自来水厂水生生物污染的ClO₂氧化与砂滤的协同控制方法

专利名称：自来水厂水生生物污染的ClO₂氧化与砂滤的协同控制方法
技术领域：
本发明涉及一种自来水厂水生生物污染控制方法，用于拦截和灭活净水工艺中出现的水生生物，尤其涉及以化学氧化和砂滤池拦截的协同作用为核心的水生生物污染控制，特别适用于灭活自来水厂净水工艺中出现的颤蚓、剑蚤、摇蚊幼虫、仙女虫及线虫等水生生物。
背景技术：
水源水体中外界营养物质如氮、磷等大量输入或内源性释放，引起水体富营养化导致藻类大量繁殖和有机质增加，一方面为颤蚓、剑水蚤、摇蚊幼虫、仙女虫及线虫等水生生物提供了丰富的食物源，一方面有机物大量分解造成的低氧甚至缺氧环境，导致上述水生生物的捕食者如鱼类的大量死亡甚至消失。当水生生物种群密度超过水体容纳能力时， 将随原水进入自来水厂，继而由于其较强的迁移或钻行能力，穿透整个净水工艺污染供水水质。水生生物对供水水质的污染，首先是引起感官上的不适，其次还可能携带大量的病原菌和寄生虫，有研究证实，供水管网中单个水生生物携带的细菌总数平均达10 4000个。目前国内外一些自来水厂的净水工艺都不同程度存在水生生物安全风险问题，如在深圳1座水厂检出的水生生物多达40多种，主要包括摇蚊幼虫、线虫、底栖型的轮虫和甲壳类动物等。德国莱茵河沿岸3座水厂内均发现有大量的轮虫、线虫和寡毛虫等水生生物。 加拿大Me. -Rose水厂出水中仙女虫的密度甚至高达20个/m3以上。为有效控制净水工艺水生生物污染风险，避免其穿透净水工艺进入到供水管网，国外水厂一般在污染高发期加强净水工艺的操作管理，如强化混凝、缩短沉淀池排泥和过滤周期、降低滤池滤速和加强反冲洗等，但控制效果不明显；国内尝试过加氯反冲洗、干池、加氨加盐浸泡等方法，但存在着严重影响净水正常运行、处理成本高等问题。C12、C1&和O3等净水消毒剂对水生生物灭活效果显著，因而经常在混凝前与混凝剂同时投加用于控制净水工艺水生生物污染，但投加量较大，容易加剧消毒副产物风险，如CW2在混凝前投加灭活摇蚊幼虫，投量需在2. 5mg/ L以上，同时灭活效果受原水水质影响显著。总之，迄今为止还没有既能高效灭活净水工艺水生生物，又不影响供水水质安全性的适宜性控制方法。

发明内容
本发明的目的在于公开一种工艺简单、投资和运行成本低廉的自来水厂水生生物污染控制方法。该方法将ClA氧化与石英砂过滤拦截有机结合，在保证净水工艺正常运行的同时，能对净水工艺中的水生生物实现高效拦截并灭活，保障供水水质安全。为了实现上述目标，本发明采取如下的技术解决方案予以实现一种自来水厂水生生物污染的ClO2氧化与砂滤协同控制方法，其特征在于，包括以下步骤(1)原水进入混凝池，在混凝池中添加絮凝剂，并通过沉淀池分离实现对原水中胶体和悬浮杂质的去除；
(2)通过水射器向经过步骤(1)处理后的沉后水投加CW2溶液；(3)投加CW2溶液后的沉后水经石英砂滤池进水管引至砂滤池待滤，ClO2溶液与沉后水的充分均勻混合由进水管前端设置的管道混合器实现；(4)待滤水进入石英砂滤池，过滤过程中水生生物被(102溶液接触氧化，同时经接触氧化的水生生物被石英砂滤层拦截，然后对石英砂滤池进行常规反冲洗实现水生生物与净水工艺的彻底分离。本发明还具有以下技术特点步骤(1)的絮凝剂为铁盐或铝盐。步骤投加量为0. lmg/L以上，且步骤(^CW2溶液为稳定性二氧化氯，使用前需经柠檬酸钠活化。本发明与现有技术相比具有以下技术优点1、通过在待滤水中投加ClO2,将水生生物的ClO2接触灭活过程于石英砂滤层中完成，充分利用砂滤层的拦截作用，实现水力停留时间与接触灭活时间的分离，延长了 ClO2对水生生物的接触灭活时间，在提高灭活效率的同时，还可减小ClA投量，降低消毒副产物风险。