰与所述磁性离子交换树脂悬浮床反应器(9)及所述陶瓷膜过滤反应器(10)连接，所述陶瓷膜过滤反应器(10)的出水管连接所述第二提升泵(11)的进水口，所述第二提升泵(11)的出水口连接所述清水箱(14)的进水管，所述加氯箱(13)与所述清水箱(14)通过导流孔连接，所述出水管(15)与所述清水箱(14)连接。
7.根据权利要求6所述的一种微污染水源水的一体化处理装置，其特征在于所述预氧化反应器(6)、机械絮凝池(7)、磁性离子交换树脂悬浮床反应器(9)及所述陶瓷膜过滤反应器(10)中均设有变速搅拌器。
8.根据权利要求6所述的一种微污染水源水的一体化处理装置，其特征在于所述磁性离子交换树脂悬浮床反应器(9)与所述陶瓷膜过滤反应器(10)制成一体化反应器，所述磁性离子交换树脂悬浮床反应器(9)设置在所述一体化反应器的下部，所述陶瓷膜过滤反应器(10)设置在所述一体化反应器的上部。
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