一种微污染饮用水水源原水强化预处理方法
【专利摘要】本发明公开了一种微污染饮用水水源原水强化预处理的方法，所述方法为使微污染饮用水水源原水依次经过斜板式沉淀处理单元、微纳米气浮增氧处理单元、生物接触氧化处理单元和人工介质吸附处理单元。本发明中公开的微污染饮用水水源原水强化预处理方法无需添加混凝药剂，可加速不易去除的悬浮颗粒的沉淀，微纳米级气泡在起到气浮作用的同时，显著提高受处理水中的溶解氧含量，使好氧生物膜活性提高。这种方法具有成型时间短、净化效果好、应用范围广的特点，可用于微污染水体的强化预处理、饮用水源原水生态净化工程的预处理等方面。
【专利说明】一种微污染饮用水水源原水强化预处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及水处理领域，具体涉及一种针对微污染饮用水水源原水强化预处理的 方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国社会经济的发展，各地水污染事件呈现多发态势，许多河道型或湖库 型水源地均出现了原水微污染问题，部分水质指标已不能达到《地面水环境质量标准》 (GB3838-2002)中作为生活饮用水源水的水质要求。对微污染饮用水源原水进行预处理，初 步去除水中的污染物质，可减轻常规处理或后续生态净化处理的负担，减少水厂的药剂投 加量，从而起到改善和提高饮用水质的作用。
[0003] 在污水的预处理【技术领域】，目前应用较为广泛的技术主要可分为物理处理、化学 处理、生物处理。物理处理主要是通过曝气、拦截或改变水体水文条件等措施去除悬浮性颗 粒物质；化学处理主要是通过投加絮凝或反应药剂，从而分离去除溶解性或胶体性的污染 物质；生物处理主要是通过微生物的同化作用，吸收分解水体中的营养盐类或有机物。然 而，微污染水体通常具有泥沙粒径较小且不易沉降、有机污染指标及营养类指标轻微超标、 藻类含量较多等特点。传统的物理与化学方法操作与管理的要求较高，尤其是运行成本十 分高昂，应用于微污染水体的预处理具有很大的局限性。
[0004] 生物接触氧化法是近年来应用较为广泛的污水好氧生物处理方法，它是以附着在 载体（填料）上的大量好氧微生物为主，兼有活性污泥法和生物膜法的优点。然而微污染 水体中不易沉降的细小泥沙颗粒与藻类极易附着在载体表面，从而严重影响载体挂膜的效 果。另外，传统的生物接触氧化法中所需氧由鼓风曝气供给，较大的鼓风曝气气泡一方面易 冲击生物膜而造成生物膜脱落，另一方面其溶氧效率低下，无法激发出好氧微生物的最佳 净水效果。
【发明内容】
[0005] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种微污染饮用水水源原 水的强化预处理方法，以克服现有技术中微污染饮用水水源处理成本高，操作方法复杂的 缺陷。
[0006] 为了实现上述目的或者其他目的，本发明是通过以下技术方案实现的。
[0007] 本发明公开了一种微污染饮用水水源原水强化预处理的方法，所述方法为使微污 染饮用水水源原水依次经过斜板式沉淀处理单元、微纳米气浮增氧处理单元、生物接触氧 化处理单元和人工介质吸附处理单元。
[0008] 优选地，所述方法还包括使用进水系统将所述微污染饮用水水源原水打入所述斜 板式沉淀处理单元的侧底部。
[0009] 优选地，所述进水系统包括水泵装置和流量调节装置。
[0010] 优选地，所述斜板式沉淀处理单元包括与水平来水方向呈35°?45°夹角的多 道斜板、位于所述斜板式沉淀处理单元底部且与所述多道斜板投影面积等大的沉淀室、与 水平来水方向垂直的第一挡板和流态调节槽；所述微污染饮用水水源原水在所述斜板式沉 淀处理单元的侧底部进入并经过所述多道斜板的间隙后溢流流过所述第一挡板至所述流 态调节槽，再经所述流态调节槽的侧底部进入所述微纳米气浮增氧处理单元。