2、过滤过程中，CW2的投加可以强化砂滤对水生生物的拦截效果，其中被直接灭活的水生生物可被砂滤层拦截，而未被灭活的水生生物也由于迁移运动能力已大幅降低， 同样可被砂滤层完全拦截，无法穿透滤池进入滤后水。3、将CW2投加点置于砂滤池进水管，由于已经过混凝沉淀工艺，原水中的污染物被部分去除，待滤水的水质要明显优于原水，从而削弱了原水水质对ClA灭活效果的影响， 并进一步降低了 ClA投量。4、由于ClO2的接触灭活作用，过滤结束后，被滤层拦截的水生生物均为失活或虽未失活但迁移运动能力已被大幅降低，常规的反冲洗操作即可将其带出滤池，实现与净水工艺的彻底分离，消除了水生生物在净水工艺中二次繁殖的风险。


图1为本发明CW2灭活与砂滤的协同控制工艺示意图；图2为采用本发明实施例1不同CW2投量下砂滤对颤蚓的拦截效果曲线示意图；图3为单独CW2灭活与采用本发明对颤蚓的灭活效果对比曲线示意图；以下结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细地说明。
具体实施例方式本发明将CW2氧化与石英砂过滤拦截有机结合、协同作用的水生生物污染控制技术方法，是采用对水生生物具有高效快速灭活效果、投量少且消毒副产物风险较低的ClO2 作为氧化剂，将其投加点设置在石英砂滤池进水管上，待滤水中的水生生物在过滤过程中被石英砂滤层拦截，同时在拦截过程中被CW2高效灭活，失活或虽未失活但迁移运动能力已大幅降低的水生生物最终在石英砂滤池反冲洗过程中被带出滤池。具体地优选以下技术步骤(1)原水进入混凝池，在混凝池中添加絮凝剂，优选铁盐或铝盐，絮凝剂投加量根据原水情况而定，并通过沉淀池分离实现对原水中胶体和悬浮杂质的去除。(2)通过水射器向经过步骤(1)处理后的沉后水投加CW2溶液，ClO2投加量为 0. lmg/L以上，并且CW2溶液为稳定性二氧化氯，使用前需经柠檬酸钠活化。(3)投加CW2溶液后的沉后水经石英砂滤池进水管引至砂滤池待滤，ClO2溶液与沉后水的充分均勻混合由进水管前端设置的管道混合器实现；(4)待滤水进入石英砂滤池，过滤过程中水生生物被ClO2溶液接触氧化，其中的水生生物被滤料拦截下来，并在滤层中实现CW2接触灭活，失活水生生物由于滤料的拦截作用不会在滤后水中出现，部分未被灭活的水生生物，由于迁移运动能力已在ClO2接触氧化过程中被大幅降低，也无法穿透滤层。过滤结束后，对石英砂滤池进行常规反冲洗操作，水生生物尸体及少量迁移能力已大幅降低的存活水生生物，在反冲洗水流的冲刷作用下被带出石英砂滤池，水生生物与净水工艺的彻底分离得以实现。实施例1 本发明以我国北方自来水厂净水工艺中经常出现的颤蚓作为控制对象。颤蚓为水源水体中常见的底栖环节动物，体长在1 5cm左右，体宽在0. 5cm左右，其体长是同属环节动物的仙女虫的3 8倍，是枝角类、桡足类的数百倍，因而颤蚓对氧化剂的耐受能力也远高于其它进入水厂的水生生物。此外，由于颤蚓的伸缩钻行能力较强，也最容易穿透净水工艺。参见图1，遵循本发明的技术方案，以北方某水厂自来水厂净水工艺为例，在石英砂滤池进水管上增设管道混合器，并采用水射器进行CW2的投加。采用液体稳定性ClA作为颤蚓灭活药剂，使用前需加入柠檬酸钠进行活化，经活化后ClA溶液PH值为2. 84，ClO2 有效浓度1. 65mg/mL。ClO2溶液在水射器作用下加入进水管，并在管道混合器作用下与待滤水实现均勻混合，之后进入石英砂滤池。石英砂滤层厚度为700mm，过滤滤速为10m/h。ClO2投量分别为0、0. 05,0. 1和 0. 2mg/L0砂滤池过滤周期为Mh，反冲洗强度为15L/(s · m2)，反冲洗周期为Mh。