专利名称：再生水补给型地表水深度净化组合工艺方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种再生水补给型地表水深度净化处理技术，特别是涉及采用磁性离子交换树脂吸附-混凝沉淀-臭氧接触氧化-超滤膜过滤组合工艺技术。
背景技术：
随着社会经济的飞速发展，尤其是全球性的需水量增大导致世界水资源短缺和水污染不断加剧，大力发展再生水回用工程实现水资源化利用和城市水环境整治需求已显得日益紧迫。然而，由于河湖清水补充量少且水源单一、水流缓慢、氮磷营养成分较高、地表径流问题突出，将再生水直接回用于河湖依然存在富营养化问题发生的较大风险。此外，河道污染物排放口是典型的点污染源。因此，针对再生水补给型城市河湖原位净化能力有限且水体流动性差的问题，亟待开发针对再生水体水质特点的、附属于城市河湖水系的高效水质净化技术。离子交换树脂为废水处理传质过程的一种典型分离净化方法。对于一般离子交换树脂，减小其粒径可以增加交换速度，但沉降速度缓慢，过滤和再生都很困难。磁性离子交换树脂是在制备树脂时加入Y-Fe2O3等磁性物质，树脂珠粒由于磁性引力相互吸引迅速聚集成较大的颗粒，依靠重力沉降到池底，磁性加速了沉降分离，提高了处理效率，解决了树脂因不易沉降随水流流失的问题。磁性离子交换树脂(MIEX)工艺对于溶解性有机物及硝态氮为主的氮类化合物具有很好的去除效果，投加量少且循环再生利用次数高、具有快速沉降性能且树脂流失率低、可连续运行或批量处理、面积小且建设和运行管理费用低等优点ο混凝沉淀法是一种化学净化法，通常是在沉淀池中投放混凝剂，使污水中的磷和悬浮型有机物形成沉淀以净化水质。臭氧具有强氧化性，预臭氧化可明显对原水脱色除臭，改善水的感官指标。臭氧通过与不饱和官能团反应、破坏碳-碳双键而去除真色，去除程度取决于臭氧投加量和接触条件；同时臭氧可氧化无机呈色的铁、锰等离子为难溶物；臭氧的微絮凝效应还有助于有机胶体和颗粒物的混凝，并通过颗粒过滤去除致色物。此外，预臭氧化可作为除藻的一种预处理方法，和常规及其它处理技术配合使用是处理富营养化水源水藻类问题的有效途径之一。其作用表现为溶裂藻细胞和杀藻，使死亡的藻类易于被后续工艺去除。在一定条件下臭氧化可有效去除某些藻毒素，去除率主要取决于臭氧投加量，其次取决于原水水质(藻毒素类型、有机物性质及浓度、碱度等)。但是，大剂量地投加臭氧还有可能增加臭氧副产物的生成量。超滤膜过滤法是一种高效的物化方法，其高效截留作用使得出水浊度大幅降低的同时，具有良好的除菌作用；超滤膜去除浊度的效果十分理想，但对有机物特别是溶解性有机物的去除能力有限，而分子质量较小的亲水性有机物是膜污染的主要因素之一。河湖等再生水补给型地表水相对于工业废水和生活污水，具有溶解氧浓度较高、 有机污染物和C/N比较低的特点，不利于微生物生长及生物降解，因此依靠单项生物/物化处理工艺在受污染地表水的应用中，对有机污染物和总氮处理效果不理想，亟需研发针对地表水水质特点的净化装置及工艺。
发明内容
本发明的目的在于克服现有单项生物法/物化法工艺在处理微污染地表水净化技术上的不足，针对微污染地表水中溶解性有机物含量高和以硝态氮为主要氮素的水质特点，提供一种包括磁性离子交换树脂混合反应沉淀池、混凝反应沉淀池、臭氧接触反应池和超滤膜过滤系统的再生水补给型地表水深度净化组合工艺方法及装置。与同类单项及常规组合工艺相比，该工艺具有离子交换吸附、化学混凝、氧化、物理截留等多种功能，从而保证有机物、氮、磷和藻类物质的高效去除。为实现上述目的，一方面，本发明提供一种再生水补给型地表水深度净化组合装置，其包括依次连接的磁性离子交换树脂混合反应沉淀系统、混凝反应沉淀系统、臭氧接触反应池和超滤膜过滤系统。如上所述的装置，其中，该磁性离子交换树脂混合反应沉淀系统可包括磁性离子交换树脂混合反应池1和磁性离子交换树脂沉淀池2。