CN110117058A - 一种生活饮用水的深度处理装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生活饮用水深度处理领域，涉及一种生活饮用水的深度处理装置和方法，所述装置包括所述深度处理工艺包括可通入工艺水的工艺水管道，臭氧加入点，一/二级复合滤料过滤器，密闭可伸缩蓄水容器和独立循环泵。所述方法是向工艺进水中通入臭氧，并将通入有臭氧的工艺进水与一级复合滤料过滤器接触反应，为一级共生：氧化、催化、吸附同时进行，得到一级工艺出水；向一级工艺出水中通入臭氧，并将通入有臭氧的工艺出水与二级复合滤料过滤器接触反应，为二级共生：氧化、催化、吸附同时进行，得到二级工艺出水；二级工艺出水加入臭氧进入密闭可伸缩蓄水容器中，并设独立循环工艺保证一、二级深度处理工艺可靠运行。本发明可解决现有技术中生活饮用水深度处理中存在的活性炭更换、生物泄漏、水资源浪费、不利健康等问题。
Description
技术领域
本发明属于生活饮用水深度处理领域，尤其涉及一种市政供水管网末端生活饮用水的深度处理装置及方法。
背景技术
生活饮用水的深度处理理论上包括两个技术方向，一个是臭氧生物活性炭技术方向，一个是膜分离技术方向。
臭氧生物活性炭技术方向目前成熟的是臭氧与生物活性炭联合使用，可收到良好的效果。在水处理的工艺中，前端工艺先进行臭氧氧化，后续工艺是水通过活性炭层，利用活性炭表面生物膜中的微生物处理水中有机物等物质，同时辅助有活性炭的吸附作用，活性炭的吸附作用一般在运行2个月后消失。以上这种臭氧与生物活性炭联合使用方式多用于水厂的深度处理工艺中，其缺点在于活性炭每年需更换三分之一，且生物活性炭存在生物泄漏的风险。
膜分离技术常用的以压力为推动力，有微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)以及反渗透(RO)等工艺方法。利用膜分离技术分离水中杂质主要机理是机械筛滤作用,其出水水质在很大程度上取决于滤膜孔径的大小。该技术的缺点在于膜过滤本身是二次污染污染源；水利用率低，最低的单级回收率只有15％，浪费严重；并且，长期饮用纯水不利于人体健康。
综上，目前尚未提供一种全面有效的生活饮用水的深度处理方法，从而能够解决现有技术中存在的活性炭更换、生物泄漏、活性炭反冲洗或反渗透膜的回收率低导致的水资源浪费、不利健康等问题。尤其是针对市政供水管网末端的水质提标，目前的水资源浪费、不利健康等问题更为突出。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种生活饮用水的深度处理装置及方法，该处理工艺可解决现有技术中生活饮用水处理中存在的活性炭更换、生物泄漏、水资源浪费、不利健康等问题，尤其是针对市政供水管网末端的水质提标，该处理方法运行可靠，可在保证生活饮用水水质的同时，保证人体健康。
为了达到上述目的，本发明的一方面提供了一种生活饮用水的深度处理装置，其特征在于，包括：
可通入工艺水的工艺水管道，所述工艺水管道包括进水端2和出水端16；
臭氧加入点，所述臭氧加入点包括第一级加入点1、第二级加入点8、第三级加入点18和循环工艺加入点17；
一级复合滤料过滤器3，所述一级复合滤料过滤器3的顶端设有一工艺口，底端设有第一工艺口22和第二工艺口23，其中所述第一工艺口22是正常运行工艺口，所述第二工艺口23是独立循环开启过程中特定条件下使用的工艺口，所述第二工艺口23连接至所述一级复合滤料过滤器3内部的花孔管21上，所述一级复合滤料过滤器3内设有包括活性炭填料层的组合滤料层，当所述工艺水进入进水端2、且混有所述第一级加入点1的臭氧时，控制阀4和控制阀6开启，控制阀5和控制阀7关闭，为上向流，反之为下向流，上下向流定时切换，一级出水进入工艺水管道中；
二级复合滤料过滤器9，所述二级复合滤料过滤器9的顶端设有一工艺口，底端也设置有与所述一级复合滤料过滤器3相同的两个工艺口，所述二级复合滤料过滤器9内设有包括活性炭填料层的组合滤料层，当所述一级工艺出水进入、且混有第二级加入点8的臭氧时，控制阀10和控制阀12开启，控制阀11和控制阀13关闭，为上向流，反之为下向流，上下向流定时切换，二级出水进入工艺水管道中；