参阅图2，对本实施例的颤蚓拦截效果进行说明。当未投加CW2时，尽管砂滤池对颤蚓具有96 %的拦截率，但仍有4%的颤蚓进入滤后水污染供水水质；CW2投量为0. 05mg/ L时，对颤蚓毒性作用微弱，同时会对颤蚓产生刺激，促进其在滤层的自上向下迁移，拦截率降为36% 超过0. lmg/L后，对颤蚓毒性作用明显发挥，实现了对颤蚓的100%拦截，证实了 CW2灭活对砂滤拦截的强化效果。参阅图3，对本实施例的颤蚓灭活效果进行说明。CW2灭活与砂滤协同作用，当 ClO2投量为0. 05,0. 1和0. 2mg/L时，颤蚓灭活率分别为14%、44%和73%，而单独C1&灭活，即便接触时间长达2h，灭活率也分别仅为2%、9%和19%，证实了砂滤拦截对CW2灭活效果的促进作用。本发明将CW2灭活与砂滤拦截有机结合，利用砂滤拦截促进CW2灭活效果，通过 ClO2灭活强化砂滤拦截效果，实现了对净水工艺中水生生物污染的完全控制。本发明只是在砂滤池进水管上增设管道混合器，同时采用水射投加方式投加ClO2,具有操作简单可行、 投资费用低的突出优势。同时本发明的Cio2投量仅需大于0. lmg/L，运行费用和消毒副产物风险都非常低。此外，通过滤池常规反冲洗操作即可实现水生生物与净水工艺的彻底分离，消除了水生生物在净水工艺的二次繁殖风险。
当然，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的具体实施方式
进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
权利要求
1.一种自来水厂水生生物污染的ClO2氧化与砂滤协同控制方法，其特征在于，包括以下步骤(1)原水进入混凝池，在混凝池中添加絮凝剂，并通过沉淀池分离实现对原水中胶体和悬浮杂质的去除；(2)通过水射器向经过步骤(1)处理后的沉后水投加CW2溶液；(3)投加CW2溶液后的沉后水经石英砂滤池进水管引至砂滤池待滤，ClO2溶液与沉后水的充分均勻混合由进水管前端设置的管道混合器实现；(4)待滤水进入石英砂滤池，过滤过程中水生生物被(102溶液接触氧化，同时经接触氧化的水生生物被石英砂滤层拦截，然后对石英砂滤池进行常规反冲洗实现水生生物与净水工艺的彻底分离。
2.如权利要求1所述的自来水厂水生生物污染的ClO2氧化与砂滤协同控制方法，其特征在于步骤(1)所述的絮凝剂为铁盐或铝盐。
3.如权利要求1所述的自来水厂水生生物污染的CW2氧化与砂滤协同控制方法，其特征在于步骤(2)ClO2投加量为0. lmg/L以上。
4.如权利要求1所述的自来水厂水生生物污染的CW2氧化与砂滤协同控制方法，其特征在于步骤(2) ClO2溶液为稳定性二氧化氯，使用前需经柠檬酸钠活化。
全文摘要
本发明公开了一种自来水厂水生生物污染的ClO2氧化与砂滤协同控制方法。该方法以ClO2氧化灭活与砂滤拦截的协同作用为核心，在待滤水中投加ClO2作为水生生物灭活剂，利用砂滤拦截提高ClO2灭活效果，通过ClO2灭活强化砂滤拦截效果，被石英砂滤池拦截并经ClO2接触氧化后的水生生物由反冲洗操作从净水工艺中彻底分离。该方法在实现对水生生物污染高效控制的同时，只需在砂滤池进水管上增设管道混合器和ClO2水射投加器，具有操作简单、投资费用少的优势。同时该方法所需ClO2投量仅在0.1mg/L以上，运行费用低，且消毒副产物风险小。
文档编号C02F9/04GK102502987SQ20111033195
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月27日 优先权日2011年10月27日
发明者张金松, 聂小保, 黄廷林 申请人:西安建筑科技大学