CN112777864B - 一种生活用水中的微量氯化消毒副产物处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种生活用水中的微量氯化消毒副产物处理系统及方法，包括生物膜反应区、砂滤区和紫外光消毒区，生物膜反应区包括进水管、一级出水管以及生物膜填充区；生物膜反应区和砂滤区由带有进水口的导流板分隔为平行设置于紫外光消毒区前部的上下两部分；进水口由网格板封隔，网格板上部设置有滤砂填充区，滤砂填充区内设置有软管过滤网头，软管过滤网头通过软管分别连接二级出水口、紫外光消毒区进水口和三级出水口；砂滤区通过带有进水口的导流板侧边进水，并通过软管过滤网头侧边出水。本发明应用灵活，既可应用于在无电力输送，或无自来水水厂的偏远地区的居民自已进行饮用水净化，减少烧饮用水燃料的消耗，提高饮用水用水安全。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种生活用水中的微量氯化消毒副产物处理系统及方法。
背景技术
地表水水源地中藻类在代谢过程中产生多种嗅味,有些藻类还有菌毒素，藻类一般带负电,具有较高的稳定性,水中微量有机污染物对人体危害大，常规水处理工艺包括混凝、沉淀、过滤和消毒，主要是去除水体中的大部分的细菌和藻类，对溶解性污染物的去除效果不明显。当有突发性污染出现，用户端一般无检测装置，常以造成一定的明显危害时，开始响应及处理。饮用水标准要求中CODMn控制在3mg/L，由于无法满足微生物的营养需求，一般的生物技术难以进行更深度的净化，液氯氧化是典型的杀藻和消毒的方法，给水管网末梢余氯一般控制在0.05mg/L以上，氯与有机物结合产生的氯化消毒副产物有致突变活性，对人体健康造成危害。
现有技术中较先进的微量有机物污染水源的净化工艺如下：
1)发明专利CN201811135526.5公开的一种净化微污染饮用水处理方法，该方法采用高负荷生物氧化池+絮凝沉淀+超滤膜错流过滤+加氯消毒工艺实现净化，其设备投资大，超滤膜装置运行维护费用高，处理后的水还是具有氯化消毒副产物；
2)发明专利CN201811021239.1公开的一种微污染水体净化系统及净化方法，采用过滤+等离子体机+沉淀+气浮联合工艺净化处理微量有机物污染水源，其也具有设备投资较大，等离子体运行技术要求高的缺点；
3)发明专利CN201510500973.6公开的一种微污染水体净化系统及净化方法，采用活性炭过滤箱+中空超滤膜过滤箱+臭氧氧化工艺净化原理，该方法的活性炭需定期更换，超滤膜装置运行维护费用高；
4)发明专利CN201610116229.0公开的一种新型微污染水净化设备与工艺采用微波无极紫外光灯、活化沸石过滤管、掺硅碳羟基磷灰石过滤管、黏胶基活性炭纤维过滤管，该设备中的滤料需定期更换，使用成本高。
发明内容
本发明针对上述缺陷，提供一种能够强化微量有机物污染的水深度处理，并减少饮用水中氯化消毒副产物，提高用水安全，并可以及时风险预警提示水质变化，设备制造成本低的生活用水中的微量氯化消毒副产物处理系统及方法。
本发明提供如下技术方案：一种生活用水中的微量氯化消毒副产物处理系统，包括生物膜反应区、砂滤区和紫外光消毒区，
所述生物膜反应区包括设置于所述生物膜反应区前部上层的进水管、设置于所述生物膜反应区前部下层的一级出水管以及设置于所述生物膜反应区后部的生物膜填充区；
所述生物膜反应区和所述砂滤区由带有进水口的导流板分隔为平行设置于所述紫外光消毒区前部的上下两部分；
所述进水口由网格板封隔，所述网格板上部设置有滤砂填充区，所述滤砂填充区内设置有软管过滤网头，所述软管过滤网头通过软管分别连接二级出水口、紫外光消毒区进水口和三级出水口；连接所述二级出水口和紫外光消毒区进水口的软管之间设置有连通阀；
所述砂滤区通过带有进水口的导流板侧边进水，并通过软管过滤网头侧边出水。
进一步地，所述滤砂填充区包括粗砂区和设置于所述粗砂区上部的细砂区。
进一步地，所述粗砂区的填料粒径为2mm～4mm，所述细砂区的填料粒径为0.5mm～1.2mm。
进一步地，所述粗砂区的填料平均厚度为5cm，所述细砂区的填料平均厚度不低于10cm。
