专利名称：微污染水源优化组合的处理方法
技术领域：
本发明涉及水处理技术领域，具体地说是对传统水处理工艺和现代深度处理工艺分析的基础上，进行优化组合而成的一种饮用水处理新方法。
背景技术：
我国自来水厂的净水工艺是沿用了 100年前的传统老工艺原水一混凝一沉淀一过滤一消毒一供生活饮用，该工艺是按照II类水源水质设计的，主要去除浊度与细菌。经过百年的经济发展，大量生活污水和工业废水未经处理或只经简单处理便向天然水体持续排放以及广大农村地区不合理地使用化肥、农药等农用化学物质对地表水造成的非点源污染均导致水环境污染的加剧，饮用水的水源水质不断下降，一般河流很少见到II类水质的水源。另一方面，随着国民经济的发展、人民生活水平的提高和水处理技术的不断进步， 人们对饮用水水质的要求也越来越高。2006年12月四日，中国国家标准委和卫生部联合发布了新版《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)，并于2007年7月1日正式实行，同时取代了原1985版《生活饮用水卫生标准》(GB5749-^)。新标准中的饮用水水质指标由原标准的35项增至106项，加强了对有机物、微生物和消毒等方面的要求。面对各种有机污染物，常规水处理工艺已不能保证饮用水水质全面稳定地达到国家标准的要求。而整个水环境污染的治理与水质改善却需要很长的时间，因此完善净水厂的处理工艺就显得尤为重要。由于饮用水常规处理工艺的局限，深度处理工艺应用越来越普遍，其中臭氧一生物活性炭因其兼具氧化、吸附与生物降解综合作用，得到国内外广泛应用。臭氧一生物活性炭工艺是目前国内外给水深度处理的主要技术。当水源水质为III 类时，需增加臭氧一生物活性炭工艺，处理后的水质可以达到标准要求；当NH4+-N > 3mg/L 时还需增加预处理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微污染水源优化组合的处理方法，该处理方法根据微污染水源水质和供水水质要求，结合国内外在提升水质方面的做法，对常用的预处理、常规处理和深度处理工艺进行优化组合，以提高供水质量，保障居民用水安全。本发明的技术解决方案是该处理方法包括以下步骤
(1)预处理水源水经取水泵房进入预臭氧接触池进行预处理；
(2)机械混合臭氧预处理后的水在混合池中加矾进行机械混合处理；
(3)折板絮凝机械混合后的水在絮凝反应池中进行折板式絮凝反应；
(4)平流沉淀折板絮凝后的水在平流式沉淀池中进行平流沉淀；
(5)臭氧处理平流沉淀后的水进一步在臭氧接触池中进行臭氧处理；
(6)碳滤和砂滤臭氧处理后的水先在组合滤池中依上向流方式进行生物活性碳过滤，随后再在组合滤池中进行砂滤；
(7)消毒碳滤和砂滤后的水加氯消毒；
(8)储存加过氯的水进入清水池储存，一方面保证消毒时间，另一方面调节制水和供水量的平衡，流经清水池的水由送水泵房送入城市管网；
(9)泥水处理折板絮凝平流沉淀池和组合滤池的泥水排入调节池，再进入污泥浓缩池浓缩，浓缩后的污泥由储泥池储存，最后经脱水机房脱水成泥饼后外运。本发明具有以下优点
1、与已使用的深度处理工艺相比，本发明取消了常规处理与深度处理之间的二次提升泵房，减少构筑物间的水头损失，节约能耗，降低运行成本，运行操作简易；
2、采用机械混合，混合效果好，水头损失较小，混合效果基本不受水量变化的影响；
3、采用平流沉淀池和活性炭石英砂组合滤池相结合，运行稳定，操作方便；
4、先炭滤后砂滤，可以有效防止生物泄露，保障出水水质安全；
5、采用上向流活性炭过滤，30天内水头损失保持在40cm，比常用的下向流活性炭过滤水头损失小，运行周期长，节约反冲洗水量；
6、上向流生物活性炭滤池，其微生物在炭层内分布均勻，数量大，活性高，相较下向流生物活性炭能多去除5—10%的CODfc,提高活性炭处理效率；
