应对饮用水突发致嗅物质污染的曝气吹脱系统和方法
【专利摘要】本发明公开了一种应对饮用水突发致嗅物质污染的曝气吹脱系统和方法，该系统包括用于模拟水体的曝气柱，曝气柱的底部设置有底部支座，曝气柱的侧壁上从下至上依次设置出水口和若干取样口，曝气柱内设置有曝气头，且曝气头布置在底部支座上，曝气头通过曝气吹脱软管与设置在水体外的空气泵相连。本发明通过曝气使致嗅物质从水相转移至气相中去除，可以应对饮用水中超标的土臭素、二甲基异冰片等致嗅物质；所需气水比取决于水中致嗅物质的超标倍数；本发明操作简单，运行成本低廉，不会影响自来水厂的正常运行，便于水厂应用，可高效、安全、经济地应对饮用水突发异嗅问题。
【专利说明】应对饮用水突发致嗅物质污染的曝气吹脱系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明属于水处理领域，具体涉及一种应对饮用水突发致嗅物质污染的曝气吹脱系统和方法。
【背景技术】
[0002]嗅味是饮用水水质标准中重要的一项感官性状指标，尽管地表水质量标准中没有关于该指标的规定限值；但一当饮用水水源受到含有大量的致嗅物质的污染时，常规净水工艺的局限性导致饮用水会有嗅味异常的水质风险，城市供水企业就不得不面临处理含有超标的致嗅物质的难题。目前可用于饮用水嗅味处理的方法主要有粉末活性炭吸附法和化学氧化剂氧化法两种，但均不同程度存在成本高或效率低的问题。
[0003]粉末活性炭吸附法利用活性炭发达的多孔特性使致嗅物质吸附于固体表面，从而达到分离致嗅物质的目的。此方法的主要缺点是:目前没有很好的粉末活性炭回收再生利用方法，只能一次性使用，费用较高，不适用于市政自来水厂，尤其是大中型自来水厂。
[0004]高锰酸钾氧化法利用其本身的氧化性来氧化水中的致嗅物质,使其达到分解的目的。此方法的缺点是高锰酸钾的氧化性不强，对水中典型致嗅物质的去除效果较差；如果投加量过多时，残余的高锰酸钾会在市政自来水管网中与其他物质继续反应，使用户龙头水出现呈黄褐色，并易使衣料着色等一系列不良后果；食品级高锰酸钾的价格较高。
[0005]二氧化氯具有较强的氧化性，是一种广谱杀菌剂，在碱性条件下仍具有很强的杀菌能力，对藻类也有很好的杀灭作用。二氧化氯对一些使水带有泥腥怪味的物质如2-甲基异茨醇等，具有一定的去除效果。但此方法的主要缺点是二氧化氯的液体与气体极不稳定，在空气中浓度为10%时就可能爆炸，到目前为止，将二氧化氯液化储存的种种努力都没有非常成功，只能在使用现场临时制备。此外，加入到水中的二氧化氯有50%?70%转变为C102_、C103_，这些无机副产物还会引起损害红血细胞、干扰对碘的吸收代谢、使血液中胆固醇升闻等不利于健康的问题。
[0006]臭氧的氧化能力相对较强，虽然去除去除致嗅物质的能力略优于高锰酸钾和二氧化氯；但存在现场制备困难、使用成本高昂的不足。
[0007]水中典型致嗅物质如土臭素和二甲基异冰片属半挥发性物质，理论上可以采用曝气吹脱的方法对其进行去除，而且曝气吹脱系统方法易于实施、成本低廉；但目前尚未见此方面的专利申请和授权。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于针对现有嗅味控制技术的不足，提供了一种应对饮用水突发致嗅物质污染的曝气吹脱系统和方法，以实现在水体突发性嗅味污染时，经济、安全、高效确保城市供水行业正常供水，以解决目前的饮用水常规处理工艺无法应对水源水致嗅物质污染物的超标问题。
[0009]为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案:
[0010]应对饮用水突发致嗅物质污染的曝气吹脱系统，包括用于模拟水体的曝气柱，曝气柱的底部设置底部支座，曝气柱的侧壁上从下至上依次设置出水口和若干取样口，曝气柱内设置有曝气头，且曝气头布置在底部支座上，曝气头通过曝气吹脱软管与设置在水体外的空气泵相连。