如上所述的装置，其中，该混凝反应沉淀系统可包括混凝快速混合反应池3、混凝慢速混合反应池4和混凝沉淀池5。如上所述的装置，其中，该装置还可包括进水泵11、臭氧发生器12、出水抽吸泵13 和树脂回流泵14 ；其中，该进水泵11的入水口 101连接受污染地表水水源，其出水口 102连接位于所述磁性离子交换树脂混合反应池1中部的入水口 103 ；该磁性离子交换树脂混合反应池上部的出水口 104与磁性离子交换树脂沉淀池2中部的入水口 105连接；该磁性离子交换树脂沉淀池上部的出水口 106与所述混凝快速混合反应池3中部的入水口 107连接；位于该混凝快速混合反应池上部的出水口 108与混凝慢速混合反应池4中部的入水口 109连接；该混凝慢速混合反应池上部的出水口 110与混凝沉淀池5中部的入水口 111连接；该混凝沉淀池上部的出水口 112与位于臭氧接触池6底部的入水口 113连接；位于臭氧接触池上部的出水口 114与超滤膜过滤系统7入水口 115连接；超滤膜过滤系统出水口 116与抽吸泵13入口 117连接；该磁性离子交换树脂混合反应池1内的接受污染地表水中添加磁性离子交换树脂 201 ；该混凝反应池3内的接受污染地表水中添加混凝剂202，优选地，该混凝剂为铝系或铁系混凝剂，更优选为聚合氯化铝；该臭氧接触池6底部具有微孔曝气头204，微孔曝气头与具有流量调节功能的臭氧发生器12连接；臭氧接触池6池壁内侧具有间隔交错设置的导流板205，各导流板平面平行于水平方向，导流板高差间隔0. 06m 0. Im ；臭氧接触池6顶部具有排气口 206 ；优选地，该臭氧接触池6的有效高度为0. 8m 1.細；该超滤膜过滤系统，内部设置超滤膜203。如上所述的装置，其中，该装置还可包括清水池8和膜组件反洗回流泵，可使用出水抽吸泵13作为反洗回流泵；该清水池入水口 119与所述超滤膜过滤系统的出水口 118相连接；该清水池的一个出水口 301经反洗回流泵13连接所述超滤膜过滤系统7底部的反洗入水口 304。另一方面，本发明还包括应用本发明所述装置净化再生水补给型地表水的方法， 包括如下步骤a.由进水泵11提升污染地表水至磁性离子交换树脂混合反应沉淀系统中进行离子交换反应，去除部分有机物和氮类化合物；b.其后，污水由磁性离子交换树脂沉淀池2的出水口自流进入混凝反应沉淀系统进行磷和悬浮性有机物的去除；c.混凝沉淀池5中的上清液进入臭氧接触池6，臭氧发生器12产生的臭氧经微孔曝气头204进入臭氧接触池，污水与臭氧在池内沿导流板205由下至上流动，充分混合反应后由上部出水口 114流出，尾气由排气口 206排出；d.臭氧接触池出水进入超滤膜过滤系统7进行过滤，出水通过抽吸泵13进入清水池8。如上所述的方法，其中，步骤a中磁性离子交换树脂混合反应池1内添加磁性离子交换树脂，浓度为10ml/L 25ml/L，混合反应时间为30min，沉淀时间为20min 40min。如上所述的方法，其中，步骤b中添加的混凝剂可以是铝系或铁系混凝剂，投加浓度为40mg/L 120mg/L，该混凝作用是通过外加离子来改变胶粒的ζ电势，以及桥联、网捕和吸附等物理化学过程，将水中悬浮物、胶体和可絮凝的其他物质凝聚成“絮团”。在混凝快速混合反应池3内进行快速混合反应时间为6min lOmin，混合速度为180 300r/min， 快速搅拌下，混凝剂与水充分混合使得水中胶体失去稳定性；在混凝慢速混合反应池4内慢速混合反应时间为20min 30min，混合速度为50 80r/min，慢速搅拌下，脱稳胶体相互聚结成大颗粒絮体。在混凝沉淀池5内通过固液分离作用，絮团沉降到底部，色度和浊度较低的清水从顶部流出，混凝沉淀池内沉淀时间为20min 40min。如上所述的方法，其中，步骤c中臭氧投加量优选为6mg/L 20mg/L，臭氧接触时间为 20min 40min。如上所述的方法，其中，步骤d中超滤膜203膜截留分子量范围优选为6，000 180，000。