7、生物活性炭过滤的水流方向，由正常使用的下向流形式改为上向流形式，使活性炭始终处于膨胀状态，增加了活性炭的比表面积，膨胀后炭层高度高于下向流炭层，提高了接触时间，使生物活性炭的生物作用效果上升，提高了对微量有机物的去除效果。
图1为本发明的流程框图。图2为图1的设备布置示意图。图3为图2的折板絮凝池示意图。图4为图2的平流式沉淀池示意图。图5为图2的组合滤池示意图。
具体实施例方式下面以我市经济开发区水厂为例，结合附图和具体实施例进一步说明本发明的技术解决方案，实施例不能理解为是对技术解决方案的限制；其中，原水水质基本特征废黄河水，水源水量充沛，水质除部分指标超标外，其余指标均达到国家地表水III类标准，通过对四项常规指标的检测情况来看，总氮长期在IV - V类左右，藻类长期存在，有时水的臭和味异常，同时还存在着微污染有机物的污染；其中，出水水质要求出水水质要求达到《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)的标准；水厂总图布置遵循布置紧凑，减少水厂占地面积和连接管(渠)的长度，便于操作管理，各构筑物之间连接管(渠)简单、短捷，尽量避免立体交叉，施工、检修方便，建筑物布置注意朝向和风向，生产区和生活区分开，近期建造工程的完整性，远期建成后整体布局的合理性的原则下，同时兼顾批复的淮安经济开发区水厂用地红线的条件下，根据目前废黄河水质条件，确定净水厂拟采用本发明的技术解决方案， 具体步骤如下(1)预处理水源水经取水泵房进入预臭氧接触池进行预处理；
(2)机械混合臭氧预处理后的水在混合池中加矾进行机械混合处理；
(3)折板絮凝机械混合后的水在絮凝反应池中进行折板式絮凝反应；
(4)平流沉淀折板絮凝后的水在平流式沉淀池中进行平流沉淀；
(5)臭氧处理平流沉淀后的水进一步在臭氧接触池中进行臭氧处理；
(6)碳滤和砂滤臭氧处理后的水先在组合滤池中依上向流方式进行生物活性碳过滤， 随后再在组合滤池中进行砂滤；
(7)消毒碳滤和砂滤后的水加氯消毒；
(8)储存加过氯的水进入清水池储存，由送水泵房送入城市管网；
(9)泥水处理折板絮凝平流沉淀池和组合滤池的泥水排入调节池，再进入污泥浓缩池浓缩，浓缩后的污泥由储泥池储存，最后经脱水机房脱水成泥饼后外运。1.混合方式选择混合是使投加的混凝剂迅速扩散于水体并使胶体脱稳的重要措施，良好的混合对降低药耗、提高絮凝效果有很大作用，常用的有效混合方式有机械混合及管式静态混合器混合，由于管式静态混合器受运行水量变化，影响效果，水头损失较大等缺点，机械混合混合效果好，水头损失较小，混合效果基本不受水量变化的影响，本发明采用机械混合。2.絮凝沉淀形式选择国内采用的絮凝形式大体上可分为机械和水力二大类，水力絮凝又有隔板、折板、栅条、网格等多种形式，机械絮凝具有较好的絮凝效果，其絮凝过程的速度梯度可不受进水流量变化的影响，但增加了机械设备、维修工作量大，在多种水力絮凝的形式中，经过多年实践和调查，折板絮凝的效果比较稳定，可以在较大范围内适应原水浊度的变化，特别是平行多条单通道折板布置的应用，更具有适应水量变化的特点，因此， 本发明采用折板絮凝。3.沉淀形式选择沉淀(澄清)池形较多，如平流沉淀池、斜板斜管沉淀池、机械搅拌澄清池等，由于机械搅拌澄清池单池处理能力不宜过大，因此当水厂规模较大时，将使池数过多，带来管理不便，也增加了占地面积，斜板斜管沉淀池由于斜管(板)耗用材料多，易老化，需定期更换，费用较高，平流沉淀池对原水浊度适应性强，沉淀效果稳定，操作管理方便，耗药量一般也较低，池体构造简单，有较大的挖潜能力，因此，本发明采用平流沉淀池。4.