进一步地，所述生物膜反应区中的生物膜上附着丝状假单胞菌。
进一步地，所述生物膜反应区填充有纤维组合填料作为附着生物的吸附降解载体。
进一步地，所述砂滤区填充的滤料为石英砂。
进一步地，所述网格板的孔径为2mm。
进一步地，所述紫外光消毒区内设置有均匀排列的若干个紫外线消毒灯。
本发明还提供上述系统用于生活用水中的微量氯化消毒副产物的处理方法，包括以下步骤：
1)待处理水经设置于所述生物膜反应区前部上层的进水管进入所述生物膜反应区，经所述生物膜填充区内的生物膜吸附所述水中的悬浮物，降解利用水中有机物进行生长，部分经过生物膜过滤的水经所述一级出水管排出，所述生物膜反应区脱落的生物膜随出水排出，当所述生物膜反应区水位下降时，所述砂滤区内位于所述导流板的进水口水位以上的水在所述滤砂填充区由上至下反向冲洗，冲洗得到的水质较差的水也经所述一级出水管排出，作为杂用水；
2)经所述生物膜净化后的水经所述导流板和所述网格板侧边进入所述砂滤区，所述水在砂滤区的滤砂填充区由下至上过滤；
3)经所述滤砂填充区过滤后的水经所述软管过滤网头在所述连通阀关闭连通所述紫外消毒区时，经过所述二级出水口排出较好水质的水，作为生活饮用水；
4)经所述滤砂填充区过滤后的水经所述软管过滤网头在所述连通阀连通所述紫外消毒区时，关闭所述二级出水口并打开所述紫外光消毒区进水口和所述三级出水口，所述水经所述紫外光消毒区消毒后通过所述三级出水口排出，作为直饮水。
本发明的有益效果为：
1、本发明提供的微量氯化消毒副产物处理系统及方法采用了生物膜反应区、砂滤区和紫外线消毒区紧密结合的结构，能够利用生物膜反应区的生物膜的挂膜生物—丝状假单胞菌辅以纤维组合填料进行降解吸附，所述丝状假单胞菌为经液氯消毒处理的饮用水中分离培养出的耐氯、耐低营养的一种细菌，该菌为主要生物的生物膜菌群可在经砂滤，液氯消毒后的生活给用水中缓慢生长，将水中COD约可降至0.7mg/L。三级出水中总氯降至0.04mg/L；游离性氯降至0.03mg/L，能够有效降低水源中的氯化消毒副产物的合成量，提高用水卫生。
通过生物膜的表观性状和的生物相观察即可在一定程度上反映水质变化情况异常，因而有风险预警作用。
2、本发明提供的微量氯化消毒副产物处理系统的砂滤区采用侧边进水和侧边出水的结构，与上部进水的普通滤池料相比，结构简单，反冲洗无动力消耗，无跑砂漏砂现象，运行时无滤速不均的问题。
3、本发明提供的微量氯化消毒副产物处理系统砂滤区结构简单，设备制造成本低，无动力反冲洗，运行成本低，所采用的滤料填料—石英砂的物理及化学性能都稳定，处理效果可靠，无二次污染。
4、本发明提供的微量氯化消毒副产物处理系统运行操作简单，无需滤料更换，紫外灯照射所需电耗不高。
5、本发明通过一级出水管、软管过滤网头、连通阀、二级出水口和三级出水口的辅助结构，可实现分质供水，三级出水可达到直饮水要求，净水处理可连续运行，也可间歇运行，使用灵活，维护费用低。
6、本发明应用灵活，既可应用于在无电力输送，或无自来水水厂的偏远地区的居民自已进行饮用水净化，减少烧饮用水燃料的消耗，提高饮用水用水安全。也可对城市自来水供应用户进行用水的深度净化。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1为本发明提供的生活用水中的微量氯化消毒副产物处理系统的俯视平面图；
图2为本发明提供的生活用水中的微量氯化消毒副产物处理系统的俯视透视图；
图3为本发明提供的生活用水中的微量氯化消毒副产物处理系统的左侧视图；
图4为本发明提供的生活用水中的微量氯化消毒副产物处理系统仅包括生物膜反应区和砂滤区的俯视透视图。
具体实施例方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。
实施例1
如图1-4所示，为本发明提供的一种生活用水中的微量氯化消毒副产物处理系统，包括生物膜反应区1、砂滤区2和紫外光消毒区3，紫外光消毒区3内设置有均匀排列的若干个紫外线消毒灯3-1。
