CN1872721A - 可替代药剂消毒作用的饮用水处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种可替代药剂消毒作用的饮用水处理方法，属饮用水处理领域。常规水处理工艺含有消毒单元，出水存在安全性问题。本发明中，混合反应在混合反应器(1)中完成，絮凝反应在絮凝反应器(2)中进行，之后进入复合式过滤柱(3)过滤，再由超滤膜过滤器(4)过滤，出水进入清水水箱(5)；复合高效絮凝剂组分为：高锰酸钾20－30％，硫酸亚铁5－10％，三氯化铁30－40％，亚硫酸钠5－10％，聚丙烯酰胺1－3％，氢氧化钙0－3％，氯化钙1－4％，硫酸镁0－3％，硅酸钠5－10％，碳酸钠5－10％；复合式过滤柱(3)上层为活性氧化铝滤层(6)，中层为石英砂滤层(7)，下层为承托层(8)；超滤膜过滤器(4)的超滤膜为中空纤维膜。本发明无消毒单元，出水能够保持生物稳定性，具有广泛的适应性。
Description
技术领域
本发明属饮用水处理领域，特别涉及一种可替代药剂消毒作用的饮用水处理方法。
背景技术
地面水常规处理工艺，主要是以去除水中的悬浮物和灭活致病微生物为目标设计的。其中悬浮物主要由混凝、沉淀和过滤三个单元去除；致病微生物，作为水中悬浮物的一种，大部分可被混凝、沉淀、过滤的常规工艺所去除，剩余的致病微生物再经药剂灭活，从而达到饮用水卫生标准的要求。由于消毒在控制传染病流行上所具有的卓越成效，目前世界上绝大多数水厂在水处理流程中都设有消毒单元。
消毒剂的加入量由两部分组成：一部分是需要量，用于灭活水中致病微生物、氧化有机或无机性还原物质等所消耗的量，另一部分是剩余量，作用是维持消毒能力，防止大肠杆菌等异氧细菌在配水系统中再生长。
近年来随着水源污染的日益加剧，水中有机、无机污染物及致病微生物的种类和数量都在不断增加，为了保证消毒效果，消毒剂的用量也在逐年呈上升趋势，为此，世界上每年要生产出大量的消毒剂，并耗费大量的资金；其次，许多消毒剂如氯、臭氧等都是很活泼的氧化物，它们在水中与许多有机物起化学反应，产生大量对人体有致畸、致癌、致突变作用的氧化消毒副产物；另外，各种残留在水中的消毒剂如氯、二氧化氯本身对人体健康也有很大的影响；此外由于水中有机污染物、氮、磷等作为可为细菌利用的营养物质为管网中微生物的繁殖和生长提供了条件，在城市水厂中经过消毒合格的饮用水，在向市区输送过程中，即使保证一定的余氯量，水中的异氧细菌仍有再度生长的现象。因此，传统的药剂消毒已不能够提供安全合格的饮用水，由消毒所引发的水质问题正成为人们目前最关心的问题之一。
发明内容：
本发明针对长期以来药剂消毒存在的一系列问题，提供了一种经济有效、运行简单的可替代药剂消毒作用的饮用水处理方法。该方法的工艺流程中无消毒单元，在对城市水源水进行混凝除浊处理的同时，达到去除致病微生物作用，另外，该技术具有深度除磷作用，通过控制出水中的磷含量，使细菌的繁殖受到抑制，从而使出水在不含有余氯的情况下也能够保持生物稳定性。
本发明是一种可替代药剂消毒作用的饮用水处理方法，本发明中，整个水处理过程在含有混合反应器1、絮凝反应器2、复合式滤柱3、超滤膜过滤器4及清水水箱5的一体化设备中完成，包括以下步骤：
(1)在搅拌的条件下，往混合反应器1中泵入复合高效絮凝剂，使之与原水混合，时间为30-40秒；
(2)在絮凝反应器2中完成絮凝、氧化、吸附、共沉降的过程，时间为15-25分钟；
(3)用复合式过滤柱3进行过滤，过滤速度为6m/h-8m/h；
(4)过滤出水由超滤膜过滤器4进行过滤，最终出水进入清水水箱5；
所述的复合高效絮凝剂由以下药剂组成：高锰酸钾20-30％，硫酸亚铁5-10％，三氯化铁30-40％，亚硫酸钠5-10％，聚丙烯酰胺1-3％，氢氧化钙0-3％，氯化钙1-4％，硫酸镁0-3％，硅酸钠5-10％，碳酸钠5-10％；所述比例均为重量百分比。实际应用时配成水溶液投加；
所述的复合式过滤柱3上层为活性氧化铝滤层6，中层为石英砂滤层7，下层为承托层8。
所述的超滤膜过滤器4的超滤膜为中空纤维膜。