[0011]本发明进一步的改进在于，曝气头的微气孔直径为1_?3_，其铺设位置距水面高度为40cm。
[0012]本发明进一步的改进在于，曝气柱的侧壁上从下至上设置有第一出水口和第二出水口，其中，第一出水口距离曝气柱底部30cm处，第二出水口距离曝气柱底部1cm处。
[0013]应对饮用水突发致嗅物质污染的曝气吹脱方法，包括以下步骤:
[0014]当水体突发致嗅物质污染时，构建一个曝气吹脱系统:
[0015]先在水体外安装一个空气泵，以气体流量计测定曝气量，单位为L/min ；
[0016]然后在水体底部安装一个底部支座和设置在底部支座上的曝气柱，曝气柱的侧壁上从下至上依次设置出水口和若干取样口，并在曝气柱内设置一个曝气头，且曝气头布置在底部支座上，曝气头通过曝气吹脱软管与设置在水源外的空气泵相连；
[0017]在空气泵插入电源启动后，通过调整曝气头的出气流量，对突发致嗅类物质的水源进行曝气吹脱处理，其中，致嗅类物质包括土臭素、二甲基异冰片、乙硫醇以及二甲基三硫醚，根据致嗅类物质在水源中的浓度和国家生活饮用水卫生规范的对应限值，实时调整水体中所需要的气水比。
[0018]本发明进一步的改进在于，水源中土臭素和二甲基异冰片浓度分别不高过40ng/L和20ng/L的场合，即水源水中土臭素和二甲基异冰片浓度超标倍数分别不超过3倍和I倍的场合，所采用的气水比为30。
[0019]本发明进一步的改进在于，曝气柱的侧壁上从下至上设置有第一出水口和第二出水口，其中，第一出水口距离曝气柱底部30cm处，第二出水口距离曝气柱底部1cm处。
[0020]与现有技术相比，本发明具有如下的技术效果:
[0021]1、已有实验结果表明，曝气吹脱处理可以有效应对饮用水中土臭素、二甲基异冰片等致嗅物质；
[0022]2、在较为经济的气水比30的情况下，应用曝气吹脱法可以将水中超标的40ng/L土臭素和20ng/L 二甲基异冰片进行较好的去除；
[0023]3、曝气吹脱系统设备、操作简单，运行成本低廉，不会影响自来水厂产水量，便于水厂应用；
[0024]4、可高效、安全、经济地实现水体致嗅物质超标时的城市安全供水，也可应用于工业水处理。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1为本发明应对饮用水突发致嗅物质污染的曝气吹脱系统的结构示意图。
[0026]其中:1、曝气柱；2、曝气头；3、第一取样口 ；4、第二取样口 ；5、出水口 ；6、底部支座；7、空气泵；8、曝气吹脱软管。
[0027]图2为水中土臭素残余浓度与气水比的关系图。
[0028]图3为水中二甲基异冰片残余浓度与气水比的关系图。
[0029]图4为水源水体中曝气吹脱装置的实施示意图。
[0030]其中:11、鼓风机；12、曝气软管；13、密封软管；14、围栏。
[0031]图5为净水厂内部混合池或清水池曝气吹脱装置的实施示意图。
[0032]其中:11、鼓风机；12、曝气软管；13、密封软管;15、支墩。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0034]参见图1，本发明应对饮用水突发致嗅物质污染的曝气吹脱系统，包括用于模拟水体的曝气柱1，曝气柱I的底部设置底部支座6，曝气柱I的侧壁上从下至上依次设置出水口 5和若干取样口，曝气柱I内设置有曝气头2，且曝气头2布置在底部支座6上，曝气头2通过曝气吹脱软管8与设置在水体外的空气泵7相连。
[0035]其中，曝气头2的微气孔直径为Imm?3mm,其铺设位置距水面高度为40cm。曝气柱I的侧壁上从下至上设置有第一出水口 3和第二出水口 4，其中，第一出水口 3距离曝气柱I底部30cm处，第二出水口 4距离曝气柱I底部1cm处。
[0036]本发明应对饮用水突发致嗅物质污染的曝气吹脱方法，包括以下步骤:
[0037]当水体突发致嗅物质污染时，构建一个曝气吹脱系统:
[0038]先在水体外安装一个空气泵7，以气体流量计测定曝气流量，单位为L/min ；
[0039]然后以曝气柱I模拟实际水体，在曝气柱底部安装一个底部支座6，曝气柱I的侧壁上从下至上依次设置出水口 5、第一取样口 3和第二取样口 4，并在曝气柱I内设置一个曝气头2，且曝气头2布置在底部支座6上，曝气头2通过曝气吹脱软管8与设置在水源外的空气泵7相连；
[0040]在空气泵7插入电源启动后，通过调整曝气头2的出气流量，对突发致嗅类物质的水源进行曝气吹脱处理，其中，致嗅类物质包括土臭素和二甲基异冰片，根据致嗅类物质在水体中的浓度，实时调整水源中所需要的气水比。
[0041]以下结合具体实施例对本发明做进一步详细说明:
[0042]1、本发明在采用曝气吹脱法分别处理致嗅物质土臭素和二甲基异冰片浓度均为25ng/L的水体时，在气水比为3的条件下，距曝气柱I底部以上的1cm和30cm处的第二取样口 4和第一取样口 3，土臭素的去除率分别为20.82%和9.55% ;在气水比为3的条件下，距曝气柱I底部以上的1cm和30cm处的第二取样口 4和第一取样口 3，二甲基异冰片的去除率分别为7.67%和9.76%。
[0043]2、本发明在采用曝气吹脱法分别处理致嗅物质土臭素和二甲基异冰片浓度均为50ng/L的水体时，在气水比为3的条件下，距曝气柱I底部以上的1cm和30cm处的第二取样口 4和第一取样口 3，土臭素的去除率分别为17.72%和15.63% ;在气水比为3的条件下，距曝气柱I底部以上的1cm和30cm处的第二取样口 4和第一取样口 3，二甲基异冰片的去除率分别为6.28%和14.47%。
[0044]3、本发明在采用曝气吹脱法分别处理致嗅物质土臭素和二甲基异冰片浓度均为100ng/L的水体时，在气水比为3的条件下，距曝气柱I底部以上的1cm和30cm处的第二取样口 4和第一取样口 3，土臭素的去除率分别为11.96%和9.12%;在气水比为3的条件下，距曝气柱I底部以上的1cm和30cm处的第二取样口 4和第一取样口 3，二甲基异冰片的去除率分别为6.05%和3.86%。
[0045]4、本发明在采用曝气吹脱法处理土臭素和二甲基异冰片浓度分别为25ng/L、50ng/L、100ng/L的水时，在气水比分别为6、9、15、30、60时，土臭素和二甲基异冰片的去除效果分别如图2和图3所示。
[0046]从上述实验室配水试验结果可以看出，针对土臭素和二甲基异冰片浓度分别均为25ng/L、50ng/L、100ng/L的受致嗅物质污染的水体，当采用曝气吹脱法对其进行处理时，仅当原水中二甲基异冰片浓度未25ng/L时，处理后水中二甲基异冰片残余浓度保持在12ng/L左右；其余处理后水中致嗅物质的残余浓度均随气水比的增加而降低。根据实际工程中经济适宜的气水比30，采用单纯曝气吹脱去除水中致嗅物质时，原水中土臭素和二甲基异冰片浓度分别不宜高于40ng/L和20ng/L ;当原水中土臭素和二甲基异冰片浓度分别高于40ng/L和20ng/L时，应采取曝气吹脱和其他嗅味控制措施相配合，以确保出水水质达标。
[0047]5、本发明应对饮用水突发致嗅物质污染的曝气吹脱系统和方法，在实际水处理工程中的实施步骤如下
[0048]本发明适用于水源水体内部和水厂内部等不同类型的应用场合，针对不同类型的应用场合应采取不同的实施方式。
[0049]I)针对水源水体内部实施方式:
[0050]针对水源水体内部，饮用水突发致嗅物质污染时的曝气吹脱系统和方法实施方式为:曝气装置应在取水口前方。根据水源水体内部环境条件，在取水口两边设置围栏14，弓丨导水流从围栏14构成的进水口通过流入取水口，于进水口处设置曝气装置。一般可直接距离水源水体底部一定高度处铺设高效曝气装置，具体高度以2m为宜，以免引起水底沉积物上浮影响水质，并通过密封软管13将曝气装置与岸上鼓风机11相连，且密封软管13与设置在围栏14中的曝气软管12相连；实际实施中应根据相应物质的吹脱特性，合理调节曝气流量，有效去除致嗅物质，保障饮用水源水质安全。
