WO2017219892A1

WO2017219892A1 - 原生态水处理工艺及其处理系统

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Publication number: WO2017219892A1
Application number: PCT/CN2017/088007
Authority: WO
Inventors: 丁南华; 吴鹏飞; 丁青; 姜华; 蒋磊
Original assignee: 江苏达格水务有限公司
Priority date: 2016-06-22
Filing date: 2017-06-13
Publication date: 2017-12-28
Also published as: CN115340217A; PH12018550043A1; CN106007060A

Abstract

一种原生态水处理工艺及其处理系统，其工艺的具体步骤为：第一步：由源水提升装置（16）提取河流、湖泊的源水引入预过滤装置（17）；第二步：由液氧罐（4）、换热器（5）及臭氧发生器（8）制造臭氧并将臭氧送入预臭氧化处理装置（19）；第三步：相溶的臭氧与源水通过文丘里管（1902）接触后进入前置臭氧反应器组（20）进行强氧化反应；第四步：臭氧在强氧化反应后与源水通过管道进入脱气室组（21），未脱气完毕的臭氧形成微臭氧并与源水流入地下中间脱气水池（6）；第五步：带有微臭氧的源水通过三级提升泵（9）提升进入超滤膜（14）内部并进行微泡反应，源水直接进入超滤膜（14）膜体内部过滤并连续超滤出水。上述系统占地仅是现有国外水处理工艺40％，投资仅是国内现有水处理工艺95％，运行费用与国内现有技术相比可节约62％。

Description

原生态水处理工艺及其处理系统技术领域

[0001] 发明涉及水处理工艺设备领域，尤其涉及原生态水处理工艺及其处理系统。

背景技术

[0002] 目前，国内外现用常规供水处理系统由混凝设备、加药 PAC设备、沉淀设备、絮凝设备、加药 PAM设备、澄清设备、水提升泵、机械过滤设备、反冲洗设备、精密过滤设备、加化药药剂设备、超滤设备、消毒设备、污泥提升泵、污泥浓缩设备、加药 PAM絮凝、污泥脱水设备、污泥输送设备等多种设备构成，其制水的工艺流程为取水泵投混凝剂、加氯后混凝、沉淀、过滤（后加氯消毒）、清水池、送水泵房、城市管网，上述供水处理工艺及设备在水处理过程中需要添加多种水处理药剂,并且在水处理过程中会产生污泥，其需要污泥脱水系统装备进行污泥处理，因此水处理系统的占地面积大，运行费用高，工程总投资大。另外由于上述水处理过程中添加多种水处理药剂，因此用户所得自来水均为投加各类水处理药剂的处理用水。

技术问题

[0003] 本申请人针对上述现有问题，进行了研究改进，提供原生态水处理工艺及其处理系统，该处理系统在运行过程中不需要添加任何水处理药剂，而且无污泥产生，不需要额外增加污泥脱水系统装备。

问题的解决方案

技术解决方案

[0004] 原生态水处理工艺及其处理系统，包括变压器、电气控制室、液氧罐、换热器、冷却器，所述液氧罐、换热器、冷却器串联后通过第一管路与互为串联的多个臭氧发生器连接，各互为串联的多个臭氧发生器通过第二管路与预臭氧化处理装置连接，使制备的臭氧运输至预臭氧化处理装置内；还包括用于提取河流、湖泊源水的源水提升装置，所述源水提升装置通过一级提升泵将源水输送至预过滤装置，所述预过滤装置通过引水罐、增压泵、第三管路、二级提升泵将水输送至预臭氧化处理装置，所述预臭氧化处理装置用于将水与臭氧相溶；所述预臭氧化处理装置通过文丘里管连接前置臭氧反应器组，所述前置臭氧反应器组与脱气室组、地下中间脱气中间水池连接并通过三级提升泵将脱气后源水输送至超滤膜，所述超滤膜通过管路与地下清水池连接，所述地下清水池通过超滤出水管及四级提升泵将水排出至用户使用。

