一种去除饮用水中有机物的反应器和方法
【专利摘要】本发明公开了一种去除饮用水中有机物的反应器，包括储水灌、砂滤池，砂滤池从上至下依次设置滤料层、承托层、配水区和出水区，反应器还包括位于储水灌和砂滤池之间的臭氧接触系统，还包括位于砂滤池内的生物活性碳处理区，以及与生物活性碳处理区连接的反冲洗系统；本发明利于生物膜生长，充分发挥微生物的生物降解作用，实现了饮用水中有机物的去除，且本发明增设简单构筑物，易于应用于新水厂建设，其效果显著且运行管理方便。
【专利说明】一种去除饮用水中有机物的反应器和方法
【技术领域】
[0001]本发明属于饮用水净化领域，特别涉及一种利用臭氧氧化及生物膜去除饮用水中有机物的反应器，以及利用该反应器进行去除饮用水中有机物的方法。
【背景技术】
[0002]随着经济的发展，我国饮用水水源污染的日益加剧，主要受城镇工业废水、农村生活污水、生活垃圾、畜禽养殖废物随意排放及农药化肥面源污染等影响，污染物排放量逐年增加，多存在持续性或季节性的不同程度的有机物超标问题，且有加剧之势，严重威胁群众饮用水安全和生命健康，为我国待解决的重大社会问题。
[0003]由于居民环保意识的不断增强、生活水平的不断提高，饮用水水质标准要求亦将愈来愈高。最新饮用水标准(GB5749-2006)于2012年强制执行，意味着对饮用水处理工艺的要求愈加严格。常规的絮凝、沉淀、过滤、消毒净水工艺已难以满足水质不断提高的要求，对有机物去除能力已不能满足新的水质标准。出水中的有机物一方面消耗氯消毒剂，大大增加了需氯量，使水产生臭味，并增加了消毒副产物生成量及致突性，对人体有毒害作用，而且将造成水质恶化与管网腐蚀。
[0004]应用于饮用水中除有机物的方法总的来说还是可以分为物理法、物理化学法和生物处理三大类。其中，物理法有膜处理法、吸附法、全蒸发法，物理化学法有离子交换法、混凝沉淀法，生物处理法有生物膜法，就是利用微生物的代谢作用去除有机物的方法。目前，采用其中几种方法进行组合使用可以有效去除有机物，但是这无疑增加了处理成本，生物氧化法除氨效率高，且能同时去除多种污染物，成本低，受到广泛的欢迎，也是给水处理中去除有机物的发展趋势。在常规工艺基础上增设生物滤池，利用微生物降解作用强化有机物去除，但是由于占地面积较大等原因在水厂改造中难以实现；生物预处理能够有效去除水中氨氮，但需在常规处理工艺前端增设预处理构筑物，增加了占地面积，增大一次性建设投资，不利于推广应用。
【发明内容】
[0005]为了克服现有技术的不足，本发明提供一种去除饮用水中有机物的反应器和方法，在饮用水净化的常规工艺基础上，经简单对设备改造后利用臭氧-生物活性炭-砂滤池，采用臭氧氧化及生物膜达到有效去除饮用水中有机物的目的。
[0006]实现本发明目的的技术解决方案为:
[0007]一种去除饮用水中有机物的反应器，包括储水灌、砂滤池，砂滤池从上至下依次设置滤料层、承托层、配水区和出水区，反应器还包括位于储水灌和砂滤池之间的臭氧接触系统，还包括位于砂滤池内的生物活性碳处理区，以及与生物活性碳处理区连接的反冲洗系统；
[0008]臭氧接触系统包括臭氧发生器、电磁阀、气体流量计、蝶阀、气体管路、微孔曝气膜、放气阀和臭氧接触柱；所述臭氧发生器依次连接电磁阀、气体流量计、蝶阀和气体管路的一端，气体管路的另一端与臭氧接触柱相连接；臭氧接触柱的一端通过进水管道与储水灌相连接，臭氧接触柱的另一端通过出水管道与砂滤池相连接；位于进水管道与臭氧接触柱的连接处和气体管路与臭氧接触柱的连接处之间，臭氧接触柱内设有微孔曝气膜；放气阀的数量为两个以上，分别设置在臭氧接触柱上；进水管道和出水管道上都设置有水泵；