[0051]2)针对水厂内部实施方式:
[0052]针对水厂内部，饮用水突发致嗅物质污染时的曝气吹脱系统和方法实施方式为:曝气装置可设置于水厂混合池或清水池。
[0053]方案一:根据水厂内部环境，可在水厂混合池设置曝气装置，一般可直接在距离混合池底部适当高度处铺设高效曝气装置，具体高度以0.2m为宜，以便于曝气装置的安装与维护更新，其中，水厂混合池内通过若干支墩15安装曝气软管12，曝气软管12通过密封软管13将曝气装置与岸上鼓风机11相连；实际实施中应根据相应物质的物理化学特性，合理调节曝气流量，有效去除致嗅物质。
[0054]方案二:根据水厂内部环境，亦可在水厂清水池进水口处设置曝气装置。一般可直接在距离清水池底部0.2m高度处铺设高效曝气装置，其中，水厂混合池内通过若干支墩15安装曝气软管12，曝气软管12通过密封软管13将曝气装置与岸上鼓风机11相连；实际实施中应根据相应物质的物理化学特性，合理调节曝气流量，有效去除致嗅物质。
【权利要求】
1.应对饮用水突发致嗅物质污染的曝气吹脱系统，其特征在于，包括用于模拟水体的曝气柱(1)，曝气柱(I)的底部设置底部支座￠)，曝气柱(I)的侧壁上从下至上依次设置出水口(5)和若干取样口，曝气柱(I)内设置有曝气头(2)，且曝气头(2)布置在底部支座(6)上，曝气头(2)通过曝气吹脱软管(8)与设置在水体外的空气泵(7)相连。
2.根据权利要求1所述的应对饮用水突发致嗅物质污染的曝气吹脱系统，其特征在于，曝气头⑵的微气孔直径为Imm?3mm,其铺设位置距水面高度为40cm。
3.根据权利要求1所述的应对饮用水突发致嗅物质污染的曝气吹脱系统，其特征在于，曝气柱(I)的侧壁上从下至上设置有第一出水口(3)和第二出水口(4)，其中，第一出水口(3)距离曝气柱(I)底部30cm处，第二出水口(4)距离曝气柱(I)底部1cm处。
4.应对饮用水突发致嗅物质污染的曝气吹脱方法，其特征在于，包括以下步骤: 当水体突发致嗅物质污染时，构建一个曝气吹脱系统: 先在水体外安装一个空气泵(7)，以气体流量计测定曝气量，单位为L/min ； 然后在水体底部安装一个底部支座(6)和设置在底部支座(6)上的曝气柱(1)，曝气柱(I)的侧壁上从下至上依次设置出水口(5)和若干取样口，并在曝气柱(I)内设置一个曝气头(2)，且曝气头(2)布置在底部支座(6)上，曝气头(2)通过曝气吹脱软管(8)与设置在水源外的空气泵(7)相连； 在空气泵(7)插入电源启动后，通过调整曝气头(2)的出气流量，对突发致嗅类物质的水源进行曝气吹脱处理，其中，致嗅类物质包括土臭素、二甲基异冰片、乙硫醇以及二甲基三硫醚，根据致嗅类物质在水源中的浓度和国家生活饮用水卫生规范的对应限值，实时调整水体中所需要的气水比。
5.根据权利要求4所述的应对饮用水突发致嗅物质污染的曝气吹脱方法，其特征在于，水源中土臭素和二甲基异冰片浓度分别不高过40ng/L和20ng/L的场合，即水源水中土臭素和二甲基异冰片浓度超标倍数分别不超过3倍和I倍的场合，所采用的气水比为30。
6.根据权利要求4所述的应对饮用水突发致嗅物质污染的曝气吹脱方法，其特征在于，曝气柱(I)的侧壁上从下至上设置有第一出水口(3)和第二出水口(4)，其中，第一出水口(3)距离曝气柱(I)底部30cm处，第二出水口(4)距离曝气柱(I)底部1cm处。
【文档编号】C02F1/20GK104310516SQ201410591530
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月28日 优先权日:2014年10月28日
【发明者】孙昕, 曾宁, 徐彬铭 申请人:西安建筑科技大学