基于消毒工艺优化及副产物控制的优质水生产系统的制作方法

本实用新型涉及市政供水处理技术领域，具体涉及到深度处理组合工艺的优质水厂的消毒工艺优化及副产物控制技术领域。

背景技术：

随着城市建设的发展，人们生活水平的提高，用户对自来水的水质要求更加严格，这给传统的自来水厂造成了极大的压力，由于管路输送等多方面的原因，有些用户在用水终端区域还加装过滤器对自来水进行进一步的处理，但是由于过滤器质量参差不齐、使用维护规范各异，无法完全做到保障用水的水质安全，而传统水处理方式也无法达到人们对高品质水的需要。传统的中小水厂自来水处理系统中，其一般由取水系统、絮凝、沉淀、石英砂过滤、清水池、送水系统等组成，经管网向用户供水。采用传统工艺及复合二氧化氯消毒的水厂，普遍存在消毒副产物超标的风险，主要存在如下不足：

1、出水余二氧化氯波动较大

主要原因：①、控制模式不准确，比如：采用“一对二”投加方式，药液分配不均；②、控制信号不准确；③设备计量不准确等等。

2、混合液投加影响高品质水质

没有气液分离，将残液一起投加到出水，导致消毒副产物较高，影响出厂水的品质。

3、发生器的反应釜为单级，常温，原材料转化不完全

二氧化氯纯度不高，也可导致消毒副产物氯酸盐、亚氯酸盐含量较高。

4、日常运行较繁琐，管理要求高

原材料属于危化品或易制毒品，有些需到公安机关登记备案；原材料需厂里人员配制；对运行人员技能水平及管理能力要求高。

针对以上情况，寻求一个新的自来水厂处理工艺系统，代替传统的自来水终端处理工艺，控制消毒副产物，提供高品质的出厂水，使之达到要求，成为必要。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了解决现有技术之不足如：自来水厂二氧化氯消毒出水中的副产物风险、二氧化氯设备运行维护等问题，而提供一种充分保障饮用水的水质安全、适用于传统工艺或深度处理工艺的中小自来水厂的改、扩建工艺完善、可有效降低成本的中小水厂水处理改造系统方案。

本实用新型是采用如下技术解决方案来实现上述目的：

一种基于消毒工艺优化及副产物控制的优质水生产系统，包括连接自来水管路的清水池、恒压变频供水装置及连接用户的管网，系统中还设有高纯二氧化氯投加发生器，其特征在于，所述高纯二氧化氯投加发生器连接到进入清水池之前的自来水管路中和清水池、恒压变频供水装置之间的管路中，且在进入清水池之前的自来水管路还依次加装有颗粒活性炭滤罐及超滤膜池。

作为上述方案的进一步说明，所述发生器采用两级双温反应器，采用蔗糖法现场制备二氧化氯，原材料为复合氯酸钠和复合硫酸氢钠，气液分离。

进一步地，所述二氧化氯投加发生器还连接有控制装置，在超滤膜总产水管路中设置电磁流量计，通过该电磁流量计的信号前馈控制二氧化氯投加发生器的原材料加入量，从而控制二氧化氯的投入量；并且在出厂水管路中设置有余二氧化氯监测装置，该监测装置与控制装置电连接，控制装置通过余二氧化氯监测装置监测的水中余二氧化氯含量来起到报警或反馈控制二氧化氯投加发生器的加入量。

进一步地，所述恒压变频供水装置由若干管路上的压力传感器、进水阀、送水泵和出水阀依次连接构成。

进一步地，所述恒压变频供水装置出水管路与颗粒活性炭滤罐、超滤膜池之间的管路之间还接有循环回水管路。

本实用新型采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：

采用上述结构的本实用新型通过活性炭-膜深度预处理、二氧化氯发生器优选与管理等，控制消毒副产物风险，建立活性炭-膜+高纯二氧化氯消毒的优质饮用水示范工程：

(1)二氧化氯发生器优选管理与投量控制技术：通过优选二氧化氯发生器，结合膜总产水量和出厂水的余二氧化氯量，合理控制二氧化氯投加量，消毒成本大幅降低，建设优质饮用水示范工程。

(2)饮用水深度处理技术：通过颗粒活性炭滤罐吸附和超滤膜过滤，进一步去除有机污染物及微生物，减少后续消毒工艺中二氧化氯的消耗，降低副产物的生成。

实际处理效果(水质达标、污染物去除率及年污染负荷削减情况)：示范工程水厂及其供水范围内龙头水水质稳定达到《生活饮用水卫生标准》(gb5749-2006)，其中，二氧化氯消毒副产物亚氯酸盐＜0.3mg/l，氯酸盐＜0.15mg/l。

(3)本实用新型设置多个二氧化氯投加点，其可以根据需要选择，适应范围广，投放更为均匀，且可以自动控制二氧化氯投加量，更为安全。

附图说明

图1为现有技术系统流程示意图；

图2为本实用新型系统流程示意图；

图3为现有投加系统部分管路结构示意图；

图4为本实用新型投加系统管路部分示意图。

附图标记说明：1、自来水进水管路2、清水池3、恒压变频供水装置31(31’)、进水阀32、送水泵33、出水阀4、二氧化氯投加点4’、二氧化氯投加点。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本实用新型的具体保护范围。

此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本实用新型描述中，“至少”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除另有明确规定和限定，如有术语“组装”、“相连”、“连接”术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本实用新型中的具体含义。

在实用新型中，除非另有规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅是表示第一特征水平高度高于第二特征的高度。第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