[0005] 其进一步技术方案在于：

[0006] 还包括互为串联的空气压缩机及压缩空气罐，所述空气压缩机、压缩空气罐通过第四管路与反冲洗水泵连接并通过反洗进水管连接超滤膜；

[0007] 还包括用于去除水中色度、气味及有机污染物的后置臭氧反应器，后置臭氧反应器与第二管路连接，所述后置臭氧反应器还通过第五管路与接触池连接； [0008] 所述臭氧发生器为板式臭氧发生器；所述超滤膜为耐强氧化超滤膜；

[0009] 所述超滤膜还通过第六管路与化学清洗装置连接，所述化学清洗装置用于进一步清洗超滤膜内部污染物，清洗吋间间隔为 12-18个月，所述污染物通过反洗出水管排出；

[0010] 所述预过滤装置包括预格网过滤装置及预沉淀装置，所述预格网过滤装置用于实现河流、湖泊源水中的固体及液体分离，并通过反冲洗实现源水内颗粒物的去除；所述预沉淀装置用于处理因雨水季节带来的高浊度沉积物；

[0011] 若源水浊度大于 150mg/l吋设置预沉淀装置，所述预沉淀装置与源水提升装置连接；

[0012] 一种利用原生态水处理系统进行水处理的水处理工艺，包括以下步骤：

[0013] 第一步：由源水提升装置通过一级提升泵将河流、湖泊的源水引入预过滤装置

[0014] 第二步：由液氧罐、换热器及臭氧发生器制造臭氧并通过二级提升泵将臭氧送入预臭氧化处理装置，利用预臭氧化处理装置使臭氧与源水相溶。

[0015] 第三步：相溶的臭氧与源水通过文丘里管接触后进入前置臭氧反应器组，臭氧在前置臭氧反应器组内进行强氧化反应；

[0016] 第四步：臭氧在强氧化反应后与源水通过管道进入脱气室组，对臭氧中不溶解源水的气体进行脱气形成氧气，未脱气完毕的臭氧形成微臭氧并与源水流入地下中间脱气水池；

[0017] 第五步：带有微臭氧的源水通过三级提升泵提升进入超滤膜内部并进行微泡反应，源水直接进入超滤膜膜体内部过滤并连续超滤出水；

[0018] 所述强氧化反应用于处理源水中有机污染物、无机污染物及重金属，流出预臭氧化处理装置的带有臭氧的源水包含易溶解或小于 300微米的污染物；

[0019] 所述第五步中源水连续超滤出水包含多种后处理出水模式，所述后处理出水模式包括正常出水、活性炭过滤出水及后臭氧出水；

[0020] 在所述微泡反应中，通过三级提升泵提升的源水中的气泡向超滤膜膜体行进过程中体积呈逐渐递减，在超滤膜膜体外表面连续爆炸，使附着于超滤膜膜体表面的污染物沉落至超滤膜底部；

[0021] 所述后臭氧出水吋，由后置臭氧反应器通过第五管路与接触池连接并将臭氧与超滤出水接触反应；

[0022] 超滤膜反冲洗由空气压缩机、压缩空气罐及反冲洗水泵提取地下清水池清水并通过反洗进水管向超滤膜输送汽水混合水进行每组超滤膜的阶梯式反洗，反冲洗后的水通过反洗出水管排出。

发明的有益效果

有益效果

[0023] 本发明的有益效果如下：

[0024] (1) 预过滤装置的布置可以实现水中杂质的固液分离，其可以有效去除水中的浊度、湿度、异味、大肠杆菌、微量有机物、 CODmn、藻类、及消除病原体和病毒、除铁、猛、氧化氰及农药暂留物等水中污染物。

[0025] (2) 本发明采用臭氧强氧化产生微小气泡，利用微泡反应实现对超滤膜膜体的反复碰撞，由此使附着于超滤膜膜体表面的污染物掉落并排出，其不仅实现了对超滤膜膜体的自动清洗，防止其粘污，其不需要添加任何药剂，也避免增设污泥脱水系统装备。