[0011] 更优选地，所述多道斜板为平行的多道斜板。
[0012] 优选地，所述微纳米气浮增氧处理单元包括微纳米气泡发生装置、气水混合槽、气 浮分离槽和出水回流槽；所述气水混合槽、气浮分离槽和出水回流槽依次串联；所述微纳 米气泡发生装置包括压力溶气装置、回流装置和微纳米气泡释放装置；且所述微纳米气泡 释放装置位于所述气水混合槽的底部；所述回流装置设在所述出水回流槽的中部；所述微 污染饮用水水源原水先在所述气水混合槽形成溶气水，再溢流进入所述气浮分离槽并从所 述气浮分离槽的侧底部进入所述出水回流槽；部分微污染饮用水水源原水经所述微纳米气 泡发生装置再次形成溶气水，另外一部分微污染饮用水水源原水溢流至所述物接触氧化处 理单元。
[0013] 本发明中所述的微纳米气泡释放装置为现有技术。其中，所述的回流装置的出水 口与压力溶气装置的进水口管道相连；所述压力溶气装置的出水口与所述微纳米气泡释放 装置的进水口管道相连。所述压力溶气装置上还设有气泵，用于吸入空气。
[0014] 更优选地，所述气水混合槽、气浮分离槽和出水回流槽的长度分别占所述微纳米 气浮增氧处理池的总长度的10?15%、75?85%和5?10%。
[0015] 更优选地，所述气浮分离槽的上部设有滗水装置。所述滗水装置302可使气浮处 理中所产生的漂浮杂质通过溢流排出，从而去除微污染饮用水源原水6中的密度与水接近 的微小颗粒、藻类以及表面活性较大的可溶性有机物。
[0016] 优选地，所述微污染饮用水水源原水再依次经过所述生物接触氧化处理单元中沿 水平来水方向依次设置的生物绳和碳素纤维绳后流入所述人工介质吸附处理单元。
[0017] 优选地，所述生物绳与所述碳素纤维的总体积占所述生物接触氧化处理池体积 80%以上，且所述生物绳与所述碳素纤维之间的体积比为2?4 :1。
[0018] 优选地，所述生物接触氧化处理池中设有挂架，所述的生物绳和所述碳素纤维的 一端挂于所述挂架上，所述的生物绳和所述碳素纤维的另一端设有配重。
[0019] 优选地，所述微污染饮用水水源原水经所述人工介质吸附处理单元中的与水平来 水方向垂直的多道透水性土工织物过滤。
[0020] 出水透过多道透水性土工织物后直接排放，在此步骤中可过滤填料上脱落的生物 膜、藻类以及水中的其它悬浮颗粒。
[0021] 优选地，所述多道透水性土工织物为80?150目的聚乙烯纱网或100?200g/m2 的聚丙烯无纺土工布。
[0022] 优选地，所述微污染应用水水源原水在所述斜板式沉淀处理单元的水力停留时间 为20?30分钟。
[0023] 优选地，所述微污染饮用水水源原水在微纳米气浮增氧处理单元的水力停留时间 为10?20分钟。
[0024] 优选地，所述微污染饮用水水源原水在生物接触氧化处理单元的水力停留时间为 90?120分钟。
[0025] 优选地，所述微污染饮用水水源原水在人工介质吸附处理单元的水力停留时间为 5?10分钟。
[0026] 微污染饮用水源原水在各处理单元的停留时间对净化效果有重要的影响。若水力 停留时间过长，则在微纳米气浮增氧处理单元中产生的气泡量会降低，在生物接触氧化处 理单元中营养物质的耗尽容易导致处理效果的恶化，进而影响整体的处理效果；若水力停 留时间过短，则在斜板式沉淀处理单元中水体悬浮物质得不到充分沉淀，在微纳米气浮增 氧处理单元中的气浮的效果不佳，在生物接触氧化处理单元中污染物质还不能接到充分的 吸收分解，同样会导致处理效果变差。本发明将微污染饮用水源原水在各处理单元中水力 停留时间控制在适中范围，整体处理效果较好。