所述的一体化处理设备含有混合反应器1、絮凝反应器2、复合式过滤柱3、超滤膜过滤器4和清水水箱5，混合反应器1与絮凝反应器2之间以管线连接，絮凝反应器1与复合式过滤柱3之间以管线和阀门连接，复合式过滤柱3与超滤膜过滤器4之间以管线和阀门连接，超滤膜过滤器4和清水水箱5之间以管线和阀门连接。
所述的复合式过滤柱3上层的活性氧化铝粒径范围为1.5mm-2mm，厚度500-1000mm；中层的石英砂粒径范围为0.5mm-1.2mm，厚度800-1000mm；下层的承托层由卵石分数层设置，由上到下各层卵石的粒径依次为2-4mm、4-8mm、8-16mm、16-32mm，厚度皆为100mm，总厚度为400mm，这是本领域技术人员所公知的承托层设置方式。
本发明具有优点：
1、除污染效能优异，无需投加消毒剂，仅通过该处理设备就能够同时达到除浊、除致病微生物作用，使出水达到国家生活饮用水标准；
2、该工艺具有深度除磷作用，使出水水质在不含有余氯的情况下也能够保持生物稳定性。
3、可省去消毒环节，既节省了消毒剂的费用，又降低消毒副产物的生成量，具有可观的社会效益和经济效益；
4、能根据原水水质、处理水量等参数灵活地进行设计以满足不同地区的用水要求，具有广泛的适应性。
附图说明：
图1为常规地面水处理流程示意图；
图2为本发明实验流程示意图；
图3为本发明所述复合式过滤柱的结构示意图。
附图标记：
1、混合反应器；2、絮凝反应器；3、复合式过滤柱；4、超滤膜过滤器；5、清水水箱；6、活性氧化铝滤层；7、石英砂滤层；8、承托层。
具体实施方式：
首先，往混合反应器1中泵入复合高效絮凝剂，在充分搅拌的条件下，使之与原水充分混合；其次，在絮凝反应器2中完成絮凝、氧化、吸附、共沉降等物化过程；再次，用复合式过滤柱3进行过滤；最后，过滤出水由超滤膜过滤器4进行过滤，出水进入清水水箱5。
实施例1：
本实施例中，原水总磷64ug/L，生物可利用磷(MAP)3.8ug/L，含细菌总数2.3×105个/mL，总大肠菌1.8×107个/L，浊度12.5NTU。在充分搅拌的条件下，泵入复合高效絮凝剂(组成见附表1)7mg/L与原水充分混合，停留时间30秒；在絮凝反应器2中完成絮凝、吸附、共沉降等物化过程，停留时间20分。之后，进入上层为厚度500mm的活性氧化铝滤层6，中层为厚度为1000mm的石英砂滤层7，下层为厚度为400mm的承托层8的复合式过滤柱3进行过滤，过滤速度6m/h。滤后水由超滤膜过滤器5过滤，膜滤出水经检测，总磷为0ug/L，生物可利用磷为0ug/L，浊度为0NTU，细菌总数未检出，总大肠菌未检出。膜滤后出水不经过消毒，收集于无菌容器内放置72小时，细菌没有增殖现象，表明出水具有生物稳定性。
实施例2：
本实施例中，原水总磷96ug/L，生物可利用磷(MAP)5.3ug/L，含细菌总数7.8×104个/mL，总大肠菌2.6×106个/L，浊度10NTU。在充分搅拌下，泵入复合高效絮凝剂(组成见附表1)8mg/L与原水充分混合，停留时间40秒；在絮凝反应器2中完成絮凝、吸附、共沉降等物化过程，停留时间15分。之后，进入上层为厚度800mm的活性氧化铝滤层6，中层为厚度为1000mm的石英砂滤层7，下层为厚度为400mm的承托层8的复合式过滤柱3进行过滤，过滤速度6m/h。滤后水由超滤膜过滤器5过滤，膜滤出水经检测，总磷为0.8ug/L，生物可利用磷为0ug/L，浊度为0.2NTU，细菌总数6个/mL，总大肠菌未检出。膜滤出水不经过消毒，收集于无菌容器内放置72小时，细菌没有增殖现象，表明出水具有生物稳定性。
实施例3：
本实施例中，原水总磷112ug/L，生物可利用磷(MAP)4.3ug/L，含细菌总数4.5×105个/mL，总大肠菌6.8×106个/L，浊度12NTU。在充分搅拌下，泵入复合高效絮凝剂(组成见附表1)10mg/L与原水充分混合，停留时间35秒；在絮凝反应器2中完成絮凝、吸附、共沉降等物化过程，停留时间25分。之后，进入上层为厚度1000mm的活性氧化铝滤层6，中层为厚度为800mm的石英砂滤层7，下层为厚度为100mm的承托层8的复合式过滤柱3进行过滤，过滤速度8m/h。滤后水由超滤膜过滤器5过滤，膜滤出水经检测，总磷为1.0ug/L，生物可利用磷为0ug/L，浊度为0.0NTU，细菌总数未检出，总大肠菌未检出。膜滤出水不经过消毒，收集于无菌容器内放置72小时，细菌没有增殖现象，表明出水具有生物稳定性。