如上所述的方法，该方法可进一步包括如下步骤e.反应后的磁性离子交换树脂从磁性离子交换树脂混合沉淀池2底部出口 305流出；需要再生的部分树脂由入口 307进入树脂再生池10，同时在此入口 307加入树脂再生剂207，再生反应30min后通过树脂再生池下部出口 308流出，由树脂储存池9上部入口 309 回流进入树脂储存池9 ；无需再生的树脂由沉淀池出口 305直接回流入树脂储存池9，该树脂储存池中的磁性离子交换树脂通过回流泵14回流进入磁性离子交换树脂混合反应池1 ；g.膜组件需要清洗时，清水池8中储存的清水通过该清水池的一个出水口 301经反洗回流泵进入超滤膜过滤系统7对超滤膜进行反洗，可使用出水抽吸泵13作为反洗回流泵，反冲洗周期为30天 60天。本发明的有益效果在于针对再生水补给型地表水的成分特点，本发明将具有不同功能的污水处理技术合理结合形成高效净化组合装置和工艺流程。其中，磁性离子交换树脂对UV254、cod、DOC、硝态氮型氮素、消毒副产物前体物、浊度、色度等都有较好的去除效果。MIEX预处理可去除影响混凝效果的大部分有机物，主要为腐殖酸及其他一些亲水性物质，而这些物质会消耗大量的混凝剂且混凝沉淀对其处理效果甚微。因此，MIEX预处理可强化混凝沉淀对有机物、浊度和藻类的去除，二者结合使用对有机物的去除效果更为明显。其作为净化流程第一步减少了后续工艺中混凝和消毒过程化学药剂的投加量，污泥产量降低。同时，该步骤能够有效去除分子质量< 3，000的溶解性有机物，可有效控制后续超滤膜净化步骤出现的膜污染。混凝沉淀技术对总磷TP、分子量为> 100，000、10，000 100，000,3, 000 10，000的有机物和SS具有良好去除效果。臭氧氧化具有溶裂藻细胞和杀藻的作用，使死亡的藻类易于被后续工艺去除，并可明显对原水脱色除臭，改善水的感官指标。而超滤膜的高效截留作用对分子量> 100K的大分子有机物去除率较为明显，可滤除臭氧氧化步骤中死亡的藻类，使得出水浊度大幅降低的同时，具有良好的除菌作用。上述磁性离子树脂-混凝-O3-膜的组合工艺，可以对不同分子量区间内的有机物进行完整去除，以实现最完美的搭配。同时其磁性离子交换树脂的反应还可以为后三个单元的反应提供有利的条件。综上所述，本发明构建了磁性离子交换树脂-混凝沉淀-臭氧氧化-超滤膜组合工艺系统并提供优化工艺步骤，实现了再生水补给型地表水中有机物、氮、磷和藻类物质的高效去除。出水污染物浓度可达到C0D&10mg/L 30mg/L、B0D53mg/L 6mg/L、TN 1. 5mg/ L 6mg/L、TP 0. 05 0. 3mg/L、叶绿素a 1 μ g/L 15 μ g/L ；对再生水补给型地表水中主要污染物的去除效果为C0D&去除率超过60% ,BOD5去除率超过30%，TN的去除率超过 60%，叶绿素a的去除率超过70%，浊度的去除率超过95%;出水水质达到国家地表水环境质量标准GB 3838-2002IV类限值，并在一定程度上避免了季节、温度对生物法处理效果的影响。
图1为本发明一种优选实施方式的再生水补给型地表水深度净化组合装置及流程图。
具体实施例方式以下结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。如图1所示，在本发明的一种优选实施方式中，再生水补给型地表水深度净化组合装置主要包括磁性离子交换树脂混合反应池1，磁性离子交换树脂沉淀池2，混凝快速混合反应池3，混凝慢速混合反应池4，混凝沉淀池5，臭氧接触反应池6和超滤膜过滤系统 7，清水池8，树脂储存池9，树脂再生池10，进水泵11、臭氧发生器12、出水抽吸泵13和树脂回流泵14。磁性离子交换树脂混合反应池1具有进水口 103，出水口 104和排泥口 120。其内部填充磁性离子交换树脂(MIEX) 201，是澳大利亚ORICA公司开发的新型树脂，其粒径约 150 180 μ m，是传统树脂粒径的1/3 1/2，具有较大的比表面积。在其中进行离子交换反应，进行部分有机物和氮类化合物的去除。磁性离子交换树脂沉淀池2具有进水口 105，上部出水口 106和底部出口 305。