密闭可伸缩蓄水容器14，所述密闭可伸缩蓄水容器14底端设有一工艺进水口和一工艺出水口，当所述二级工艺出水进入、且混有第三级加入点18中的臭氧时，所述工艺出水流入到所述工艺水管道中；
独立循环泵15，所述独立循环泵15的进水口接所述密闭可伸缩蓄水容器14的工艺出水，所述密闭可伸缩蓄水容器14工艺出水中含有所述循环工艺加入点17加入的臭氧，所述独立循环泵15的出口水进入所述一级复合滤料过滤器3或同时进入所述二级复合滤料过滤器9，进入所述一级或二级复合滤料器的方式包括正常运行第一工艺口22，或特定条件下使用的第二工艺口23。
进一步地，所述一级复合滤料过滤器3和所述二级复合滤料过滤器9串联连接。
进一步地，当独立循环开启过程中，在特定条件下使用连接至所述花孔管21的第二工艺口23，向所述密闭可伸缩蓄水容器14的出水中通入含量为0.01-180毫克/升的臭氧。
进一步地，所述深度处理装置还包括气体处理装置，所述气体处理装置用于接收并处理从一级复合滤料过滤器3、所述二级复合滤料过滤器9和所述密闭可伸缩蓄水容器14顶端排放的气体。
本发明的另一方面还提供了采用上述所述生活饮用水的深度处理装置进行生活饮用水处理的方法，具体包括如下处理步骤：
S1：向工艺进水中通入臭氧，并将所述通入有臭氧的工艺进水与一级过滤器中的复合滤料接触反应，为一级共生，得到一级工艺出水；
S2：向所述一级工艺出水中通入臭氧，并将所述通入有臭氧的一级工艺出水与二级过滤器中的复合滤料接触反应，为二级共生，得到二级工艺出水；
S3：向所述二级工艺出水中通入臭氧，并将所述通入有臭氧的二级工艺出水送入密闭可伸缩蓄水容器中，形成三级氧化，保证真空包装状态储存水体的水质；
S4：向所述密闭可伸缩蓄水容器工艺出水中通入臭氧，通过循环泵进行独立循环工艺，所述独立循环工艺是从所述密闭可伸缩储水容器的出水管道取水，通过加压水泵进入到一级工艺进水管和/或进入二级工艺的进水管。
进一步地，S1步骤中向所述工艺进水中通入的臭氧含量为0.01-30毫克/升；S2步骤中向所述一级工艺出水中通入的臭氧含量为0.01-30毫克/升；S3步骤中向所述二级工艺出水中通入的臭氧含量为0.01-30毫克/升；S4步骤中向所述密闭可伸缩蓄水容器的出水中通入的臭氧含量为0.01-180毫克/升。
进一步地，所述工艺进水与所述一级复合滤料过滤器接触反应的时间为15-30分钟，所述一级工艺出水与所述二级复合滤料过滤器接触反应的时间为15-30分钟，所述二级工艺出水在所述密闭可伸缩蓄水容器中的接触反应时间为15-30分钟。
进一步地，步骤S1和步骤S2可交替设计为上向流过滤和下向流过滤，一、二级工艺可同步切换，也可分开设置切换时间。
进一步地，所述独立循环工艺开启时，一、二级工艺上、下向流的切换可以沿用正常运行工艺的设计，也可以独立设计。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
1、本发明所提供的工艺可有效去除水体中的氯、氯消毒副产物及其他如内分泌干扰物等有害物质；复合滤料与臭氧氧化互相增强效果，形成共生，无需更换，且没有生物泄漏风险；
2、本发明所提供的工艺是臭氧与滤料共生，滤料的活性以吸附作用为主，不利用生物膜的微生物作用处理水，所以无需反冲洗，尤其与膜技术相比可有效节约水资源或降低膜技术运行中的白色污染；并且，所处理得到的水体水质高于国家标准；
3、本发明所提供的装置结构优化，操作简便，适用于生活饮用水的深度处理，尤其市政管网末端生活饮用水的深度处理。
附图说明
图1为本发明实施例所提供的生活饮用水的深度处理装置的结构示意图；
图2为一级和二级复合滤料过滤器的结构示意图。