[0009]生物活性碳处理区位于滤料层的上侧，包括若干个处理区进水管、若干个活性炭柱和轴承，处理区进水管的数量与活性炭柱的数量一致；所述所有处理区进水管的一端汇聚后与出水管道相连接，处理区进水管的另一端通过穿孔板固定连接活性炭柱，穿孔板设置于轴承上；每个处理区进水管和其对应的活性炭柱形成一个过滤通道；
[0010]反冲洗系统包括反冲洗进水管、反冲洗出水管和反冲洗泵；反冲洗进水管位于配水区的底部，反冲洗出水管位于生物活性碳处理区中间处的砂滤池器壁上或位于处理区进水管上方的砂滤池器壁上；反冲洗进水管通过反冲洗泵与反冲洗出水管相连通。
[0011]一种采用上述所述的反应器的去除饮用水中有机物的方法，包括以下步骤:
[0012]步骤1，将储水罐中待处理水通过水泵输送到臭氧接触柱中，同时，臭氧发生器向臭氧接触柱输送臭氧，让待处理水与臭氧相接触，臭氧接触的时间为12min，臭氧投加量为I ?2mg/L ；
[0013]步骤2，预处理的水通过出水管道进入每个处理区进水管进行均匀布水；
[0014]步骤3，处理区进水管将预处理的水输送至活性炭柱内，通过活性炭柱上的流量计，控制预处理水经过活性炭柱的流速为0.5?2m/h。
[0015]步骤4，活性炭柱中的预处理水依次经过滤料层、承托层、配水区进行处理后，由出水区排水管排出；
[0016]步骤5，反应器在运营12?72小时后，反冲洗系统对砂滤池反冲洗。
[0017]本发明与现有技术相比，其优点在于:(I)在普通砂滤池上方铺设活性炭，利于生物膜生长，充分发挥微生物的生物降解作用，实现了饮用水中有机物的去除；待处理水经过生物活性炭的生物作用后流经砂滤层，通过过滤作用避免细菌、生物膜等穿透，确保微生物安全性；(2)增设简单构筑物，易于应用于新水厂建设；(3)效果显著，且运行管理方便。
[0018]下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为当反冲洗出水管位于处理区进水管上方的砂滤池器壁上时，本发明去除饮用水中有机物的反应器的结构示意图。
[0020]图2为当反冲洗出水管位于生物活性碳处理区中间处的砂滤池器壁上时，本发明去除饮用水中有机物的反应器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]如图1所示:
[0022]一种去除饮用水中有机物的反应器，包括储水灌2、砂滤池，砂滤池从上至下依次设置滤料层18、承托层19、配水区26和出水区25，其特征在于:反应器还包括位于储水灌2和砂滤池之间的臭氧接触系统，还包括位于砂滤池内的生物活性碳处理区，以及与生物活性碳处理区连接的反冲洗系统；
[0023]臭氧接触系统包括臭氧发生器4、电磁阀5、气体流量计6、蝶阀7、气体管路8、微孔曝气膜9、放气阀10和臭氧接触柱12 ;所述臭氧发生器4依次连接电磁阀5、气体流量计6、蝶阀7和气体管路8的一端，气体管路8的另一端与臭氧接触柱12相连接；臭氧接触柱12的一端通过进水管道3与储水灌2相连接，臭氧接触柱12的另一端通过出水管道I与砂滤池相连接；位于进水管道3与臭氧接触柱12的连接处和气体管路8与臭氧接触柱12的连接处之间，臭氧接触柱12内设有微孔曝气膜9 ;放气阀10的数量为两个以上，分别设置在臭氧接触柱12上；进水管道3和出水管道I上都设置有水泵；