[0027] 本发明中公开的微污染饮用水水源原水强化预处理方法无需添加混凝药剂，可加 速不易去除的悬浮颗粒的沉淀，微纳米级气泡在起到气浮作用的同时，显著提高受处理水 中的溶解氧含量，使好氧生物膜活性提高。这种方法具有成型时间短、净化效果好、应用范 围广的特点，可用于微污染水体的强化预处理、饮用水源原水生态净化工程的预处理等方 面。方法中各处理单元具有以下功能和优点：
[0028] (1)斜板式沉淀处理单元：
[0029] ①通过减小沉淀距离，加速微污染饮用水源原水中较大悬浮颗粒的自然沉淀过 程，从而缩短自然沉淀的水力停留时间，初步降低水体中悬浮物SS含量，提高气浮效率，降 低气浮能耗；
[0030] ②集中沉积于沉淀室的底泥便于统一收集清除。
[0031] (2)微纳米气浮增氧处理单元：
[0032] ①可产生直径在微纳米级别的气泡，气泡在水中停留时间变长，从而与悬浮物接 触时间增加，气泡与悬浮物粘附效率大幅提高，可上升气浮带走微污染饮用水源原水中的 密度与水接近的微小颗粒、藻类以及表面活性较大的可溶性有机物；
[0033] ②与传统鼓风曝气相比，可增大空气与水体的接触面积与接触时间，在同等能耗 的情况下具有更佳的氧转移效率，显著增加水体溶解氧含量；
[0034] ③在不添加混凝药剂的情况下，剧烈的气水混合过程可使微污染饮用水源原水中 的呈胶体状态的污染物质脱稳；
[0035] (3)生物接触氧化处理单元：不同物理形态的生物填料可为多种好氧微生物提供 大面积附着表面，并可捕获水体中的微纳米级的气泡，增大氧向生物膜内转移的推动力和 向生物膜内渗透深度，使生物膜活性提高，活性微生物量增多，提高COD、B0D的降解速率， 同时去除氮磷等营养盐类。
[0036] (4)人工介质吸附处理单元单元：垂直水流方向设置有多道透水性土工织物，可 过滤填料上脱落的生物膜、藻类以及水中的其它悬浮颗粒，防止生物膜脱落造成水质异常， 保障出水透明度。
【专利附图】
【附图说明】
[0037] 图1为本发明方法的流程示意图；
[0038] 图2为本发明中斜板式沉淀处理单元的剖面示意图；
[0039] 图3为本发明中微纳米气浮增氧处理单元的剖面示意图；
[0040] 图4为本发明中生物接触氧化处理单元的剖面示意图；
[0041] 图5为本发明中人工介质吸附处理单元的剖面示意图。
[0042] 图1-5中附图标记如下：
[0043] 1为进水系统；
[0044] 11为水泵装置；
[0045] 12为流量调节装置；
[0046] 2为斜板式沉淀处理单元；
[0047] 21为多道斜板；
[0048] 22为沉淀池；
[0049] 23为第一挡板；
[0050] 24为流态调节槽；
[0051] 3为微纳米气浮增氧处理单元；
[0052] 32为气水混合槽；
[0053] 33为气浮分离槽；
[0054] 34为出水回流槽；
[0055] 35为压力溶气装置；
[0056] 36为回流装置；
[0057] 37为微纳米气泡释放装置；
[0058] 38为第三挡板；
[0059] 39为第四挡板；
[0060] 301为溶气水；
[0061] 302为滗水装置；
[0062] 4为生物接触氧化处理单元；
[0063] 41为生物绳；
[0064] 42为碳素纤维；
[0065] 5为人工介质吸附处理单元；
[0066] 51透水性土工织物；
[0067] 6为微污染饮用水水源原水。
【具体实施方式】
[0068] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书 所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实 施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离 本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0069] 实施例1
