专利名称：一种微污染水源水的净化装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种水处理装置，特别是一种以活性炭为载体的生物反应器与膜组件相结合的净化微污染水源水的装置。适用于常温及低温下微污染水源水净化及中小型的饮用水处理站等。
背景技术：
传统微污染水源水的净化方法，主要是采取物理处理或化学处理的方法，其中要经过混凝-沉淀-过滤-消毒等四步工艺。但是，随着水源污染的日益严重，有机污染物种类和数量的增多，许多研究表明，仅仅依靠上述传统的工艺，已经不能有效解决降低污染物中有机物浓度，尤其是溶解性有机物浓度的问题，传统工艺中去除氨氮的能力也呈一种下降趋势，甚至在加氯消毒后，还会导致大量“三致”物质的产生，严重影响净化效果。针对传统工艺的弊端，目前较多的研究方法是在传统微污染水源水物理处理工艺之前增加生物预处理工艺，包括生物滤池、生物接触氧化、生物转盘等，但其高锰酸钾指数的去除效率不高，尤其是在北方的低温条件下，其去除率更低，因此，仍不能有效地解决微污染水源水的净化问题。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对上述微污染水源水净化技术存在的问题，提供一种以活性炭为载体的生物反应器与膜组件相结合的净化微污染水源水的装置。该装置可有效降低水中有机污染物的含量，同时具有操作简单、占地面积小和成本较低等优点。
为达到此目的所采取的技术方案是一种微污染水源水的净化装置，包括生物反应器1、曝气管4、进水泵7、高位水箱8、曝气泵9、离心泵10、压力表11、气体流量计12、液体流量计13、14和集水管6，生物反应器1内填充有附着了微生物的活性炭，还包括隔板2和膜组件3。隔板2固定在生物反应器1的内部，并将其分隔成不同的循环区；膜组件3为中空纤维帘式结构，其纤维壁上致密设有孔洞，膜组件3的两侧边分别与集水管6相通，集水管6和膜组件3设置在生物反应器1的内部，与生物反应器1构成一体式。曝气管4设置在生物反应器1的底部，并通过安装有气体流量计12的气管与曝气泵9相接。一进水管连接液体流量计13和高位水箱8后与进水泵7相连。集水管6在连接压力表11和液体流量计14后与离心泵10相接。
膜组件3与隔板2平行设置或膜组件3垂直设置于二块隔板2的中间。
隔板2固定在生物反应器1的内部，并将其分隔成不同的循环区。一斜板5固定在隔板2的下部，膜组件3为中空纤维管式结构，其纤维壁上致密设有孔洞，膜组件3的两端分别与集水管6相通，集水管6和膜组件3设置在生物反应器1的外部，与生物反应器1构成分体式。曝气管4设置在生物反应器1的底部，并通过安装有气体流量计12的气管与曝气泵9相接。一进水管连接液体流量计13和高位水箱8后与进水泵7相连。集水管6在连接压力表11和液体流量计14后与离心泵10相接，进水泵15连通集水管6和生物反应器1。
在上述方案中通过曝气管曝气使生物活性炭循环。通过生物活性炭吸附降解和膜分离的共同作用，达到净化微污染水源水的目的。
与现有技术相比本实用新型的优点是1、去除效果好以活性炭为载体的生物反应器与膜组件相结合的工艺充分结合了生物降解、活性炭吸附、膜过滤分离三者的互补作用，水净化效率高，出水水质稳定。对于天然地表微污染水源水的净化试验表明，进水有机污染物去除率能达到65％左右，出水的高锰酸钾指数可达到饮用水水质标准。低温下(＜5℃)净化水库水，在原水高锰酸钾指数为5mg/l左右的情况下，对有机污染物的去除效果仍可达到50％左右。
2、占地小传统的微污染水源水净化工艺需要建设大规模的构筑物，占地面积大，这些工艺在土地紧张的城市和郊区具有明显的局限性。活性炭为载体的生物反应器与膜组件相结合的净化微污染水源水的装置积相对较小，节约占地面积，在小型饮用水处理站和微污染水源水净化中适用性强。
3、结构简单，操作方便本实用新型结构简单，加工安装方便，操作可实现自动化。
4、经济可行一般的膜生物反应器的动力消耗主要是曝气，本实用新型曝气量低于传统的膜生物反应器，经济性上占优势；且该工艺的停留时间与一般的膜生物反应器相比短，处理水量大。
图1为本实用新型实施例1结构示意图。
图2为本实用新型实施例1中生物反应器结构示意俯视图。
图3为本实用新型实施例2结构示意图。
图4为本实用新型实施例2中生物反应器结构示意俯视图。
图5为本实用新型实施例3结构示意图。