排泥水处理系统的选择净水厂的污泥主要来源于絮凝沉淀池排泥水和过滤池反冲洗水，净水厂排泥水的浓缩干化处理在国外已较为普遍，由于受经济条件的限制，国内大多数自来水厂的污泥未经处理直接排放至水厂附近的天然水体，给自然环境造成了一定的污染，随着国家对环境保护的重视和对环保要求的不断提高，以及人们环保意识的增强，净水厂的污泥浓缩干化处理问题必将提到议事日程上来；水厂生产过程中排放的废水， 其污染物由于在净水过程中被浓缩，浓度较原来高出数倍甚至数十倍，根据环境保护的要求，本发明采用污泥浓缩脱水系统，将滤池反冲洗水及沉淀池排泥水进行污泥浓缩脱水处理；自然干化场是一种较简便、采用广泛的污泥脱水方法，依靠渗透、蒸发与撇除等三种方式脱除水分，对排泥次数少，场地气候条件好，用地有保证的净水厂来讲，在维护管理和经济上都是非常有利的一种污泥处理方式，自然干化不足之处是运行效果受气候因素影响较大，占地面积大，对周围环境影响大，卫生条件较差，容易对水环境造成二次污染等，而机械设备脱水占地面积小，自动化程度高，卫生条件好，运行效果稳定，近年来越来越受到用户的关注；水厂排泥水处理工艺及系统组成有多种形式，针对滤池反冲废水和沉淀池排泥水主要有合并处理工艺和分别处理工艺两种，分别处理虽然可以减少污泥处理量，节约水资源费用，但目前最新研究成果表明，滤池反冲废水中可能会含有三致物质，随着饮用水新标准的出台，对水质要求越来越高，因此，本发明采用沉淀池排泥水和滤池反冲洗废水合并处理工艺；自来水厂沉淀池的排泥水含固率一般仅为0. 2 1. 0%，需经浓缩后缩小污泥体积， 再将浓缩后的污泥送往后续工艺进行污泥脱水，通常要求浓缩污泥的含固率达到3%以上， 以满足污泥脱水机械高效率地进行污泥脱水的需要，常用的污泥浓缩、脱水方式有重力浓缩、机械脱水和机械浓缩、机械脱水两种，重力浓缩其本质上是一种沉淀工艺，属于压缩沉淀，浓缩前由于污泥浓度较高，颗粒之间彼此接触支撑，浓缩开始后，在上层颗粒的重力作用下，下层颗粒间隙中的水被挤出界面，颗粒之间相互拥挤得更加紧密，通过这种拥挤和压缩过程，污泥浓度进一步提高，从而实现污泥浓缩，重力浓缩、机械脱水方式的优点是浓缩池大大减少了需脱水污泥的体积，有效减少脱水机数量，设备投资大大节省，降低电耗，脱水污泥浓度较均勻，使脱水机运行稳定，其缺点是需建浓缩池，土建费用较高，占地面积较大，而机械浓缩、机械脱水方式恰好相反，可取消浓缩池，节省占地面积，减少土建费用，但由于需脱水污泥量大，浓度低且不均勻，致使浓缩脱水设备处理能力下降，数量增多，因而设备费用大大提高，电耗增大，且泥饼含固率不稳定，综上所述，重力浓缩、机械脱水方式技术上优于机械浓缩、机械脱水方式，重力浓缩、机械脱水方式土建费用较高，但设备费用较低，总费用低于机械浓缩、机械脱水方式，虽然重力浓缩增大了占地面积，但采用高密度浓缩池来提高浓缩池有效沉淀面积，节约了用地，不需要额外征地，因此，本发明采用重力浓缩、机械脱水方式，对污泥进行浓缩脱水处理。 5.深度处理选择随着水源污染的日益严重，为了克服常规处理工艺的不足，满足不断提高的饮用水水质标准要求，在常规处理工艺的基础上，再进行深度净化已成为自来水厂的选择之一；活性炭技术能有效解决水中有机污染和臭味等问题，从而提高饮用水化学和微生物安全性，目前它已作为自来水深度净化的一个重要途径；活性炭滤池与普通的滤池的不同之处主要是滤料采用的是活性炭，活性炭是一种经过气化(碳化、活化)，造成发达空隙的、以碳作骨架结构的黑色固体物质，活性炭的发达空隙、导致其出现很大的表面积，具有良好的吸附特性，活性炭的吸附作用是指水中污染物质在活性炭表面富集或浓缩的过程，其产生吸附的原因是由于分子间和分子内键与键之间存在作用力(即吸附力)，这种力是物质聚集状态中分子间存在着的一种较弱的相互作用力；在水处理中，影响活性炭吸附的主要因素有溶质在水中的溶解度、缔合、离子化，水堆界面上配位的影响，活性炭对溶质的引力，活性炭对水的引力，各溶质在界面上的竞争吸附，各溶质间的相互作用、共吸附等等；活性炭能去除原水中的部分有机微污染物，常见的去除有机物有腐殖酸、异臭、 色度、农药、烃类有机物、有机氯化物、洗涤剂等；此外，活性炭具有对致突变物质及氯化致突变物前驱物有很好的吸附能力，可进一步降低出水的致突变活性；不仅如此，活性炭也能去除水中部分无机污染物，如重金属、余氯、氰化物、放射性物质、氨氮等；本发明针对废黄河水质特点，选择上向流活性炭吸附处理；活性炭滤池的主要设计参数有接触时间、滤层厚度和滤速；活性炭层的接触时间与处理水质有关，原水中有机物浓度高，接触时间越长活性炭的吸附效果越好；为保证出水水质，本发明空床接触时间采用15min较多；另外， 活性炭滤层越厚，相同滤速时，去除效果越好；但运行成本与投资也越大，炭层厚度取决于原水性质(主要是有机物种类、数量)、滤速、活性炭质量、冲洗方法等；生物活性炭吸附池采用上向流滤池形式，设计滤速为12m/h，炭床厚度2. 