生物膜反应区1包括设置于生物膜反应区1前部上层的进水管1-1、设置于生物膜反应区1前部下层的一级出水管1-2以及设置于生物膜反应区1后部的生物膜填充区1-3；生物膜反应区1和砂滤区2由带有进水口4-1的导流板4分隔为平行设置于紫外光消毒区3前部的上下两部分；生物膜反应区1中的生物膜1-2上附着丝状假单胞菌作为挂膜生物，同时生物膜反应区1填充有纤维组合填料作为附着生物的吸附降解载体，挂膜生物主要为经液氯消毒处理的饮用水中分离培养出的耐氯、耐低营养的一种细菌，实验表明：以该菌为主要生物的生物膜菌群可在经砂滤，液氯消毒后的生活给用水中缓慢生长，将水中COD约可降至0.7％mg/L。三级出水中总氯降至0.04mg/L；游离性氯降至0.03mg/L。
进水口4-1由网格板4-2封隔，网格板4-2的孔径为2mm，网格板4-2上部设置有滤砂填充区2-5，滤砂填充区2-5内设置有软管过滤网头2-6，软管过滤网头2-6通过软管分别连接二级出水口2-7、紫外光消毒区进水口2-8和三级出水口2-9；连接二级出水口2-7和紫外光消毒区进水口2-8的软管之间设置有连通阀5。
滤砂填充区2-5包括粗砂区2-51和设置于粗砂区2-51上部的细砂区2-52，粗砂区2-51的填料粒径为2mm～4mm，粗砂区2-51的填料平均厚度为5cm，细砂区2-52的填料粒径为0.5mm～1.2mm，细砂区2-52的填料平均厚度不低于10cm。
砂滤区2通过带有进水口4-1的导流板3侧边进水，并通过软管过滤网头2-6侧边出水，砂滤区2填充的滤料为石英砂，砂滤区2采用侧边进水，侧边出水，与上部进水的普通滤池料相比，结构简单，反冲洗无动力消耗，无跑砂漏砂现象，运行时无滤速不均的问题。
实施例2
本实施例提供实施例1提供的系统用于生活用水中的微量氯化消毒副产物的处理方法，包括以下步骤：
1)待处理水经设置于生物膜反应区1前部上层的进水管1-1进入生物膜反应区1，经生物膜填充区1-3内的生物膜吸附水中的悬浮物，降解利用水中有机物进行生长，部分经过生物膜过滤的水经一级出水管1-2排出，生物膜反应区1脱落的生物膜随出水排出，当生物膜反应区1水位下降时，砂滤区2内位于导流板3的进水口水位以上的水在滤砂填充区2-5由上至下反向冲洗，冲洗得到的水质较差的水也经一级出水管1-2排出，作为杂用水；
2)经生物膜净化后的水经导流板3和网格板4侧边进入砂滤区2，水在砂滤区2的滤砂填充区2-5由下至上过滤，即先进入粗砂区2-51，再通过细砂区2-52由下至上过滤；
3)经滤砂填充区2-5过滤后的水经软管过滤网头7在连通阀5关闭连通紫外消毒区3时，经过二级出水口2-7排出较好水质的水，作为生活饮用水；
3)经滤砂填充区2-5过滤后的水经软管过滤网头7在连通阀5连通紫外消毒区3时，关闭二级出水口2-7并打开紫外光消毒区进水口2-8和三级出水口2-9，水经紫外光消毒区3消毒后通过三级出水口2-9排出，作为直饮水。
本发明提供的微量氯化消毒副产物的处理系统和方法能强化微污染水有机物的深度处理，减少饮用水中氯化消毒副产物，提高了用水安全。
当水质变化时，生物膜生长易出现异常，因而有风险预警作用。
砂滤区结构简单，设备制造成本低，无动力反冲洗，运行成本低，。
填充于砂滤区内的滤砂填充区的石英砂的物理及化学性能都稳定，处理效果可靠，无二次污染。
该系统运行操作简单，无需滤料更换，紫外灯照射所需电耗不高，可选择采用太阳能板供电，实现无动力运行。
本发明应用灵活，既可应用于在无电力输送，或无自来水水厂的偏远地区的居民自已进行饮用水净化，减少烧饮用水燃料的消耗，提高饮用水用水安全。也可对城市自来水供应用户进行用水的深度净化。
可实现分质供水，三级出水可达到直饮水要求，净水处理可连续运行，也可间歇运行，使用灵活，维护费用低。
基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明，在本申请中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。
其次，本申请的实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后......)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变，所述的连接可以是直接连接，也可以是间接连接。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (9)