[0070] 如图1-5所示所示，图中方向标识为水流方向。
[0071] 本发明提供了一种微污染饮用水源原水的强化预处理方法，使微污染饮用水水源 原水6依次经过：进水系统1、斜板式沉淀处理单元2、微纳米气浮增氧单元3、生物接触氧 化处理单元4和人工介质吸附处理单元5。
[0072] 具体地，所述方法还包括使用进水系统1将所述微污染饮用水水源原水6打入所 述斜板式沉淀处理单元2的侧底部。
[0073] 优选地，所述进水系统1包括水泵装置11和流量调节装置12。
[0074] 优选地，所述斜板式沉淀处理单元2包括与水平来水方向呈35°?45°夹角的多 道斜板21、位于所述斜板式沉淀处理单元2底部且与所述多道斜板21投影面积等大的沉淀 室22、与水平来水方向垂直的第一挡板23和流态调节槽24 ;所述微污染饮用水水源原水在 所述斜板式沉淀处理单元2的侧底部进入并经过所述多道斜板21的间隙后溢流流过所述 第一挡板23至所述流态调节槽24,再经所述流态调节槽24的侧底部进入所述微纳米气浮 增氧处理单元3。
[0075] 更具体地，所述多道斜板21为平行的多道斜板。
[0076] 具体地，所述微纳米气浮增氧处理单元3包括微纳米气泡发生装置、气水混合槽 32、气浮分离槽33和出水回流槽34 ;所述气水混合槽32、气浮分离槽33和出水回流槽34 依次串联；所述微纳米气泡发生装置包括压力溶气装置35、回流装置36和微纳米气泡释放 装置37 ;且所述微纳米气泡释放装置37位于所述气水混合槽32的底部；所述回流装置36 设在所述出水回流槽34的中部；所述微污染饮用水水源原水先在所述气水混合槽32形成 溶气水301，再溢流进入所述气浮分离槽33并从所述气浮分离槽33的侧底部进入所述出水 回流槽34 ;部分微污染饮用水水源原水经所述微纳米气泡发生装置再次形成溶气水，另外 一部分微污染饮用水水源原水溢流至所述生物接触氧化处理单元4。
[0077] 更具体地，所述气水混合槽32、气浮分离槽33和出水回流槽34的长度分别占所述 微纳米气浮增氧处理单元3的总长度的10%、80%和10%。
[0078] 更具体地，所述气浮分离槽3的上部设有滗水装置302。所述滗水装置302可使气 浮处理中所产生的漂浮杂质通过溢流排出，从而去除微污染饮用水源原水6中的密度与水 接近的微小颗粒、藻类以及表面活性较大的可溶性有机物。
[0079] 更具体地，所述微污染饮用水水源原水再依次经过所述生物接触氧化处理单元4 中沿水平来水方向依次设置的生物绳41和碳素纤维绳42后流入所述人工介质吸附处理单 j Li 5 〇
[0080] 更具体地，所述生物绳41与所述碳素纤维42的总体积占所述生物接触氧化处理 单元4体积80%，且所述生物绳41与所述碳素纤维42之间的体积比为3 :1。
[0081] 更具体地，所述生物接触氧化处理单元4中设有挂架，所述的生物绳41和所述碳 素纤维42的一端挂于所述挂架上，所述的生物绳41和所述碳素纤维42的另一端设有配 重。
[0082] 优选地，所述微污染饮用水水源原水经所述人工介质吸附处理单元5中的与水平 来水方向垂直的多道透水性土工织物51过滤。出水透过多道透水性土工织物51后直接排 放，在此步骤中可过滤填料上脱落的生物膜、藻类以及水中的其它悬浮颗粒。
[0083] 具体地，所述多道透水性土工织物为100?200g/m2的聚丙烯无纺土工布。
[0084] 使用本发明方法处理微污染饮用水水源原水的水量为192吨/天，原水的水质见 表1，将上述水体由进水系统1的水泵装置11打入，进水负荷通过流量调节装置12调整为 8m 3/h ;装置的水深约为lm，斜板式沉淀处理单元、微纳米气浮增氧处理单元、生物接触氧化 处理单元、人工介质吸附处理单元的容积分别约为3m 3、2m3、12m3以及lm3 ;原水在斜板式沉 淀处理单元、微纳米气浮增氧处理单元、生物接触氧化处理单元、人工介质吸附处理单元的 水力停留时间分别约为22分钟、15分钟、90分钟以及8分钟。经处理后的水质见表1。