以上附图中：1-第一级加入点，2-进水端，3-一级复合滤料过滤器，4-控制阀，5-控制阀，6-控制阀；7-控制阀，8-第二级加入点，9-二级复合滤料过滤器；10-控制阀，11-控制阀，12-控制阀，13-控制阀，14-密闭可伸缩蓄水容器，15-独立循环泵，16-出水端，17-循环工艺加入点，18-第三级加入点，19-臭氧加入装置，20-独立循环接入进水端，21-花孔管，22-第一工艺口，23-第二工艺口。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例的一方面提供了一种生活饮用水的深度处理装置，如图1-图2所示，包括：
可通入工艺水的工艺水管道，所述工艺水管道包括进水端2和出水端16；
臭氧加入点，所述臭氧加入点包括第一级加入点1、第二级加入点8、第三级加入点18和循环工艺加入点17；
一级复合滤料过滤器3，所述一级复合滤料过滤器3的顶端设有一工艺口，底端设有第一工艺口22和第二工艺口23，其中所述第一工艺口22是正常运行工艺口，所述第二工艺口23是独立循环开启过程中特定条件下使用的工艺口，所述第二工艺口23连接至所述一级复合滤料过滤器3内部的花孔管21上，所述一级复合滤料过滤器3内设有包括活性炭填料层的组合滤料层，当所述工艺水进入进水端2、且混有所述第一级加入点1的臭氧时，控制阀4和控制阀6开启，控制阀5和控制阀7关闭，为上向流，反之为下向流，上下向流定时切换，一级出水进入工艺水管道中；
二级复合滤料过滤器9，所述二级复合滤料过滤器9的顶端设有一工艺口，底端也设置有与所述一级复合滤料过滤器3相同的两个工艺口，所述二级复合滤料过滤器9内设有包括活性炭填料层的组合滤料层，当所述一级工艺出水进入、且混有第二级加入点8的臭氧时，控制阀10和控制阀12开启，控制阀11和控制阀13关闭，为上向流，反之为下向流，上下向流定时切换，二级出水进入工艺水管道中；
密闭可伸缩蓄水容器14，所述密闭可伸缩蓄水容器14底端设有一工艺进水口和一工艺出水口，当所述二级工艺出水进入、且混有第三级加入点18中的臭氧时，所述工艺出水流入到所述工艺水管道中；
独立循环泵15，所述独立循环泵15的进水口接所述密闭可伸缩蓄水容器14的工艺出水，所述密闭可伸缩蓄水容器14工艺出水中含有所述循环工艺加入点17加入的臭氧，所述独立循环泵15的出口水进入所述一级复合滤料过滤器3或同时进入所述二级复合滤料过滤器9，进入所述一级或二级复合滤料器的方式包括正常运行第一工艺口22，或特定条件下使用的第二工艺口23。
进一步地，所述一级复合滤料过滤器3和所述二级复合滤料过滤器9串联连接。
进一步地，当独立循环开启过程中，在特定条件下使用连接至所述花孔管21的第二工艺口23，向所述密闭可伸缩蓄水容器14的出水中通入含量为0.01-180毫克/升的臭氧。
进一步地，所述深度处理装置还包括气体处理装置，所述气体处理装置用于接收并处理从一级复合滤料过滤器3、所述二级复合滤料过滤器9和所述密闭可伸缩蓄水容器14顶端排放的气体。
本发明实施例的另一方面提供了一种生活饮用水的深度处理工艺，包括以下步骤：
S1：向工艺进水中通入臭氧，并将通入有臭氧的工艺进水与一级复合滤料过滤器接触反应，为一级共生：氧化、催化、吸附同时进行，得到一级工艺出水。
本步骤中，在对工艺进水进行处理时，主要是利用进水中通入的臭氧与一级复合滤料之间形成的共生关系对其进行处理，臭氧的氧化还原电位高于氯，同时臭氧可在水中形成氧化还原电位更高的羟基自由基、以及一级复合滤料行成的活性炭自由基、活性炭催化以及所含的芳香族化合物等。基于以上，利用臭氧与一级复合滤料共生对水体进行处理时，保证臭氧氧化性能与复合滤料的吸附性能均最大化。
S2：向一级工艺出水中通入臭氧，与二级复合滤料过滤器接触反应，为二级共生：氧化、催化、吸附同时进行，得到二级工艺出水。
在本步骤中，主要是利用臭氧与二级复合滤料的共生关系，该步骤的作用在于进一步提标工艺出水，包括去除水中抗生素、内分泌干扰物和重金属等，尤其是保证氧化过程中氧化中间体的彻底去除，如乐果的氧化中间体氧化乐果的去除。
S3：向二级工艺出水中通入臭氧，进入密闭可伸缩蓄水容器中，形成三级氧化，保证真空包装状态储存水体的水质。
S4：向密闭可伸缩蓄水容器工艺出水中通入臭氧，通过循环泵进行独立循环工艺。