[0024]生物活性碳处理区位于滤料层18的上侧，包括若干个处理区进水管14、若干个活性炭柱17和轴承22，处理区进水管14的数量与活性炭柱17的数量一致；所述所有处理区进水管14的一端汇聚后与出水管道I相连接，处理区进水管14的另一端通过穿孔板16连接活性炭柱17，穿孔板16设置于轴承22上；每个处理区进水管14和其对应的活性炭柱17形成一个过滤通道；
[0025]反冲洗系统包括反冲洗进水管26、反冲洗出水管21和反冲洗泵20 ;反冲洗进水管位于配水区的底部，反冲洗出水管21位于生物活性碳处理区中间处的砂滤池器壁上或位于处理区进水管14上方的砂滤池器壁上；反冲洗进水管26通过反冲洗泵20与反冲洗出水管21相连通。
[0026]所述每个处理区进水管14都设有流量计和溢流堰，当反冲洗出水管21位于处理区进水管14上方的砂滤池器壁上时，溢流堰与反冲洗出水管21相通。
[0027]所述活性炭柱17中装填有煤质颗粒活性炭、煤质粉末活性炭、木质粉末活性炭、石英砂、无烟煤中的一种或几种。
[0028]所述活性炭柱17通过穿孔板16在轴承22的带动下做0° _90°度的旋转。
[0029]所述配水区26的一侧设有卸料孔23，配水区26的底端设有排污阀24。
[0030]所述臭氧接触柱12呈蛇形，且设有三个拐弯处，其中第二拐弯处通过管道支架13与地面连接，第一拐弯处和第三拐弯处上分别设置放气阀10 ;第一拐弯处之前的臭氧接触柱12和第一、第二拐弯处之间的臭氧接触柱12通过第一固定支架ll-ι连接固定，第二、第三拐弯处之间的臭氧接触柱12与第三拐弯处之后的臭氧接触柱12通过第二固定支架11-2连接固定。
[0031]一种采用上述任意权利要求所述的反应器的去除饮用水中有机物的方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0032]步骤1，将储水罐2中待处理水通过水泵输送到臭氧接触柱12中，同时，臭氧发生器4向臭氧接触柱12输送臭氧，让待处理水与臭氧相接触，臭氧接触的时间为11?13min，臭氧投加量为I?2mg/L，臭氧发生器4的最高产氧量为5g/L ；
[0033]步骤2，预处理的水通过出水管道I进入每个处理区进水管14进行均匀布水；
[0034]步骤3，处理区进水管14将预处理的水输送至活性炭柱17内，通过活性炭柱17上的流量计，控制预处理水经过活性炭柱17的流速为0.5?2m/h。
[0035]步骤4，活性炭柱17中的预处理水依次经过滤料层18、承托层19、配水区26进行处理后，由出水区25排水管排出；
[0036]步骤5，反应器在运营12?72小时后，反冲洗系统对砂滤池反冲洗。
[0037]步骤5的反冲洗过程具体为:
[0038]步骤5.1，轴承22通过穿孔板16带动活性炭柱17由垂直于地面的方向向上翻转90°成为平行于地面的方向；
[0039]步骤5.2，砂滤池进入反冲洗阶段；
[0040]步骤5.3，砂滤池反冲洗完成后，轴承22通过穿孔板16带动活性炭柱17由平行于地面的方向向下翻转90度成为垂直于地面的方向，之后反应器恢复进入正常运行阶段。
[0041]下面结合实施例对本发明做进一步的说明:
[0042]实施例1:
[0043]如图1所示，本发明去除饮用水中有机物的反应器，包括储水灌2、砂滤池，砂滤池从上至下依次设置滤料层18、承托层19、配水区26和出水区25，反应器还包括位于储水灌2和砂滤池之间的臭氧接触系统，还包括位于砂滤池内的生物活性碳处理区，以及与生物活性碳处理区连接的反冲洗系统；