混凝快速混合反应池3具有进水口 107，上部出水口 108。在此混凝快速混合反应池3中添加混凝剂，添加的混凝剂为铝系或铁系混凝剂。混凝慢速混合反应池4具有进水口 109，出水口 110和排泥口 121。混凝沉淀池5具有进水口 111，出水口 112和排泥口 122。臭氧接触反应池6具有进水口 113，出水口 114和排气口 206。臭氧接触池6底部具有微孔曝气头204，微孔曝气头与具有流量调节功能的臭氧发生器12连接；臭氧接触池6 池壁内侧具有间隔交错设置的导流板205，各导流板平面平行于水平方向，导流板高差间隔
0.06m 0. Im ；臭氧接触池6顶部具有排气口 206 ；该臭氧接触池6的有效高度为0. 8m
1.4m。超滤膜过滤系统7具有进水口 115，出水口 116和底部的反洗入水口 304。进水泵11的入水口 101连接受污染地表水水源，其出水口 102连接位于磁性离子交换树脂混合反应池1中部的入水口 103 ；磁性离子交换树脂混合反应池上部的出水口 104 与磁性离子交换树脂沉淀池2中部的入水口 105连接；磁性离子交换树脂沉淀池上部的出水口 106与混凝快速混合反应池3中部的入水口 107连接；位于混凝快速混合反应池上部的出水口 108与混凝慢速混合反应池4中部的入水口 109连接；混凝慢速混合反应池上部的出水口 110与混凝沉淀池5中部的入水口 111连接；混凝沉淀池上部的出水口 112与位于臭氧接触池6底部的入水口 113连接；位于臭氧接触池上部的出水口 114与超滤膜过滤系统7入水口 115连接；超滤膜过滤系统的出水口 116经出水抽吸泵13与清水池8入水口 119相连接。若膜组件需要清洗时，清水池中储存的清水通过该清水池8的一个出水口 301 经反洗回流泵连接超滤膜过滤系统7底部的反洗入水口 304对超滤膜进行反洗，可使用出水抽吸泵13代替反洗回流泵。如图1所示，其表示本发明的再生水补给型地表水深度净化工艺一种优选实施方式的工艺流程，该净化工艺应用了上述再生水补给型地表水深度净化组合装置，具体操作步骤如下(1)由进水泵11提升污染地表水送至磁性离子交换树脂混合反应沉淀系统中进行离子交换反应，进行部分有机物和氮类化合物的去除，磁性离子交换树脂的投加浓度为 10ml/L 25ml/L，混合反应时间为30min，沉淀时间为20min 40min。优选地，该磁性离子交换树脂混合反应沉淀系统包括磁性离子交换树脂混合反应池1和磁性离子交换树脂沉淀池2，分别进行混合反应及沉淀。本发明可使用常规用于污水净化的磁性离子交换树脂可以市场购得，也可以实验室制备，制备方法参照[陈中兰等《球形纤维磁性阴离子交换树脂的化学转化制备及特性研究》，分析科学学报，2010年2月，第沈卷第1期]。在一个优选实施方式中，使用了聚丙烯为母体的季胺型离子交换树脂(例如澳大利亚ORICA公司生产的(MIEX) 201磁性离子交换树脂)，具有较好的耐腐蚀和耐磨损性能，并且耐有机物污染。首先，氯离子(Cl—)作为可交换离子能与水中带负电的物质进行离子交换，这种Cl—型阴离子交换树脂珠粒的粒径约 150 180 μ m,是传统树脂粒径的1/3 1/2，具有较大比表面积，可迅速吸附水中有机物进行离子交换反应，且提高树脂再生反应速率，同时树脂较小的粒径和质量，对水中悬浮颗粒的吸附性较差，因此悬浮物对树脂的影响较小。磁性离子交换树脂对UV254、COD、DOC、消毒副产物前体物、氮化合物、浊度、色度等6/8页