5m,粒径d=0. 3 0. 6mm,不均勻系数 K=L 35，砾石粒径D=2 4、4 8、8 16mm，砾石支承层厚度0. 45m,活性炭吸附池反冲洗采用气冲洗，气冲洗强度60m3/h. m2，冲洗程序为先停止进水、降低水位至设定标高、停止出水、气冲:3min、停气冲、打开进水阀及废水排放阀、排放冲洗废水、重新进水、排放初滤水、 出水；砂滤池设计滤速为7. 6m/h，石英砂滤层厚度1. 2m，粒径d=0. 5 1. 0mm，不均勻系数 K=L 4，砾石粒径D=2 4、4 8、8 16mm，砾石支承层厚度0. 45m,砂滤池反冲洗采用三种方式，分别为单气反冲，强度60m3/h.m2 ；气水反冲，气60m3/h.m2，水10m3/h. m2 ；单独水冲， 大水量60m3/h. m2，小水量10m3/h. m2 ；冲洗程序为先停止进水、停止出水、气冲3min、气水 (小水量同时冲)2min、停气冲、水冲(小水量)Imin、水冲(大水量)ImindKW (小水量)Imin、 排水、重新进水、初滤水排放、出水。 6.深度处理前的臭氧处理选择活性炭过滤前投加臭氧，投加臭氧的作用是杀死细菌、去除病毒、氧化水中有机物(如苯酚、洗涤剂、农药)和生物难降解有机物、将COD转化为B0D、氧化分解螯合物等，其是利用臭氧的强氧化作用改变大分子有机物的性质和结构， 以利于活性炭微孔的吸附，并保证滤床中细菌所需的溶解氧，臭氧与活性炭过滤联用，增加活性炭的生物作用，延长活性炭再生周期，如果在流入滤床的水中提供充足的溶解氧，则可使细菌的浓度增加10 100倍，这种情况下，活性炭的使用寿命可以延长5倍以上。
权利要求
1.微污染水源优化组合的处理方法，其特征在于该处理方法包括以下步骤 预处理水源水经取水泵房进入预臭氧接触池进行预处理； 机械混合臭氧预处理后的水在混合池中加矾进行机械混合处理； 折板絮凝机械混合后的水在絮凝反应池中进行折板式絮凝反应； 平流沉淀折板絮凝后的水在平流式沉淀池中进行平流沉淀； 臭氧处理平流沉淀后的水进一步在臭氧接触池中进行臭氧处理； 碳滤和砂滤臭氧处理后的水先在组合滤池中依上向流方式进行生物活性碳过滤，随后再在组合滤池中进行砂滤；消毒碳滤和砂滤后的水加氯消毒；储存碳滤和砂滤后的水在清水池中储存，由送水泵房送入城市管网； 泥水处理折板絮凝和砂滤后的泥水排入调节池，再进入污泥浓缩池浓缩，浓缩后的污泥由储泥池储存，最后经脱水机房脱水成泥饼后外运。
全文摘要
本发明公开微污染水源优化组合的处理方法，该处理方法是水源水经取水泵房进入预臭氧接触池进行预处理；臭氧预处理后的水在混合池中加矾进行机械混合处理；机械混合后的水在絮凝反应池中进行折板式絮凝反应；折板絮凝后的水在平流式沉淀池中进行平流沉淀；平流沉淀后的水进一步在臭氧接触池中进行臭氧处理；臭氧处理后的水先在组合滤池中依上向流方式进行生物活性碳过滤，随后再在组合滤池中进行砂滤；碳滤和砂滤后的水经加氯消毒进入清水池储存，由送水泵房送入城市管网；本发明根据微污染水源水质和供水水质要求，对常用的预处理、常规处理和深度处理工艺进行优化组合，以提高供水质量，保障居民用水安全。
文档编号C02F9/14GK102276111SQ20111015182
公开日2011年12月14日 申请日期2011年6月8日 优先权日2011年6月8日
发明者刘文君, 夏汀, 孙瑞林, 沈巍, 费相琴, 韩立能 申请人:淮安自来水有限公司