[0085] 表 1
[0086]
【权利要求】
1. 一种微污染饮用水水源原水强化预处理的方法，其特征在于，所述方法为使微污染 饮用水水源原水（6)依次经过斜板式沉淀处理单元（2)、微纳米气浮增氧处理单元（3)、生 物接触氧化处理单元（4)和人工介质吸附处理单元（5)。
2. 如权利要求1所述方法，其特征在于，所述方法还包括采用进水系统（1)将所述微污 染饮用水水源原水（6)打入所述斜板式沉淀处理单元（2)的侧底部。
3. 如权利要求1所述方法，其特征在于，所述斜板式沉淀处理单元（2)包括采用与水平 来水方向呈35°?45°夹角的多道斜板（21)、位于所述斜板式沉淀处理单元（2)底部且与 所述多道斜板（21)投影面积等大的沉淀室（22)、与水平来水方向垂直的第一挡板（23)和 流态调节槽（24);所述微污染饮用水水源原水（6)在所述斜板式沉淀处理单元（2)的侧底 部进入并经过所述多道斜板（21)的间隙后溢流流过所述第一挡板（23)至所述流态调节槽 (24)，再经所述流态调节槽（24)的侧底部进入所述微纳米气浮增氧处理单元（3)。
4. 如权利要去1所述方法，其特征在于，所述微纳米气浮增氧处理单元（3)包括采用微 纳米气泡发生装置、气水混合槽（32)、气浮分离槽（33)和出水回流槽（34);所述气水混合 槽（32)、气浮分离槽（33)和出水回流槽（34)依次串联；所述微纳米气泡发生装置（31)包 括压力溶气装置（35)、回流装置（36)和微纳米气泡释放装置（37);且所述微纳米气泡释放 装置（37)位于所述气水混合槽（32)的底部；所述回流装置（36)设在所述出水回流槽（34) 的中部；所述微污染饮用水水源原水（6)先在所述气水混合槽（32)形成溶气水（301)，再 溢流进入所述气浮分离槽（33)并从所述气浮分离槽（33)的侧底部进入所述出水回流槽 (34);部分微污染饮用水水源原水（6)经所述微纳米气泡发生装置（31)再次形成溶气水 (301)，另外一部分微污染饮用水水源原水（6)溢流至所述物接触氧化处理单元（4)。
5. 如权利要求1所述方法，其特征在于，所述微污染饮用水水源原水（6)再依次经过 所述生物接触氧化处理单元（4)中沿水平来水方向依次设置的生物绳（41)和碳素纤维绳 (42)后流入所述人工介质吸附处理单元（5)。
6. 如权利要求1所述方法，其特征在于，所述微污染饮用水水源原水（6)经所述人工介 质吸附处理单元（5)中的与水平来水方向垂直的多道透水性土工织物（51)过滤。
7. 如权利要求1所述方法，其特征在于，所述微污染应用水水源原水（6)在所述斜板式 沉淀处理单元（2)的水力停留时间为20?30分钟。
8. 如权利要求1所述方法，其特征在于，所述微污染饮用水水源原水（6)在微纳米气浮 增氧处理单元（3)的水力停留时间为10?20分钟。
9. 如权利要求1所述方法，其特征在于，所述微污染饮用水水源原水（6)在生物接触氧 化处理单元（4)的水力停留时间为90?120分钟。
10. 如权利要求1所述方法，其特征在于，所述微污染饮用水水源原水（6)在人工介质 吸附处理单元（5)的水力停留时间为5?10分钟。
【文档编号】C02F9/14GK104086042SQ201410280198
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年6月20日 优先权日:2014年6月20日
【发明者】左倬, 成必新, 陈煜权, 朱雪诞, 胡伟, 蒋欢, 王翰林, 卿杰 申请人:上海勘测设计研究院