[0026] (3) 本发明占地仅是现有国外水处理工艺 40%，投资仅是国内现有水处理工艺 95%，运行费用与国内现有技术相比可节约 62%，智能化运行仅需一个人值班，也可直接通过互联网控制。有效去除水中的浊度、湿度、异味、大肠杆菌、微量有机物、铁、猛、氧化氰及农药暂留物等水中污染物。保留人体所需的 Mg 、 Ca等矿物质， PH值达到中性，处理后水质所有指标优于国际及我国生活饮用水标准。

对附图的简要说明

附图说明

[0027] 图 1为本发明的结构示意图。

[0028] 图 2为本发明中微泡与超滤膜接触的过程示意图。

[0029] 其中： 1、变压器； 2、空气压缩机； 3、压缩空气罐； 4、液氧罐； 5、换热器； 6、地下中间脱气水池； 7、冷却器； 8、臭氧发生器； 9、三级提升泵； 10 、电气控制室； 11、反冲洗水泵； 12、接触池； 13、后置臭氧反应器； 14、超滤膜； 15、超滤出水管。 16、源水提升装置； 1601、一级提升泵； 17、预过滤装置； 171、引水罐； 18、增压泵； 19、预臭氧化处理装置； 1901、二级提升泵； 1902、文丘里管； 20、前置臭氧反应器组； 21、脱气室组； 2201、第一管路； 2202、第二管路； 2203、第三管路； 2204、第四管路； 2205、反洗进水管； 2 206、第五管路； 2207、反洗出水管； 2208、第六管路； 23、预沉淀装置； 24、化学清洗装置； 25、地下清水池； 26、四级提升泵。

本发明的实施方式

[0030] 下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

[0031] 如图 1所示，原生态水处理工艺及其处理系统包括变压器 1、电气控制室 10、液氧罐 4、换热器 5、冷却器 7，液氧罐 4、换热器 5、冷却器 7串联后通过第一管路 2 201与互为串联的多个臭氧发生器 8连接，各互为串联的多个臭氧发生器 8通过第二管路 2202与预臭氧化处理装置 19连接，使制备的臭氧运输至预臭氧化处理装置 19内。如图 1所示，本发明还包括用于提取河流、湖泊源水的源水提升装置 16 ，源水提升装置 16通过一级提升泵 1601将源水输送至预过滤装置 17，预过滤装置 17包括预格网过滤装置及预沉淀装置，预格网过滤装置用于实现河流、湖泊源水中的固体及液体分离，并通过反冲洗实现源水内颗粒物的去除；预沉淀装置 23用于处理因雨水季节带来的高浊度沉积物，预沉淀装置用于处理因雨水季节带来的高浊度沉积物，若源水浊度大于 150mg/l吋设置预沉淀装置 23，预沉淀装置 ₂₃与源水提升装置₁₆连接。上述预过滤装置 17可以有效去除水中的浊度、湿度、异味、大肠杆菌、微量有机物、 CODmn、藻类、及消除病原体和病毒、除铁、猛、氧化氰及农药暂留物等水中污染物。保留人体所需的 Mg、 Ca等矿物质， PH值达到中性，处理后水质所有指标多优于国家生活饮用水标准。如图 1所示，预过滤装置 17通过引水罐 171、增压泵 18、第三管路 2203、二级提升泵 1901 将水输送至预臭氧化处理装置 19，预臭氧化处理装置 19用于将水与臭氧相溶；预臭氧化处理装置 19通过文丘里管 1902连接前置臭氧反应器组 20，前置臭氧反应器组 20与脱气室组 21、地下中间脱气水池 6连接并通过三级提升泵 9将脱气后源水输送至超滤膜 14，超滤膜 14通过超滤出水管 15与地下清水池 25连接，地下清水池 25通过管路及四级提升泵 26将水排出至用户使用。如图 1所示，本发明还包括互为串联的空气压缩机 2及压缩空气罐 3，空气压缩机 2、压缩空气罐 3通过第四管路 2204与反冲洗水泵 11连接并通过反洗进水管 2205连接超滤膜 14，超滤膜 14为耐强氧化超滤膜。如图 1所示，本发明还包括用于去除水中色度、气味及有机污染物的后置臭氧反应器 13，臭氧发生器 8为板式臭氧发生器。后置臭氧反应器 13与第二管路 2202连接，后置臭氧反应器 13还通过第五管路 2206与接触池 1 2连接，如图 1所示，超滤膜 14还通过第六管路 2208与化学清洗装置 24连接，化学清洗装置 24用于进一步清洗超滤膜内部污染物，清洗吋间间隔为 12-18个月，污染物通过反洗出水管 2207排出，如图 1所示，上述超滤膜 14、预过滤装置 17也与反洗出水管 2207连接。