都有较好的去除效果。同时，与其它工艺联用时可提高后续工艺效率，可有效减少后续工艺中混凝和消毒过程化学药剂的投加量，污泥产量降低。磁性离子交换树脂与混凝沉淀联用时，MIEX预处理可去除影响混凝效果的大部分有机物，主要为腐殖酸及其他一些亲水性物质，而这些物质会消耗大量的混凝剂且混凝沉淀对其处理效果甚微。MIEX预处理在强化混凝对有机物去除能力的同时还可节省PAC投加量。此外，原水经臭氧预氧化后，可增加部分难降解有机物的极性，在与MIEX树脂联用时，MIEX树脂可容易地去除带电荷的物质。并且， 磁性离子交换树脂技术能够有效去除分子质量< 3，000的溶解性有机物，MIEX对小分子溶解性有机物的高效去除能够缓解超滤膜的不可逆污染，延长超滤膜的使用周期，为膜的有机物污染问题提供一条解决途径。在超滤前使用MIEX，可提高渗透水质量，且可以减少由系统带走树脂的二次污染，同时避免树脂损失。反应后的磁性离子交换树脂从磁性离子交换树脂混合沉淀池2底部出口 305流出。需要再生的部分树脂由入口 307进入树脂再生池10，同时在此入口 307加入树脂再生剂207，再生反应30min后通过树脂再生池下部出口 308流出，由树脂储存池9上部入口 309 回流入树脂储存池。无需再生的树脂由沉淀池出口 305直接回流入树脂储存池9，该树脂储存池中的磁性离子交换树脂通过回流泵14回流进入磁性离子交换树脂混合反应池。(2)污水由磁性离子交换树脂混合反应沉淀系统的出水口 106自流进入混凝反应沉淀系统进行磷和悬浮性有机物的去除。混凝反应沉淀系统包括混凝快速混合反应池3，混凝慢速混合反应池4和混凝沉淀池5。混凝快速混合反应池3中添加混凝剂。优选地，添加的混凝剂为用于污水处理的铝系或铁系混凝剂，投加浓度为40mg/L 120mg/L，该混凝作用是通过外加离子来改变胶粒的ζ电势，以及桥联、网捕和吸附等物理化学过程，将水中悬浮物、胶体和可絮凝的其他物质凝聚成“絮团”。在混凝快速混合反应池(3)内进行快速混合反应时间为6min lOmin， 混合速度为180 300r/min，快速搅拌下，混凝剂与水充分混合使得水中胶体失去稳定性；在混凝慢速混合反应池内慢速混合反应时间为20min 30min，混合速度为50 80r/min，慢速搅拌下，脱稳胶体相互聚结成大颗粒絮体。在混凝沉淀池(5)内通过固液分离作用，絮团沉降到底部，色度和浊度较低的清水从顶部流出，混凝沉淀池内沉淀时间为 20min 40mino混凝技术对特定分子量范围内的有机物和SS具有良好去除效果，包括分子量> 100K, 10 100K，3 IOK的有机物。(3)混凝反应沉淀池中的上清液进入臭氧接触池6，臭氧发生器12产生的臭氧经微孔曝气头204进入臭氧接触池，污水与臭氧在池内沿导流板205由下至上流动，充分混合反应后由上部出水口 114流出，尾气由排气口 206排出，臭氧投加浓度为6mg/L 20mg/L， 臭氧接触时间为20min 40min。臭氧氧化具有溶裂藻细胞和杀藻的作用，使死亡的藻类易于被后续工艺去除，并可明显对原水脱色除臭，改善水的感官指标。(4)臭氧接触池出水进入超滤膜过滤系统7，用抽吸泵13将水从膜组件中抽吸出来，进入清水池8。优选地，超滤膜203膜截留分子量范围为6，OOO 180，000。超滤膜主要去除大分子有机物，对分子量> IOOK的有机物去除率较为明显，而超滤膜的高效截留作用，使得出水浊度大幅降低的同时，具有良好的除菌作用。