在本步骤中，独立循环中加入或加大的臭氧，作用是最大限度激活或保证复合滤料的活性。
在一优选实施例中，向一级工艺进水中通入的臭氧含量为0.01-30毫克/升，向一级工艺出水中通入的臭氧含量为0.01-30毫克/升，向二级工艺出水中通入的臭氧含量为0.01-30毫克/升，向密闭可伸缩蓄水容器工艺出水中通入的臭氧含量为0.01-180毫克/升。本实施例中具体限定了向工艺进水或工艺出水中通入的臭氧含量，其主要目的在于通入合理的臭氧量，使其分别保证各工艺性能。可以理解的是，对于每升工艺进水或工艺出水中所通入的臭氧量还可视其具体的水质情况而定，例如，可通入0.01、0.05、0.1、0.2、0.3、0.5、1、2、3毫克/升等。
在一优选实施例中，工艺进水与一级复合滤料过滤器接触反应的时间为15-30分钟，一级工艺出水与二级复合滤料过滤器接触反应的时间为15-30分钟，二级工艺出水在密闭可伸缩蓄水容器中的接触反应时间为15-30分钟。本实施例中具体限定了工艺进水在各个工艺环节的反应时间，这主要是为了能够将工艺水得到有效处理。可以理解的是，对于接触反应的时间本领域技术人员可根据实际情况进行合理调整，例如，还可具体为15、20、25、30分钟。
在一优选实施例中，对剩余臭氧气体做后续的收集处理，即将其接入气体处理装置进行处理。可以理解的是，本领域技术人员对于如何对臭氧进行有效处理是熟知的，因此，此处不再赘述。
可以理解的是，上述实施例所提供的生活饮用水的深度处理装置可在不同环境下使用，例如可使用在大、小型水处理厂对生活饮用水的处理中，可代替目前的第三代膜处理工艺。当然，上述实施例所提供的生活饮用水的深度处理装置尤其适用于市政供水管网末端，二次供水的处理中，可使处理后水的各指标达到更高水平。可以理解的是，对于上述实施例所提供的生活饮用水的深度处理装置的使用环境本实施例中并不做具体限定，本领域技术人员可根据实际需求进行使用。
为了更清楚详细地介绍本发明实施例所提供的生活饮用水的深度处理工艺及装置，下面将结合具体实施例进行描述。
实施例：采用本发明所述装置实施的生活饮用水深度处理方法
S1：向工艺进水中通入臭氧，臭氧含量为0.01-30毫克/升，并将通入有臭氧的工艺进水与一级复合滤料过滤器接触反应，接触反应的时间为15-30分钟，得到一级工艺出水。
S2：向一级工艺出水中通入臭氧，臭氧含量为0.01-30毫克/升，并将通入有臭氧的一级工艺出水与二级复合滤料过滤器接触反应，接触反应的时间为15-30分钟，得到二级工艺出水。
S3：向二级工艺出水中通入臭氧，臭氧含量为0.01-30毫克/升，进入密闭可伸缩蓄水容器中，形成三级氧化，接触反应的时间为15-30分钟，保证真空包装状态储存水体的水质。
S4：向密闭可伸缩蓄水容器工艺出水中通入臭氧含量为0.01-180毫克/升，通过循环泵进行独立循环工艺，独立循环中加入或加大的臭氧，作用是最大限度激活或保证复合滤料的活性。
另外对剩余臭氧气体做后续的收集处理，即将其接入气体处理装置进行处理。可以理解的是，本领域技术人员对于如何对臭氧进行有效处理是熟知的，因此，此处不再赘述。
此实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种生活饮用水的深度处理装置，其特征在于，包括：
可通入工艺水的工艺水管道，所述工艺水管道包括进水端(2)和出水端(16)；
臭氧加入点，所述臭氧加入点包括第一级加入点(1)、第二级加入点(8)、第三级加入点(18)和循环工艺加入点(17)；
一级复合滤料过滤器(3)，所述一级复合滤料过滤器(3)的顶端设有一工艺口，底端设有第一工艺口(22)和第二工艺口(23)，其中所述第一工艺口(22)是正常运行工艺口，所述第二工艺口(23)是独立循环开启过程中特定条件下使用的工艺口，所述第二工艺口(23)连接至所述一级复合滤料过滤器(3)内部的花孔管(21)上，所述一级复合滤料过滤器(3)内设有包括活性炭填料层的组合滤料层，当所述工艺水进入进水端(2)、且混有所述第一级加入点(1)的臭氧时，控制阀(4)和控制阀(6)开启，控制阀(5)和控制阀(7)关闭，为上向流，反之为下向流，上下向流定时切换，一级出水进入工艺水管道中；