[0032] 如图 1、图 2所示，利用上述原生态水处理系统进行水处理的水处理工艺，包括以下步骤：

[0033] 第一步：由源水提升装置 16通过一级提升泵 1601将河流、湖泊的源水引入预过滤装置 17进行预过滤。预过滤装置 17包括预格网过滤装置及预沉淀装置 23，预格网过滤装置用于实现河流、湖泊源水中的固体及液体分离，并通过反冲洗实现源水内颗粒物的去除；预沉淀装置 23用于处理因雨水季节带来的高浊度沉积物，预沉淀装置 23用于处理因雨水季节带来的高浊度沉积物，若源水浊度大于 1 50mg/l吋设置预沉淀装置 23，预沉淀装置 23与源水提升装置 16连接。上述预过滤装置 17可以有效去除水中的浊度、湿度、异味、大肠杆菌、微量有机物、 CODm n、藻类、及消除病原体和病毒、除铁、猛、氧化氰及农药暂留物等水中污染物。保留人体所需的 Mg、 Ca等矿物质， PH值达到中性，处理后水质所有指标多优于国家生活饮用水标准。预过滤装置 17通过引水罐 171、增压泵 18、第三管路 22 03、二级提升泵 1901将水输送至预臭氧化处理装置 19，利用引水泵 171内有水的条件，将增压泵 18提前灌满水，保证了增压泵 18的及吋启动。

[0034] 第二步：由液氧罐 4、换热器 5及臭氧发生器 8制造臭氧，臭氧通过第二管路 220 2、二级提升泵 1901将臭氧送入预臭氧化处理装置 19，利用预臭氧化处理装置 19 使臭氧与源水相溶。臭氧制备是由臭氧发生器 8与液氧罐 4、换热器 5组成，同吋也可以通过空气由臭氧发生器 8直接制备臭氧。

[0035] 第三步：臭氧在前置臭氧反应器组 20内进行强氧化反应；强氧化反应用于处理源水中有机污染物、无机污染物及重金属，上述流出预臭氧化处理装置 19的带有臭氧的源水包含易溶解或小于 300微米的污染物。

[0036] 第四步：臭氧在强氧化反应后与源水通过管道进入脱气室组 21，利用脱气室组 21对臭氧中不溶解源水的气体进行脱气形成氧气，未脱气完毕的臭氧形成微臭氧并与源水流入地下中间脱气水池 6。