[0044]臭氧接触系统包括臭氧发生器4、电磁阀5、气体流量计6、蝶阀7、气体管路8、微孔曝气膜9、放气阀10和臭氧接触柱12 ;所述臭氧发生器4通过管道依次连接电磁阀5、气体流量计6、蝶阀7和气体管路8的一端，气体管路8的另一端与臭氧接触柱12相连接；臭氧接触柱12的一端通过进水管道3与储水灌2相连接，臭氧接触柱12的另一端通过出水管道I与砂滤池相连接；位于进水管道3与臭氧接触柱12的连接处和气体管路8与臭氧接触柱12的连接处之间，臭氧接触柱12内设有微孔曝气膜9 ;放气阀10的数量为两个，分别设置在臭氧接触柱12上；进水管道3和出水管道I上都设置有水泵；
[0045]生物活性碳处理区位于滤料层18的上侧，包括三个个处理区进水管14、三个个活性炭柱17和轴承22 ;所述所有处理区进水管14的一端汇聚后与出水管道I相连接，处理区进水管14的另一端通过穿孔板16连接活性炭柱17，穿孔板16设置于轴承22上；活性炭柱17通过穿孔板16在轴承22的带动下做0° -90°度的旋转；每个处理区进水管14和其对应的活性炭柱17形成一个过滤通道；所述每个处理区进水管14都设有流量计和溢流堰，生物活性炭柱17的一端悬挂在穿孔板16上，另一端固定在活性炭柱17下方设置的固定支架20上，固定支架20是与活性炭柱17固定在一起并成为一体；
[0046]反冲洗系统包括反冲洗进水管26、反冲洗出水管21和反冲洗泵20 ;反冲洗进水管位于配水区的底部，反冲洗出水管21位于处理区进水管14上方的砂滤池器壁上，反冲洗进水管26通过反冲洗泵20与反冲洗出水管21相连通。
[0047]所述滤料层18中装填有8?30目煤质颗粒破碎活性炭，粉末活性炭的装填密度为44g/m3,高度为2.0?2.2m。
[0048]所述配水区26的一侧设有卸料孔23，配水区26的底端设有排污阀24，在需排出配水区26底部污物或者反应器停用时排空所用；配水区26与承托层19之间设有滤帽。
[0049]所述臭氧接触柱12呈蛇形，且设有三个拐弯处，其中第二拐弯处通过管道支架13与地面连接，第一拐弯处和第三拐弯处上分别设置放气阀10 ;第一拐弯处之前的臭氧接触柱12和第一、第二拐弯处之间的臭氧接触柱12通过第一固定支架ll-ι连接固定，第二、第三拐弯处之间的臭氧接触柱12与第三拐弯处之后的臭氧接触柱12通过第二固定支架11-2连接固定。
[0050]水厂沉后水中的氨氮浓度为0.13?0.574mg/L, CODsfa浓度为2.79?3.89mg/L,UV254的吸光值为0.059?0.095CHT1，沉淀池流入储水罐2中的水质采用上述反应器的去除饮用水中有机物的方法，包括以下步骤:
[0051]步骤1，将储水罐2中待处理水通过水泵输送到臭氧接触柱12中，同时，臭氧发生器4向臭氧接触柱12输送臭氧，让待处理水与臭氧相接触，臭氧接触的时间为llmin，臭氧投加量为2mg/L ；
[0052]步骤2，预处理的水通过出水管道I进入每个处理区进水管14进行均匀布水；
[0053]步骤3，处理区进水管14将预处理的水输送至活性炭柱17内，通过活性炭柱17上的流量计，控制预处理水经过活性炭柱17的流速，当颗粒破碎活性炭表面生长微生物膜期间的流速为0.5m/h，微生物膜形成后，正式运行时的流速为2m/h ；
[0054]步骤4，活性炭柱17中的预处理水依次经过滤料层18、承托层19、配水区26进行处理后，由出水区25排水管排出；其中，滤料层18的滤料采用新石英砂，石英砂粒径为0.60_，不均匀系数为1.3，滤料厚度为0.5m ;承托层19采用大颗粒石英砂，粒径为2.0?16mm,以防止粒径较小的石英砂流失堵塞滤帽，承托层19厚度为0.45m ；