1.一种生活用水中的微量氯化消毒副产物处理系统，其特征在于，包括生物膜反应区(1)、砂滤区(2)和紫外光消毒区(3)，
所述生物膜反应区(1)包括设置于所述生物膜反应区(1)前部上层的进水管(1-1)、设置于所述生物膜反应区(1)前部下层的一级出水管(1-2)以及设置于所述生物膜反应区(1)后部的生物膜填充区(1-3)；
所述生物膜反应区(1)和所述砂滤区(2)由带有进水口(4-1)的导流板(4)分隔为平行设置于所述紫外光消毒区(3)前部的上下两部分；
所述进水口(4-1)由网格板(4-2)封隔，所述网格板(4-2)上部设置有滤砂填充区(2-5)，所述滤砂填充区(2-5)内设置有软管过滤网头(2-6)，所述软管过滤网头(2-6)通过软管分别连接二级出水口(2-7)、紫外光消毒区进水口(2-8)和三级出水口(2-9)；连接所述二级出水口(2-7)和紫外光消毒区进水口(2-8)的软管之间设置有连通阀(5)；
所述砂滤区(2)通过带有进水口(4-1)的导流板(4)侧边进水，并通过软管过滤网头(2-6)侧边出水；
该系统的处理方法包括以下步骤：
1)待处理水经设置于所述生物膜反应区(1)前部上层的进水管(1-1)进入所述生物膜反应区(1)，经所述生物膜填充区(1-3)内的生物膜吸附所述水中的悬浮物，降解利用水中有机物进行生长，部分经过生物膜过滤的水经所述一级出水管(1-2)排出，所述生物膜反应区(1)脱落的生物膜随出水排出，当所述生物膜反应区(1)水位下降时，所述砂滤区(2)内位于所述导流板(4 )的进水口水位以上的水在所述滤砂填充区(2-5)由上至下反向冲洗，冲洗得到的水质较差的水也经所述一级出水管(1-2)排出，作为杂用水；
2)经所述生物膜净化后的水经所述导流板(4 )和所述网格板(4-2 )侧边进入所述砂滤区(2)，所述水在砂滤区(2)的滤砂填充区(2-5)由下至上过滤；
3)经所述滤砂填充区(2-5)过滤后的水经所述软管过滤网头(2-6 )在所述连通阀(5)关闭连通所述紫外光 消毒区(3)时，经过所述二级出水口(2-7)排出较好水质的水，作为生活饮用水；
4)经所述滤砂填充区(2-5)过滤后的水经所述软管过滤网头(2-6 )在所述连通阀(5)连通所述紫外光 消毒区(3)时，关闭所述二级出水口(2-7)并打开所述紫外光消毒区进水口(2-8)和所述三级出水口(2-9)，所述水经所述紫外光消毒区(3)消毒后通过所述三级出水口(2-9)排出，作为直饮水。
2.根据权利要求1所述的一种生活用水中的微量氯化消毒副产物处理系统，其特征在于，所述滤砂填充区(2-5)包括粗砂区(2-51)和设置于所述粗砂区(2-51)上部的细砂区(2-52)。
3.根据权利要求2所述的一种生活用水中的微量氯化消毒副产物处理系统，其特征在于，所述粗砂区(2-51)的填料粒径为2mm～4mm，所述细砂区(2-52)的填料粒径为0.5mm～1.2mm。
4.根据权利要求2所述的一种生活用水中的微量氯化消毒副产物处理系统，其特征在于，所述粗砂区(2-51)的填料平均厚度为5cm，所述细砂区(2-52)的填料平均厚度不低于10cm。
5.根据权利要求1所述的一种生活用水中的微量氯化消毒副产物处理系统，其特征在于，所述生物膜反应区(1)中的生物膜(1-2)上附着丝状假单胞菌。
6.根据权利要求1所述的一种生活用水中的微量氯化消毒副产物处理系统，其特征在于，所述生物膜反应区(1)填充有纤维组合填料作为附着生物的吸附降解载体。
7.根据权利要求1所述的一种生活用水中的微量氯化消毒副产物处理系统，其特征在于，所述砂滤区(2)填充的滤料为石英砂。
8.根据权利要求1所述的一种生活用水中 的微量氯化消毒副产物处理系统，其特征在于，所述网格板(4-2)的孔径为2mm。
9.根据权利要求1所述的一种生活用水中 的微量氯化消毒副产物处理系统，其特征在于，所述紫外光消毒区(3)内设置有均匀排列的若干个紫外线消毒灯(3-1)。
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