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此外，当膜组件需要清洗时，清水池中储存的清水通过该清水池8的一个出水口 301经反洗回流泵，连接超滤膜过滤系统7底部的反洗入水口 304对超滤膜进行反洗。可使用出水抽吸泵13代替反洗回流泵，反冲洗周期为30天 60天。实施例1 受污染水源为北京地区某实验河湖的湖水，应用本发明的上述装置处理污水，由进水泵提升污染地表水送至磁性离子交换树脂混合反应沉淀系统，以去除部分有机物和氮类化合物，所用树脂是澳大利亚ORICA公司开发的新型树脂，投加浓度为10ml/L 20ml/L， 混合反应时间为30min，沉淀时间为20min ；其后，污水由磁性离子交换树脂混合反应沉淀系统的出水口自流进入混凝反应沉淀系统，进行磷和悬浮性有机物的去除，添加的混凝剂为颗粒状或粉末状聚合氯化铝，投加浓度为40mg/L，快速混合反应时间为8min lOmin，慢速混合反应时间为20min 30min， 沉淀时间为30min ；混凝反应沉淀池中的上清液进入臭氧接触池，臭氧发生器产生的臭氧经微孔曝气头进入臭氧接触池，污水与臭氧在池内沿导流板由下至上流动，充分混合反应后由上部出水口流出，尾气由排气口排出，臭氧投加浓度为6mg/L，接触时间为30min ；臭氧接触池出水进入超滤膜过滤系统，超滤膜过滤系统出水通过抽吸泵进入清水池。超滤膜可选用平均孔径为0. 01 μ m/0. 02 μ m的PVC铝合金膜。反应后的磁性离子交换树脂从磁性离子交换树脂混合沉淀池底部出口流出。 有6% 7%的树脂需要再生，进入树脂再生池，同时在此再生池加入树脂再生剂，即饱和 NaCl溶液，再生反应30min后通过树脂再生池下部出口流出，通过树脂储存池上部入口回流入树脂储存池。无需再生的树脂由沉淀池出口直接回流入树脂储存池，该树脂储存池中的磁性离子交换树脂通过回流泵回流进入磁性离子交换树脂混合反应池。膜组件需要清洗时，清水通过清水池的出水口，经反洗回流泵进入所述超滤膜过滤系统底部的反洗入水口对超滤膜进行反洗，完成反冲洗步骤，反冲洗周期为60天。可使用出水抽吸泵代替反洗回流泵。水温8°C 22°C，进水污染物浓度C0D& 35mg/L 70mg/L、BOD5 6mg/L 15mg/ L、NH3-N 0. 05mg/L 0. 5mg/L、TN 6mg/L 17mg/L、TP 0. 3 1. Omg/L、叶绿素 a 80 μ g/ L 130μ g/L、浊度4 23mg/L的情况下，原水经上述系统处理后，出水污染物浓度为 CODcr 1 Omg/L 30mg/L、BOD5 3mg/L 6mg/L、TN 3mg/L 5mg/L、TPO. 05 0. 3mg/L、叶绿素a 5 μ g/L 10 μ g/L、浊度0. 1 0. 3mg/L ；对水体中主要污染物的去除效果为C0D& 去除率超过75%，BOD5去除率超过30%，TN的去除率超过50%，TP的去除率超过30%，叶绿素a的去除率超过70%，浊度的去除率超过95% ；出水水质达到国家地表水环境质量标准 GB 3838-2002IV 类限值。实施例2 受污染水源为北京地区某实验河湖的湖水，应用本发明的上述装置处理污水，由进水泵提升污染地表水送至磁性离子交换树脂混合反应沉淀系统，所用树脂是澳大利亚 ORICA公司开发的新型树脂，其粒径约150 180 μ m，是传统树脂粒径的1/3 1/2。在此系统中进行离子交换反应，去除部分有机物和氮类化合物，投加浓度为15ml/L 25ml/L， 混合反应时间为30min，沉淀时间为20min ；
其后，污水由磁性离子交换树脂混合反应沉淀系统的出水口自流进入混凝反应沉淀系统，进行磷和悬浮性有机物的去除，添加的混凝剂为颗粒状或粉末状聚合氯化铝，投加浓度为80mg/L，快速混合反应时间为8min lOmin，慢速混合反应时间为20min 30min， 沉淀时间为40min ；混凝反应沉淀池中的上清液进入臭氧接触池，臭氧发生器产生的臭氧经微孔曝气头进入臭氧接触池，污水与臭氧在池内沿导流板由下至上流动，充分混合反应后由上部出水口流出，尾气由排气口排出，臭氧投加浓度为iang/L，接触时间为30min ；臭氧接触池出水进入超滤膜过滤系统，超滤膜过滤系统出水通过抽吸泵进入清水池。反应后的磁性离子交换树脂从磁性离子交换树脂混合沉淀池底部出口流出。