[0055]步骤5，反应器在运营12?72小时后，反冲洗系统对砂滤池反冲洗。
[0056]步骤5的反冲洗过程具体为:
[0057]步骤5.1，轴承22通过穿孔板16带动活性炭柱17由垂直于地面的方向向上翻转90°成为平行于地面的方向；
[0058]步骤5.2，砂滤池进入反冲洗阶段；
[0059]步骤5.3，砂滤池反冲洗完成后，轴承22通过穿孔板16带动活性炭柱17由平行于地面的方向向下翻转90度成为垂直于地面的方向，之后反应器恢复进入正常运行阶段。
[0060]其中生物活性碳处理区的工作原理是:生物活性炭在使用过程中，活性炭吸附截留水中的有机杂质，与此同时，在活性炭颗粒表面逐渐形成生物膜，成为细菌的培养基；生物膜上生长的微生物能够将水中的有机物分解成肽、氨基酸等，最后形成氮；活性炭中存在一定的硝化菌，在好氧条件下，将水中的氨氮转化成亚硝酸盐和硝酸盐，最终转化成为硝酸盐，降低水中氨氮的浓度。
[0061]经过上述的去除饮用水中氨氮的反应器进行水厂沉后水的处理，出水氨氮浓度为氨氮浓度为0.05?0.32mg/L, CODsfa浓度为0.96?3.00mg/L, UV254的吸光值为0.025?0.068CHT1，出水氨氮浓度低于0.5mg/L，达到《国家生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)》要求。
[0062]实施例2:
[0063]如图2所示，本发明去除饮用水中有机物的反应器，包括储水灌2、砂滤池，砂滤池从上至下依次设置滤料层18、承托层19、配水区26和出水区25，反应器还包括位于储水灌2和砂滤池之间的臭氧接触系统，还包括位于砂滤池内的生物活性碳处理区，以及与生物活性碳处理区连接的反冲洗系统；
[0064]臭氧接触系统包括臭氧发生器4、电磁阀5、气体流量计6、蝶阀7、气体管路8、微孔曝气膜9、放气阀10和臭氧接触柱12 ;所述臭氧发生器4通过管道依次连接电磁阀5、气体流量计6、蝶阀7和气体管路8的一端，气体管路8的另一端与臭氧接触柱12相连接；臭氧接触柱12的一端通过进水管道3与储水灌2相连接，臭氧接触柱12的另一端通过出水管道I与砂滤池相连接；位于进水管道3与臭氧接触柱12的连接处和气体管路8与臭氧接触柱12的连接处之间，臭氧接触柱12内设有微孔曝气膜9 ;放气阀10的数量为两个，分别设置在臭氧接触柱12上；进水管道3和出水管道I上都设置有水泵；
[0065]生物活性碳处理区位于滤料层18的上侧，包括六个处理区进水管14、六个活性炭柱17和轴承22 ;所述所有处理区进水管14的一端汇聚后与出水管道I相连接，处理区进水管14的另一端通过穿孔板16连接活性炭柱17，穿孔板16设置于轴承22上，所述活性炭柱17通过穿孔板16在轴承22的带动下做0° -90°度的旋转；每个处理区进水管14和其对应的活性炭柱17形成一个过滤通道；所述每个处理区进水管14都设有流量计和溢流堰，生物活性炭柱17的一端悬挂在穿孔板16上，另一端固定在活性炭柱17下方设置的固定支架20上，固定支架20是与活性炭柱17固定在一起并成为一体；
[0066]反冲洗系统包括反冲洗进水管26、反冲洗出水管21和反冲洗泵20 ;反冲洗进水管位于配水区的底部，反冲洗出水管21位于生物活性碳处理区中间处的砂滤池器壁上。
[0067]所述滤料层18中装填有300目的木质粉末活性炭，木质粉末活性炭的密度为20g/m3,高度为1.0?1.2mο