实施例4：
本实施例中，原水总磷45ug/L，生物可利用磷(MAP)1.8ug/L，含细菌总数6.0×104个/mL，总大肠菌6.2×105个/L，浊度10NTU。在充分搅拌下，泵入复合高效絮凝剂(组成见附表1)12mg/L与原水充分混合，停留时间40秒；在絮凝反应器2中完成絮凝、吸附、共沉降等物化过程，停留时间25分。之后，进入上层为厚度500mm的活性氧化铝滤层6，中层为厚度为800mm的石英砂滤层7，下层为厚度为400mm的承托层8的复合式过滤柱3进行过滤，过滤速度8m/h。滤后水由超滤膜过滤器5过滤，膜滤出水经检测，总磷为0.0ug/L，生物可利用磷为0ug/L，浊度为0.0NTU，细菌总数未检出，总大肠菌未检出。膜滤出水不经过消毒，收集于无菌容器内放置72小时，细菌没有增殖现象，表明出水具有生物稳定性。
实施例5：
本实施例中，原水总磷37.5ug/L，生物可利用磷(MAP)2.5ug/L，含细菌总数2.0×103个/mL，总大肠菌3.4×104个/L，浊度9NTU。在充分搅拌下，泵入复合高效絮凝剂(组成见附表1)12mg/L与原水充分混合，停留时间30秒；在絮凝反应器2中完成絮凝、吸附、共沉降等物化过程，停留时间25分。之后，进入上层为厚度500mm的活性氧化铝滤层6，中层为厚度为1000mm的石英砂滤层7，下层为厚度为400mm的承托层8的复合式过滤柱3进行过滤，过滤速度7m/h。滤后水由超滤膜过滤器5过滤，膜滤出水经检测，总磷为0.0ug/L，生物可利用磷为0ug/L，浊度为0.0NTU，细菌总数未检出，总大肠菌未检出。膜滤出水不经过消毒，收集于无菌容器内放置72小时，细菌没有增殖现象，表明出水具有生物稳定性。
附表1 高效复合絮凝剂的组分及含量配比(单位为重量百分比)
| 组分 | 高锰酸钾 | 硫酸亚铁 | 三氯化铁 | 亚硫酸钠 | 聚丙烯酰胺 | 氢氧化钙 | 氯化钙 | 硫酸镁 | 硅酸钠 | 碳酸钠 |
| 例1 | 30 | 10 | 30 | 5 | 1 | 1 | 1 | 2 | 10 | 10 |
| 例2 | 25 | 5 | 40 | 7 | 1 | 3 | 2 | 1 | 8 | 8 |
| 例3 | 20 | 8 | 40 | 10 | 3 | 0 | 4 | 3 | 5 | 7 |
| 例4 | 25 | 7 | 40 | 8 | 2 | 2 | 3 | 0 | 7 | 6 |
| 例5 | 30 | 5 | 35 | 8 | 3 | 3 | 3 | 0 | 8 | 5 |
Claims (2)
1.一种可替代药剂消毒作用的饮用水处理方法，整个水处理过程在含有混合反应器(1)、絮凝反应器(2)、复合双层滤柱(3)、超滤膜过滤器(4)及清水水箱(5)的一体化设备中完成，其特征在于：包括以下步骤：
(1)在搅拌的条件下，往混合反应器(1)中泵入复合高效絮凝剂，使之与原水混合，时间为30-40秒；
(2)在絮凝反应器(2)中完成絮凝、氧化、吸附、共沉降的过程，时间为15-25分钟；
(3)用复合式过滤柱(3)进行过滤，过滤速度为6m/h-8m/h；
(4)过滤出水由超滤膜过滤器(4)进行过滤，最终出水进入清水水箱(5)；
所述的复合高效絮凝剂由以下药剂组成：高锰酸钾20-30％，硫酸亚铁5-10％，三氯化铁30-40％，亚硫酸钠5-10％，聚丙烯酰胺1-3％，氢氧化钙0-3％，氯化钙1-4％，硫酸镁0-3％，硅酸钠5-10％，碳酸钠5-10％；所述比例均为重量百分比；
所述的复合式过滤柱(3)上层为活性氧化铝滤层(6)，中层为石英砂滤层(7)，下层为承托层(8)；
所述的超滤膜过滤器(4)中的超滤膜为中空纤维膜。
2.根据权利要求1所述的可替代药剂消毒作用的饮用水处理方法，其特征在于：复合式过滤柱(3)上层的活性氧化铝粒径范围为1.5mm-2mm，厚度500-1000mm；中层的石英砂粒径范围为0.5mm-1.2mm，厚度800-1000mm。
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