有 6% 7%的树脂需要再生，进入树脂再生池，同时在此再生池加入树脂再生剂，即饱和 NACL溶液，再生反应30min后通过树脂再生池下部出口流出，通过树脂储存池上部入口回流入树脂储存池。无需再生的树脂由沉淀池出口直接回流入树脂储存池，该树脂储存池中的磁性离子交换树脂通过回流泵回流进入磁性离子交换树脂混合反应池。膜组件需要清洗时，清水通过清水池的出水口，经反洗回流泵进入所述超滤膜过滤系统底部的反洗入水口对超滤膜进行反洗，完成反冲洗步骤，反冲洗周期为50天。可使用出水抽吸泵代替反洗回流泵。水温8°C 22°C，进水污染物浓度COD& 70mg/L 75mg/L、BOD5 6mg/L Umg/ L、NH3-N 0. 09mg/L 0. 5mg/L、TN 5mg/L 15mg/L、TP 0. 3 1. Omg/L、叶绿素 a 150 μ g/ L 170 μ g/L、浊度28 30mg/L的情况下，原水经上述系统处理后，出水污染物浓度为 CODcr 25mg/L 30mg/L、B0D5 3mg/L 6mg/L、TN 1. 8mg/L 2. 4mg/L、TP0. 05 0. 3mg/L、 叶绿素a 1 μ g/L 7 μ g/L、浊度1 ;3mg/L ；对水体中主要污染物的去除效果为C0D&去除率超过60%，BOD5去除率超过30%，TN的去除率超过60%，TP的去除率超过50%，叶绿素a的去除率超过95%，浊度的去除率超过95% ；出水水质达到国家地表水环境质量标准 GB 3838-2002IV 类限值。
权利要求
1.一种再生水补给型地表水深度净化组合装置，其特征在于，其包括依次连接的磁性离子交换树脂混合反应沉淀系统、混凝反应沉淀系统、臭氧接触反应池和超滤膜过滤系统。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁性离子交换树脂混合反应沉淀系统包括磁性离子交换树脂混合反应池(1)和磁性离子交换树脂沉淀池(2)。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述混凝反应沉淀系统包括混凝快速混合反应池(3)、混凝慢速混合反应池(4)和混凝沉淀池(5)。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括进水泵(11)、臭氧发生器 (12)、出水抽吸泵(13)和树脂回流泵(14)；其中，该进水泵(11)的入水口(101)连接受污染地表水水源，其出水口(10 连接位于所述磁性离子交换树脂混合反应池(1)中部的入水口(103)；该磁性离子交换树脂混合反应池上部的出水口(104)与磁性离子交换树脂沉淀池O)中部的入水口(10 连接；该磁性离子交换树脂沉淀池上部的出水口(106)与所述混凝快速混合反应池(3)中部的入水口(107)连接；位于该混凝快速混合反应池上部的出水口(108)与混凝慢速混合反应池(4)中部的入水口(109)连接；该混凝慢速混合反应池上部的出水口(110)与混凝沉淀池(5)中部的入水口(111)连接；该混凝沉淀池上部的出水口(11 与位于臭氧接触池(6)底部的入水口(11 连接；位于臭氧接触池上部的出水口(114)与超滤膜过滤系统(7)入水口(115)连接；超滤膜过滤系统出水口(116)与抽吸泵(13)入口(117)连接；该磁性离子交换树脂混合反应池(1)内的接受污染地表水中添加磁性离子交换树脂 (201)；该混凝反应池(3)内的接受污染地表水中添加混凝剂O02)；该臭氧接触池(6)底部具有微孔曝气头004)，微孔曝气头与具有流量调节功能的臭氧发生器(1 连接；臭氧接触池(6)池壁内侧具有间隔交错设置的导流板005)，各导流板平面平行于水平方向，导流板高差间隔0.06m 0. Im;臭氧接触池(6)顶部具有排气口 (206)；该臭氧接触池(6)的有效高度为0. 8m 1.細；该超滤膜过滤系统，内部设置超滤膜003)。