图6为本实用新型实施例3中生物反应器结构示意俯视图。
图7为本实用新型实施例3中集水管和膜组件结构示意俯视图。
标号说明如下1、生物反应器2、隔板 3、膜组件4、曝气管5、倾斜板6、集水管7、15、进水泵8、高位水箱 9、曝气泵
10、离心泵 11、压力表12、气体流量计13、14、液体流量计具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
作进一步详细地描述。
实施例1如图1、图2所示的一种微污染水源水的净化装置，包括生物反应器1、曝气管4、进水泵7、高位水箱8、曝气泵9、离心泵10、压力表11、气体流量计12、液体流量计13、14和集水管6，生物反应器1内填充有附着了微生物的粉末炭状活性炭，活性炭的浓度为2～30g/L。还包括隔板2和膜组件3，隔板2固定在生物反应器1内部的中间位置，并将其分隔成二个容积相等的循环区。固定于隔板2一侧的膜组件3为中空纤维帘式结构的微滤膜，其纤维壁上致密设有为0.16～0.2微米的孔洞，膜组件3的两侧边分别与集水管6相通，集水管6和膜组件3设置在生物反应器1的内部，与生物反应器1构成一体式。曝气管4从底部向生物反应器1内曝气，使生物反应器1内的气水比为20～30∶1，曝气管4的一端通过安装有气体流量计12的气管与曝气泵9相接。一进水管连接液体流量计13和高位水箱8后与进水泵7相连，并向生物反应器1进水。集水管6在连接压力表11和液体流量计14后与离心泵10相接。
通过气体的提升作用，水流从隔板2的一侧向上流动，行至顶部，空气逸出，水流在重力作用下进入隔板2的另一侧，行至底部，由于气体的抽吸作用，又进入膜组件3的一侧，于是水就循环起来，随水流循环的还有附着了微生物的粉末活性炭。微污染水源水在此经过生物活性炭吸附降解后，由离心泵10抽吸造成负压，以压力表11来监测压力的大小，通过帘式膜组件3过滤后由集水管6出水，以液体流量计13、14监测进水和出水流量，水力停留在生物反应器1内的时间为0.7～1.8小时。采用该工艺净化天然地表水，原水的高锰酸钾指数为5mg/L左右，净化后高锰酸钾指数降到2mg/L以下，达到饮用水水质标准，在低温下运行仍能达到60％左右的有机物去除率。
实施例2如图3、图4所示，生物反应器1内部由两块隔板2分成三个循环区，膜组件3垂直设置于二块隔板2的中间，膜组件3为中空纤维帘式结构的微滤膜。生物反应器1通过进水泵7、液体流量计13、14和高位水箱8进水。膜组件3的正下方设有曝气管4，在气体流量计12的监测下由曝气泵9和曝气，通过气体的提升作用，水流从中间循环区向上流动，行至顶部，空气逸出，水流在重力作用下进入两隔板2的边侧，行至底部，由于气体的抽吸作用，又进入生物反应器的中部，于是水就循环起来，随水流循环的还有附着了微生物的粉末活性炭。微污染水源水在此经过生物处理后，由离心泵10抽吸造成负压，用压力表11来监测压力的大小，通过帘式膜组件3过滤后由集水管6出水，以液体流量计13、14监测进水出水流量。经该工艺净化后，原水的高锰酸钾指数由5mg/L左右降到2mg/L以下，达到饮用水水质标准，在低温下运行仍能达到65％左右的有机物去除率。该结构由于通过隔板2把生物反应器分成三个循环区，更加有利于水的循环，且曝气管4在帘式膜组件3的正下方设置，曝气作用冲刷帘式膜组件更加均匀，使膜组件的抗污染能力增强。
实施例3如图5、图6、图7所示，生物反应器1内部由三块隔板2分成四个循环区，生物反应器1内填充有附着了微生物的颗粒状活性炭，其粒度为10～20目。膜组件3为中空纤维管式结构的超滤膜，其纤维壁上致密设有孔径为0.1～0.15微米的孔洞，膜组件3的两端分别与集水管6相通，集水管6和膜组件3设置在生物反应器1的外部，并与生物反应器1构成分体式。生物反应器1中间的底部设有曝气管4，在气体流量计12的监测下由曝气泵9曝气，通过气体的提升作用，水流和附着了生物的颗粒炭开始在循环区A内循环，在隔板下设有两块与水平成30度的倾斜板5，保证颗粒炭的正常循环，而不会形成死角堆积。水流在循环的同时，经澄清区B澄清出水。由离心泵10抽吸造成负压，用压力表11来监测压力的大小，通过帘式膜组件3过滤后由集水管6出水，以液体流量计13、14监测进水出水流量。仍然含有一定污染浓度的原水由进水泵15返回生物反应器1继续处理。该工艺较一体式装置有清洗方便的优点，但是增加了动力消耗。水库水经该工艺净化后，原水的高锰酸钾指数由5mg/L左右降到2mg/L以下，达到饮用水水质标准，在低温下运行仍能达到68％左右的有机物去除率。