[0037] 第五步：带有微臭氧的源水通过三级提升泵 9提升进入超滤膜 14内部并进行微泡反应，源水直接进入超滤膜 14膜体内部过滤并连续超滤出水。在上述微泡反应中，如图 2所示，通过三级提升泵 9提升的源水中的气泡向超滤膜 14膜体行进过程中体积呈逐渐递减，在超滤膜 14膜体外表面连续爆炸，使附着于超滤膜 14 膜体表面的污染物沉落至超滤膜底部并排出。上述源水连续超滤出水包含多种后处理出水模式，后处理出水模式包括正常出水、活性炭过滤出水及后臭氧出水。在后臭氧出水吋，由后置臭氧反应器 13通过第五管路 2206与接触池 12连接并将臭氧与超滤出水接触反应。如图 1所示，后处理出水流入地下清水池 25，通过四级提升泵 26提升并排出供用户使用，在排出前适当加氯进行消毒。源水污染物超过本发明系统设备处理能力 20%吋进行活性炭出水，源水污染物超过本发明系统设备处理能力 10%吋采用后臭氧出水。

[0038] 在本发明工艺中若需要反冲超滤膜 14吋，超滤膜的反冲洗由空气压缩机 2、压缩空气罐 3及反冲洗水泵 11提取地下清水池清水 25并通过反洗进水管 2205向超滤膜 14输送汽水混合水进行每组超滤膜 14的阶梯式反洗，反冲洗后的水通过反洗出水管 2207排出。

[0039] 在本发明中整个处理水工艺过程中不需要添加任何药剂，而且无污泥产生，不需要污泥脱水系统装备，超滤膜 14运行中臭氧微泡连续自动清洗防止膜粘污，结合汽水反清洗达到膜不结垢，反冲洗排水达到直接排放标准，出水达到原生态健康水标准，占地仅是现有国外水处理工艺 30-40%，投资仅是国内自来水项目工艺 85-95%，运行费用仅是国内自来水项目工艺 30%，本发明系统可以通过电气控制室全程自动化操控，仅需要一人即可实现对全套设备的操作，其中每吨水耗氧成本 0.26元 /吨水，每吨水耗电成本 0.11元 /吨水，每吨水耗人工费 0.01元 /吨水。

[0040] 本发明的出水标准前后对比表如图下所示：

[]

[0041] 以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的基本结构的情况下，本发明可以作任何形式的修改

Claims

权利要求书

[权利要求 1] 原生态水处理系统，其特征在于：包括变压器（1) 、电气控制室（1

0) 、液氧罐（4) 、换热器（5) 、冷却器（7) ，所述液氧罐（4) 、换热器（5) 、冷却器（7) 串联后通过第一管路（2201) 与互为串联的多个臭氧发生器（8) 连接，各互为串联的多个臭氧发生器（8) 通过第二管路（2202) 与预臭氧化处理装置（19) 连接，使制备的臭氧运输至预臭氧化处理装置（19) 内；还包括用于提取河流、湖泊源水的源水提升装置（16) ，所述源水提升装置（16) 通过一级提升泵 (1601) 将源水输送至预过滤装置（17) ，所述预过滤装置（17) 通过引水罐（171) 、增压泵（18) 、第三管路（2203) 、二级提升泵

(1901) 将水输送至预臭氧化处理装置（19) ，所述预臭氧化处理装置（19) 用于将水与臭氧相溶；所述预臭氧化处理装置（19) 通过文丘里管（1902) 连接前置臭氧反应器组（20) ，所述前置臭氧反应器组（20) 与脱气室组（21) 、地下中间脱气中间水池（6) 连接并通过三级提升泵（9) 将脱气后源水输送至超滤膜（14) ，所述超滤膜

(14) 通过管路与地下清水池（25) 连接，所述地下清水池（25) 通过超滤出水管及四级提升泵（26) 将水排出至用户使用。

[权利要求 2] 如权利要求 1所述的原生态水处理系统，其特征在于：还包括互为串联的空气压缩机（2) 及压缩空气罐（3) ，所述空气压缩机（2) 、压缩空气罐（3) 通过第四管路（2204) 与反冲洗水泵（11) 连接并通过反洗进水管（2205) 连接超滤膜（14) 。

[权利要求 3] 如权利要求 1所述的原生态水处理处理系统，其特征在于：还包括用于去除水中色度、气味及有机污染物的后置臭氧反应器（13) ，后置臭氧反应器（13) 与第二管路（2202) 连接，所述后置臭氧反应器（ 13) 还通过第五管路（2206) 与接触池（12) 连接。