5.应用权利要求4所述装置净化再生水补给型地表水的方法，其特征在于，包括如下步骤a.由进水泵(11)提升污染地表水至磁性离子交换树脂混合反应沉淀系统中进行离子交换反应，去除部分有机物和氮类化合物；b.其后，污水由磁性离子交换树脂沉淀池O)的出水口自流进入混凝反应沉淀系统进行磷和悬浮性有机物的去除；c.混凝沉淀池( 中的上清液进入臭氧接触池(6)，臭氧发生器(1 产生的臭氧经微孔曝气头(204)进入臭氧接触池，污水与臭氧在池内沿导流板O05)由下至上流动，充分混合反应后由上部出水口(114)流出，尾气由排气口(206)排出；d.臭氧接触池出水进入超滤膜过滤系统(7)进行超滤，出水通过抽吸泵(1 进入清水池(8)。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤a中磁性离子交换树脂混合反应池 (1)内添加磁性离子交换树脂，浓度为10ml/L 25ml/L，混合反应时间为20min 40min， 沉淀时间为20min 40min。 2
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤b中添加的混凝剂为铝系或铁系混凝剂，投加浓度为40mg/L 120mg/L，在混凝快速混合反应池( 内进行快速混合反应时间为6min lOmin，在混凝慢速混合反应池内慢速混合反应时间为20min 30min，在混凝沉淀池(5)内沉淀时间为20min 40min。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤c中臭氧投加量为6mg/L 20mg/ L，臭氧接触时间为20min 40min。
9.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤d中超滤膜(203)膜截留分子量范围6, OOO 180，000。
10.如权利要求5-9中任一项所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括如下步骤 e.反应后的磁性离子交换树脂从磁性离子交换树脂混合沉淀池( 底部出口(305)流出；需要再生的部分树脂由入口(307)进入树脂再生池(10)，同时在此入口(307)加入树脂再生剂007)，再生反应30min后通过树脂再生池下部出口(308)流出，由树脂储存池 (9)上部入口(309)回流进入树脂储存池(9)；无需再生的树脂由沉淀池出口(30 直接回流入树脂储存池(9)，该树脂储存池中的磁性离子交换树脂通过回流泵(14)回流进入磁性离子交换树脂混合反应池(1)；g.膜组件需要清洗时，清水池(8)中储存的清水通过该清水池的一个出水口(301)经反洗回流泵进入超滤膜过滤系统(7)对超滤膜进行反洗，可使用出水抽吸泵(13)作为反洗回流泵，反冲洗周期为30天 60天。
全文摘要
本发明涉及一种再生水补给型地表水深度净化组合装置，其包括依次连接的磁性离子交换树脂混合反应沉淀系统、混凝反应沉淀系统、臭氧接触反应池和超滤膜过滤系统。以及应用该装置净化水质的方法污水通过管道泵入磁性离子交换树脂混凝反应沉淀池，去除部分悬浮物和溶解性有机物；上清液进入絮凝反应沉淀池，在混凝剂作用下去除大部分悬浮物、总磷和部分有机物；上清液进入臭氧接触池，完成臭氧溶裂藻细胞和杀藻过程，臭氧氧化出水进入超滤膜过滤系统，在真空抽吸泵的作用下，使其通过膜表面进行过滤后出水进入清水池。
文档编号C02F9/04GK102531230SQ20111040235
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月6日 优先权日2011年12月6日
发明者孟庆义, 廖日红, 战楠, 李其军, 申颖洁 申请人:北京市水利科学研究所