下面参照附图说明本实用新型的具体实施方式。

如图2、图4所示，本实用新型的基于消毒工艺优化及副产物控制的优质水生产系统，包括连接自来水管路1的清水池2、恒压变频供水装置3及连接用户的管网，系统中还设有二氧化氯投加发生器4(4’)，所述二氧化氯投加发生器4连接到进入清水池之前的自来水管路中和清水池2、恒压变频供水装置3之间的管路中，共设置有多个投放点，且在进入清水池2之前的自来水管路还依次加装有颗粒活性炭滤罐及超滤膜池(图中未示)。所述恒压变频供水装置3由若干管路上的压力传感器、进水阀31、送水泵32和出水阀33依次连接构成，所述恒压变频供水装置3出水管路与颗粒活性炭滤罐、超滤膜池之间的管路之间还接有循环回水管路，本实施例，清水池为2个，恒压变频供水装置3管路有4条。

本实用新型的发生器采用两级双温反应器，采用蔗糖法现场制备二氧化氯，原材料为复合氯酸钠和复合硫酸氢钠，并设置有气液分离装置。所述二氧化氯投加发生器还连接有控制装置，在超滤膜总产水管路中设置电磁流量计，通过该电磁流量计的信号前馈控制二氧化氯投加发生器的原材料加入量，从而控制二氧化氯的投入量；并且在出厂水管路中设置有余二氧化氯监测装置，该监测装置与控制装置电连接，控制装置通过余二氧化氯监测装置监测的水中余二氧化氯含量来起到报警或反馈控制二氧化氯投加发生器的加入量，本实施例中，余二氧化氯监测装置及控制装置由于现有技术中已有运用，如2015年9月05日在网上https://wenku.baidu.com/view/d384c9b97375a417876f8f43.html发表的《城市供水管网水质水量在线监测系统的建设与应用》即公开了余二氧化氯监测装置及控制装置，申请人在此不作详述。

以下对本实用新型的改进点作进一步说明，本实用新型的投加系统提升改造包括:

(1)、将“一对二”投加改为“一对一”，出厂水二氧化氯稳定(0.15～0.25mg/l)，且保证足够的消毒接触时间，同时，由于增加了投加点，在清水池之前即可进行投加，二氧化氯投放均匀，不仅如此，多个投加点还可以根据需要增加或关闭其中一个或二个投放点，从而也可以适应自来水较大范围的变化状态。

(2)发生器优化更新：设置气液分离装置，确保高品质出水，气液分离装置可选用石家庄瑞辉公司生产气液分离装置；

出厂水消毒副产物降低明显，氯酸盐(0.02-0.13mg/l)，亚氯酸盐(0.13-0.25mg/l)，低于0.3mg/l。消毒效果改善，出水菌落总数绝大部分未检出。

(3)发生器优化更新：发生器采用两级双温反应器，提高转化率

经检测原料转化率达到95％或以上，二氧化氯纯度达到98％或以上。

(4)优化作业流程、提升管理水平

投加系统提升改造:落实安全管理制度，实行双人收发、双人记账、双人双锁、双人运输、双人使用的“5双管理”，完善作业指导书。

本实用新型的发生器优化更新还在于：免配药，原材料为复合氯酸钠、复合硫酸氢钠，无需报备；残液分离，管理简单。由于针对蔗糖法现场制备二氧化氯属于现有技术，之前的专利申请文件也公开，如专利名称为一种基于制糖工艺的高纯度二氧化氯制备方法的专利申请，申请人在此不作说明。

(5)二氧化氯发生器优选

①可选用多级反应器，逐级升温，确保原材料充分反应，提高转化率；双级双温反应器可以采用四川齐力绿源水处理科技有限公司生产的相应产品，可以市购，其之前的专利文件也有公开，如专利号为201420410384、名称为一种二氧化氯发生器用双温反应器的专利申请即公开了这种结构。

②采用耐腐蚀、灵敏度高的流量计和计量泵，保证投加量精准；

③配备气液分离装置，设置在投加系统与水管路之间，未完全转化的原料不进入水体；

④设残液收集装置。

本实用新型的实际运行经济成本指标

在改造前，二氧化氯的原材料成本比较高，亚氯酸钠30元/kg，盐酸4元/kg；改造后两种原材料复合氯酸钠、复合硫酸氢钠2.3元/kg。出厂水厂消毒药剂成本由0.0256元/吨降至0.0067元/吨，降幅达74％。

社会效益分析，本实用新型有效控制了消毒副产物，显著改善出厂水余二氧化氯的稳定性，进一步提高了饮用水的品质，为解决类似二氧化氯消毒的中小水厂问题提供了技术支撑，具有良好的示范作用。

本实用新型改造工程的示范规模为1.5万m³/d，直接受益人口达到2.5万人。

结果表明：实例中实际改造运行的水厂活性炭-膜+高纯二氧化氯消毒的优质饮用水技术示范工程水厂及其供水范围内龙头水水质稳定达到国家标准《生活饮用水卫生标准》(gb5749-2006)的水质要求，且其中二氧化氯消毒副产物亚氯酸盐<0.3mg/l，氯酸盐<0.15mg/l。

示范工程中应用活性炭-超滤膜过滤深度水处理技术、二氧化氯消毒副产物控制技术，有效控制了消毒副产物，亚氯酸盐<0.3mg/l，氯酸盐<0.15mg/l，解决了消毒副产物存在超标风险的安全性问题，出厂水稳定达到了《生活饮用水卫生标准》(gb5749-2006)的要求显著改善出厂水水质安全性，进一步提高了饮用水的安全保障水平，为同类型水厂改造提供了示范和借鉴，具有良好的推广应用前景。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。