一种去除水中三卤甲烷的装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种去除水中三卤甲烷的装置及方法。
【背景技术】
[0002] 传统给水厂采用常规水处理工艺，其步骤为"混凝-沉淀-过滤-消毒"。其中消毒工 艺是传统给水厂工艺流程的最后一步，是保证出厂水水质生物安全性的最关键环节。但现 有的消毒工艺中，还不能克服产生消毒副产物的问题，因为消毒副产物具有"三致性"，作用 于人体易致癌、致畸和致突变。加大消毒力度、确保灭杀致病微生物的同时，也加大了消毒 副产物的量，导致出厂水化学安全性的风险增加。所以消毒副产物一直是给水处理工艺的 重点研究方向。三卤甲烷是被发现最早、最广为人们所熟知、在饮用水中分布的最广泛的一 种消毒副产物。三卤甲烷包括氯仿、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷和溴仿，其中以氯仿的出 现频率及浓度为最高。在毒理学上，三卤甲烷具有一定的致病性，长时间接触会产生眼睛、 表层皮肤以及呼吸系统的病症，此外三卤甲烷还具有一定的致癌风险。当给水厂原水中有 机物浓度较高并采用液氯对水进行消毒时，出厂水存在三卤甲烷消毒副产物超标的风险。 专利201510282028.3公开了一种利用UV/H2〇2去除饮用水中三卤甲烷的水处理方法，该方法 虽然对三卤甲烷较好的去除效果，但对于给水厂应用环境下布设紫外设备并且投加双氧水 药剂，处理成本极高，且存在双氧水残留的问题，实际上是难以实施的。专利 201010523355.0公开了一种饮用水突发卤代烷烃类有机物污染时的曝气吹脱方法，其特征 是该方法是在水中铺设鼓风曝气系统，通过曝气实现挥发性卤代烷烃类有机污染物的去 除。此类方法存在以下问题：系统比较复杂，需要设置鼓风机设备，布设微孔曝气管路施工 周期长，不适合基本封闭且对停水时间要求短的清水池中布设，成本较高，灵活性差。在清 水池中一旦布设方式不当，不能较好地控制曝气量，清水池中的氯气过快被吹脱出来，难以 实现清水池超标三卤甲烷的应急处理。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种去除水中三卤甲烷的装置，该 装置通过曝气吹脱法去除水中三卤甲烷，安装时不需铺设管道，且该装置通过自控系统调 节充气电机的频率，高效曝气吹脱水中超标的三卤甲烷；同时该装置将吹脱出来的氯气等 消毒剂重新吸入水中再次曝气，达到平衡，保证水中保留足够的游离余氯。
[0004] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:一种去除水中三卤甲烷的装置，包括 若干台曝气设备、启动设备、检测设备和自控系统；
[0005] 所述每一台曝气设备包括:遮雨帽、充气机、浮筒、密封筒和射流器;所述遮雨帽盖 设在充气机的上方;所述浮筒分别安装在充气机的左右两侧;所述密封筒和充气机的下端 相连接;所述射流器安装在密封筒的下端；
[0006] 所述启动设备包括充气电机和射流器电机;所述充气电机与充气机相连接;所述 射流器电机与射流器相连接；
[0007] 所述检测设备包括:流量计、温度传感器、余氯检测仪和三齒甲烷检测仪；
[0008] 所述自控系统包括PLC控制器和变频器；
[0009] 所述PLC控制器的第一信号输入端和流量计的信号输出端相连接；
[0010] 所述PLC控制器的第二信号输入端和温度传感器的信号输出端相连接;所述PLC控 制器的第三信号输入端和余氯检测仪的信号输出端相连接;所述PLC控制器的第四信号输 入端和三卤甲烷检测仪的信号输出端相连接;所述PLC控制器的第一信号输出端与变频器 的信号输入端相连接;所述变频器的信号输出端与充气电机的信号输入端相连接;所述PLC 控制器的第二信号输出端与射流器电机的信号输入端相连接。
[0011] 作为本发明的一种优选的方案:所述充气电机的转速为500~3000r/min。
[0012] 作为本发明的一种优选的方案:所述充气机的充气量为10~1000m3/h。
[0013] 作为本发明的一种优选的方案:所述充气机的充气水深为2~6m。
[0014]作为本发明的一种优选的方案:所述射流器电机的转速为500~1500r/min;所述 经射流器电机切割后释放的微气泡直径为0.2~2_。
[0015] 本发明的另一个目的在于提供一种去除水中三卤甲烷的方法，该方法通过在清水 池中布设去除水中三卤甲烷的装置，通过PLC控制器智能化调节充气电机频率，达到高效去 除清水池中的三卤甲烷的效果。