本实用新型的工作原理是由微滤膜或超滤膜构成的膜组件的过滤作用可以有效去除水中的悬浮物、胶体和细菌，也可以对生物活性炭起到截留作用，延长污泥龄。活性炭比表面积大，对污染物的吸附能力强，生物以活性炭为生长载体，一方面通过生物降解作用去除水中污染物，同时生物对活性炭起到再生的作用。反应器内部由隔板隔开，底部设有曝气管，通过空气的提升作用，水流向上流动，行至顶部，空气逸出，水流在重力作用下进入隔板另一侧，行至底部，由于气体的抽吸作用返回曝气区，于是水就循环起来，随水流循环的还有附着了微生物的活性炭。
权利要求1.一种微污染水源水的净化装置，包括生物反应器(1)、曝气管(4)、进水泵(7)、高位水箱(8)、曝气泵(9)、离心泵(10)、压力表(11)、气体流量计(12)、液体流量计(13、14)和集水管(6)，生物反应器(1)内填充有附着了微生物的活性炭，其特征在于还包括隔板(2)和膜组件(3)，隔板(2)固定在生物反应器(1)的内部，并将其分隔成不同的循环区；膜组件(3)为中空纤维帘式结构，其纤维壁上致密设有孔洞，膜组件(3)的两侧边分别与集水管(6)相通，集水管(6)和膜组件(3)设置在生物反应器(1)的内部，与生物反应器(1)构成一体式；曝气管(4)设置在生物反应器(1)的底部，并通过安装有气体流量计(12)的气管与曝气泵(9)相接；一进水管连接液体流量计(13)和高位水箱(8)后与进水泵(7)相连；集水管(6)在连接压力表(11)和液体流量计(14)后与离心泵(10)相接。
2.根据权利要求1所述的微污染水源水的净化装置，其特征在于所述的膜组件(3)与隔板(2)平行设置。
3.根据权利要求1所述的微污染水源水的净化装置，其特征在于所述的膜组件(3)垂直设置于二块隔板(2)的中间。
4.一种微污染水源水的净化装置，包括生物反应器(1)、曝气管(4)、进水泵(7、15)、高位水箱(8)、曝气泵(9)、离心泵(10)、压力表(11)、气体流量计(12)、液体流量计(13、14)和集水管(6)，生物反应器(1)内填充有附着了微生物的活性炭，其特征在于还包括隔板(2)、膜组件(3)和斜板(5)，隔板(2)固定在生物反应器(1)的内部，并将其分隔成不同的循环区；斜板(5)固定在隔板(2)的下部，膜组件(3)为中空纤维管式结构，其纤维壁上致密设有孔洞，膜组件(3)的两端分别与集水管(6)相通，集水管(6)和膜组件(3)设置在生物反应器(1)的外部，与生物反应器(1)构成分体式；曝气管(4)设置在生物反应器(1)的底部，并通过安装有气体流量计(12)的气管与曝气泵(9)相接；一进水管连接液体流量计(13)和高位水箱(8)后与进水泵(7)相连；集水管(6)在连接压力表(11)和液体流量计(14)后与离心泵(10)相接，进水泵(15)连通集水管(6)和生物反应器(1)。
5.根据权利要求1或4所述的微污染水源水的净化装置，其特征在于所述的活性炭为粉末炭或颗粒炭，其中颗粒炭的粒度为10～20目。
6.根据权利要求1或4所述的微污染水源水的净化装置，其特征在于所述的膜组件(3)是孔径为0.1～0.15微米的超滤膜或是孔径为0.16～0.2微米的微滤膜。
7.根据权利要求1或4所述的微污染水源水的净化装置，其特征在于所述的活性炭的浓度为2～30g/L。
8.根据权利要求1或4所述的微污染水源水的净化装置，其特征在于生物反应器(1)内的气水比为20～30∶1。
9.根据权利要求1或4所述的微污染水源水的净化装置，其特征在于生物反应器(1)内的水力停留时间为0.5～2小时。
专利摘要本实用新型涉及一种以活性炭为载体的生物反应器与膜组件相结合的净化微污染水源水的装置，由设有隔板和曝气管造成生物活性炭及水循环的反应器、内置式或外置式的膜组件组成。该实用新型充分结合了生物降解、活性炭的吸附、膜的分离三者的优势，综合处理微污染水源水中的有机污染物，达到净化水源水的目的。该装置具有净化效率高、占地面积小、结构简单、安装操作方便等优点，适用于微污染地表水源水净化及中小型的饮用水处理站。
文档编号C02F3/02GK2606742SQ0324238
公开日2004年3月17日 申请日期2003年3月26日 优先权日2003年3月26日
发明者刘红, 何韵华, 孔祥辉, 张山立 申请人:北京师范大学