二级复合滤料过滤器(9)，所述二级复合滤料过滤器(9)的顶端设有一工艺口，底端也设置有与所述一级复合滤料过滤器(3)相同的两个工艺口，所述二级复合滤料过滤器(9)内设有包括活性炭填料层的组合滤料层，当所述一级工艺出水进入、且混有第二级加入点(8)的臭氧时，控制阀(10)和控制阀(12)开启，控制阀(11)和控制阀(13)关闭，为上向流，反之为下向流，上下向流定时切换，二级出水进入工艺水管道中；
密闭可伸缩蓄水容器(14)，所述密闭可伸缩蓄水容器(14)底端设有一工艺进水口和一工艺出水口，当所述二级工艺出水进入、且混有第三级加入点(18)中的臭氧时，所述工艺出水流入到所述工艺水管道中；
独立循环泵(15)，所述独立循环泵(15)的进水口接所述密闭可伸缩蓄水容器(14)的工艺出水，所述密闭可伸缩蓄水容器(14)工艺出水中含有所述循环工艺加入点(17)加入的臭氧，所述独立循环泵(15)的出口水进入所述一级复合滤料过滤器(3)或同时进入所述二级复合滤料过滤器(9)，进入所述一级或二级复合滤料器的方式包括正常运行第一工艺口(22)，或特定条件下使用的第二工艺口(23)。
2.根据权利要求1所述的深度处理装置，其特征在于，所述一级复合滤料过滤器(3)和所述二级复合滤料过滤器(9)串联连接。
3.根据权利要求1-2任一项所述的深度处理装置，其特征在于，当独立循环开启过程中，在特定条件下使用连接至所述花孔管(21)的第二工艺口(23)，向所述密闭可伸缩蓄水容器(14)的出水中通入含量为0.01-180毫克/升的臭氧。
4.根据权利要求1-3任一项所述的深度处理装置，其特征在于，所述深度处理装置还包括气体处理装置，所述气体处理装置用于接收并处理从一级复合滤料过滤器(3)、所述二级复合滤料过滤器(9)和所述密闭可伸缩蓄水容器(14)顶端排放的气体。
5.采用权利要求1-4任一项所述生活饮用水的深度处理装置进行生活饮用水处理的方法，具体包括如下处理步骤：
S1：向工艺进水中通入臭氧，并将所述通入有臭氧的工艺进水与一级过滤器中的复合滤料接触反应，为一级共生，得到一级工艺出水；
S2：向所述一级工艺出水中通入臭氧，并将所述通入有臭氧的一级工艺出水与二级过滤器中的复合滤料接触反应，为二级共生，得到二级工艺出水；
S3：向所述二级工艺出水中通入臭氧，并将所述通入有臭氧的二级工艺出水送入密闭可伸缩蓄水容器中，形成三级氧化，保证真空包装状态储存水体的水质；
S4：向所述密闭可伸缩蓄水容器工艺出水中通入臭氧，通过循环泵进行独立循环工艺，所述独立循环工艺是从所述密闭可伸缩储水容器的出水管道取水，通过加压水泵进入到一级工艺进水管和/或进入二级工艺的进水管。
6.根据权利要求5述的深度处理方法方法，其特征在于，S1步骤中向所述工艺进水中通入的臭氧含量为0.01-30毫克/升；S2步骤中向所述一级工艺出水中通入的臭氧含量为0.01-30毫克/升；S3步骤中向所述二级工艺出水中通入的臭氧含量为0.01-30毫克/升；S4步骤中向所述密闭可伸缩蓄水容器的出水中通入的臭氧含量为0.01-180毫克/升。
7.根据权利要求5-6任一项所述的方法，其特征在于，所述工艺进水与所述一级复合滤料过滤器接触反应的时间为15-30分钟，所述一级工艺出水与所述二级复合滤料过滤器接触反应的时间为15-30分钟，所述二级工艺出水在所述密闭可伸缩蓄水容器中的接触反应时间为15-30分钟。
8.根据权利要求5-7任一项所述的方法，其特征在于，步骤S1和步骤S2可交替设计为上向流过滤和下向流过滤，一、二级工艺可同步切换，也可分开设置切换时间。
9.根据权利要求5-8任一项所述的方法，其特征在于，所述独立循环工艺开启时，一、二级工艺上、下向流的切换可以沿用正常运行工艺的设计，也可以独立设计。
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