[权利要求 4] 如权利要求 1所述的原生态水处理系统，其特征在于：所述臭氧发生器为板式臭氧发生器；所述超滤膜为耐强氧化超滤膜。

[权利要求 5] 如权利要求 1所述的原生态水处理处理系统，其特征在于：所述超滤膜（14) 还通过第六管路（2208) 与化学清洗装置（24) 连接，所述化学清洗装置（24) 用于进一步清洗超滤膜内部污染物，清洗吋间间隔为 12-18个月，所述污染物通过反洗出水管（2207) 排出。

如权利要求 1所述的原生态水处理处理系统，其特征在于：所述预过滤装置（17) 包括预格网过滤装置及预沉淀装置，所述预格网过滤装置用于实现河流、湖泊源水中的固体及液体分离，并通过反冲洗实现源水内颗粒物的去除；所述预沉淀装置用于处理因雨水季节带来的高浊度沉积物。

如权利要求 1所述的原生态水处理处理系统，其特征在于：若源水浊度大于 150mg/l吋设置预沉淀装置（23) ，所述预沉淀装置（23) 与源水提升装置（16) 连接。

如权利要求 1所述的原生态水处理处理系统，其特征在于：所述超滤膜（14) 、预过滤装置也与反洗出水管（2207) 连接。

一种利用权利要求 1所述原生态水处理系统进行水处理的水处理工艺，其特征在于包括以下步骤：

第一步：由源水提升装置通过一级提升泵将河流、湖泊的源水引入预过滤装置；

第二步：由液氧罐、换热器及臭氧发生器制造臭氧并通过二级提升泵将臭氧送入预臭氧化处理装置，利用预臭氧化处理装置使臭氧与源水相溶。

第三步：相溶的臭氧与源水通过文丘里管接触后进入前置臭氧反应器组，臭氧在前置臭氧反应器组内进行强氧化反应；

第四步：臭氧在强氧化反应后与源水通过管道进入脱气室组，对臭氧中不溶解源水的气体进行脱气形成氧气，未脱气完毕的臭氧形成微臭氧并与源水流入地下中间脱气水池；

第五步：带有微臭氧的源水通过三级提升泵提升进入超滤膜内部并进行微泡反应，源水直接进入超滤膜膜体内部过滤并连续超滤出水。如权利要求 9所述的利用原生态水处理系统进行水处理的水处理工艺，其特征在于：所述强氧化反应用于处理源水中有机污染物、无机污染物及重金属，流出预臭氧化处理装置的带有臭氧的源水包含易溶解或小于 300微米的污染物。

如权利要求 9所述的利用原生态水处理系统进行水处理的水处理工艺，其特征在于：所述第五步中源水连续超滤出水包含多种后处理出水模式，所述后处理出水模式包括正常出水、活性炭过滤出水及后臭氧出水。

如权利要求 9所述的原生态水处理系统进行水处理的水处理工艺，其特征在于：在所述微泡反应中，通过三级提升泵提升的源水中的气泡向超滤膜膜体行进过程中体积呈逐渐递减，在超滤膜膜体外表面连续爆炸，使附着于超滤膜膜体表面的污染物沉落至超滤膜底部。

如权利要求 9所述的利用原生态水处理系统进行水处理的水处理工艺，其特征在于：所述后臭氧出水吋，由后置臭氧反应器通过第五管路与接触池连接并将臭氧与超滤出水接触反应。

如权利要求 9所述的利用原生态水处理系统进行水处理的水处理工艺，其特征在于：超滤膜反冲洗由空气压缩机、压缩空气罐及反冲洗水泵提取地下清水池清水并通过反洗进水管向超滤膜输送汽水混合水进行每组超滤膜的阶梯式反洗，反冲洗后的水通过反洗出水管排出。