[0016] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0017] 一种去除水中三卤甲烷的方法，采用如上所述的去除水中三卤甲烷的装置，包括 以下步骤：
[0018] 1)将若干台曝气设备垂直漂浮均匀布设在清水池廊道的中段或后端；
[0019]曝气设备用伸缩的缆绳固定在清水池廊道，曝气设备漂浮于水面，随着清水池的 水位变化而调整；
[0020] 2)在PLC控制器上分别设定三卤甲烷和余氯的浓度限值；
[0021] 3)将检测设备安装在清水池的出水口；
[0022] 4)启动检测设备，检测设备将检测数据传到PLC控制器；
[0023] 5)当清水池中三卤甲烷的浓度高于限值时，PLC控制器驱动变频器和射流器电机； 变频器驱动充气电机运作；
[0024] 6)所述三卤甲烷检测仪检测到三卤甲烷的浓度在限值范围内时，PLC控制器控制 使充气电机的频率降低5~10Hz;
[0025] 7)所述三卤甲烷检测仪检测到三卤甲烷的浓度超出限值时，PLC控制器控制使充 气电机的频率提高5~10Hz;
[0026]8)重复步骤6)-7)，当充气电机的频率降低到0时，充气电机停止运作;所述充气电 机的最高频率为50Hz;
[0027] 9)余氯检测仪检测到水中余氯低于限值时，PLC控制器发出警报，向水中加大投氯 量，余氯浓度达到浓度限值后解除警报。
[0028] 作为本发明的一种优选的方案，步骤1)中，所述曝气设备按气水比为5~10:1设 置；
[0029] 气水比为:充气总量Q%/最大供水流量Q7>ax，根据已测清水池的最大供水流量，可 得出充气总量，在每一台曝气设备的充气量是已知的情况下，可以通过气水比得出曝气设 备的数量。
[0030] 作为本发明的一种优选的方案，步骤1)中，每一台曝气设备之间的布设距离为L，L 2 3m;距离过近，曝气有效作用范围会重叠，从而把水中的游离卤气吹脱出来，消毒效果减 弱。
[0031] 作为本发明的一种优选的方案，步骤5)中，所述充气电机启动时的频率按以下公 式计算：
[0033] 其中k为系数，k与水温T相关，当15°C时，k取值为1，当T>15°C时，k取值为0.5~ 〇. 8;Q*为清水池供水流量;ft^ax为清水池供水最大流量;C为三卤甲烷的检测浓度;C标为输 入PLC控制器的三卤甲烷的浓度限值;为50Hz。
[0034]作为本发明的一种优选的方案，步骤6)和7)中，所述充气电机的频率间隔1~2h调 整一次;间隔的时间和清水池水力停留时间一致。
[0035]本发明的有益效果在于：
[0036] 1、本发明所述的去除水中三卤甲烷的装置安装时不需在清水池中铺设曝气管路 以及额外设置鼓风机房，通过直接在水厂清水池中布设曝气设备，用伸缩的缆绳固定，漂浮 于清水池水面上，并随着清水池水位变化上下移动，施工简单快速，不影响清水池运行，尤 其适合突发污染时的应急处理；
[0037] 2、本发明通过充气机和射流器的组合，充气量大，所产生的气泡微小，曝气效果 好，反应时间短，无需添加化学物质，全自动化运行，操作简单，综合处理成本较低；
[0038] 3、本发明中设有检测设备，可同时检测水温、供水流量、清水池出水游离性余氯和 水中三卤甲烷各种物质浓度的情况，以便及时控制设备运行；
[0039] 4、本发明通过自控系统调节充气电机的转速，控制曝气机曝气量，智能化高效去 除清水池中的三卤甲烷，同时大大地降低了能耗；
[0040] 5、本发明所述的曝气设备采用一体化设计，能够把吹脱出来的氯气等消毒剂吸入 水中再次曝气，避免了清水池中加入的氯气等消毒剂被大量吹脱出来，保证清水池水中具 有足够的游离余氯，达到平衡状态，使出厂水符合安全标准。
[0041] 发明附图：
[0042] 图1为本发明的去除水中三卤甲烷的曝气设备结构示意图；
[0043] 图2为本发明在清水池的布设示意图；
[0044] 图3本发明的电路结构示意图。
[0045] 其中，1、曝气设备；11、遮雨帽；12、充气机；13、浮筒；14、密封筒；15、射流器;2、启 动设备;21、充气电机;22、射流器电机;3、检测设备;31、流量计;3 2、温度传感器;33、余氯检 测仪;34、三卤甲烷检测仪;4、自控系统;41、PLC控制器;42、变频器。
【具体实施方式】
[0046] 下面，结合【具体实施方式】，对本发明做进一步描述：
[0047]具体实施例：
[0048] 实施例1
[0049]参照图1并结合图2,本实施例公开了一种去除水中三卤甲烷的装置，包括若干台 曝气设备1、启动设备2、检测设备3和自控系统4;
[0050] 所述每一台曝气设备1包括:遮雨帽11、充气机12、浮筒13、密封筒14和射流器15; 所述遮雨帽11盖设在充气机12的上