[0068]所述配水区26的一侧设有卸料孔23，配水区26的底端设有排污阀24，在需排出配水区26底部污物或者反应器停用时排空所用；配水区26与承托层19之间设有滤帽。
[0069]所述臭氧接触柱12呈蛇形，且设有三个拐弯处，其中第二拐弯处通过管道支架13与地面连接，第一拐弯处和第三拐弯处上分别设置放气阀10 ;第一拐弯处之前的臭氧接触柱12和第一、第二拐弯处之间的臭氧接触柱12通过第一固定支架ll-ι连接固定，第二、第三拐弯处之间的臭氧接触柱12与第三拐弯处之后的臭氧接触柱12通过第二固定支架11-2连接固定。
[0070]水厂沉后水中的氨氮浓度为1.0mg/L, CODsfa浓度为2.8mg/L, UV254的吸光值为0.059?0.095CHT1，即沉淀池流入储水罐2中的水质采用上述反应器的去除饮用水中有机物的方法，包括以下步骤:
[0071]步骤1，将储水罐2中待处理水通过水泵输送到臭氧接触柱12中，同时，臭氧发生器4向臭氧接触柱12输送臭氧，让待处理水与臭氧相接触，臭氧接触的时间为13min，在生长微生物膜期间臭氧投加量为1.0mg/L，在运行期间臭氧投加量为2.0mg/L。
[0072]步骤2，预处理的水通过出水管道I进入每个处理区进水管14进行均匀布水；
[0073]步骤3，处理区进水管14将预处理的水输送至活性炭柱17内，通过活性炭柱17上的流量计，控制预处理水经过活性炭柱17的流速，当颗粒破碎活性炭表面生长微生物膜期间的流速为0.5m/h，微生物膜形成后，正式运行时的流速为2m/h ；
[0074]步骤4，活性炭柱17中的预处理水依次经过滤料层18、承托层19、配水区26进行处理后，由出水区25排水管排出；其中，滤料层18的滤料采用旧石英砂和无烟煤，石英砂和无烟煤的体积比为1:1，滤料层18厚度为Im,石英砂和无烟煤的粒径为0.8?1.2mm满托层19采用大颗粒的石英砂和无烟煤，大颗粒的石英砂和无烟煤的粒径为2.0?16_，以防止粒径较小的石英砂和无烟煤流失堵塞滤帽，承托层19厚度为0.45m。
[0075]步骤5，反应器在运营12?72小时后，反冲洗系统对砂滤池反冲洗。
[0076]步骤5的反冲洗过程具体为:
[0077]步骤5.1，轴承22通过穿孔板16带动活性炭柱17由垂直于地面的方向向上翻转90°成为平行于地面的方向；
[0078]步骤5.2，砂滤池进入反冲洗阶段；
[0079]步骤5.3，砂滤池反冲洗完成后，轴承22通过穿孔板16带动活性炭柱17由平行于地面的方向向下翻转90度成为垂直于地面的方向，之后反应器恢复进入正常运行阶段。
[0080]其中生物活性碳处理区的工作原理是:生物活性炭在使用过程中，活性炭吸附截留水中的有机杂质，与此同时，在活性炭颗粒表面逐渐形成生物膜，成为细菌的培养基；生物膜上生长的微生物能够将水中的有机物分解成肽、氨基酸等，最后形成氮；活性炭中存在一定的硝化菌，在好氧条件下，将水中的氨氮转化成亚硝酸盐和硝酸盐，最终转化成为硝酸盐，降低水中氨氮的浓度。
[0081]经过上述的去除饮用水中有机物的反应器进行水厂沉后水的处理，出水CODsfa为2.43mg/L，氨氮浓度低于0.5mg/L，达到《国家生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)》要求。
[0082]实施例3:
[0083]本发明去除饮用水中有机物的反应器，包括储水灌2、砂滤池，砂滤池从上至下依次设置滤料层18、承托层19、配水区26和出水区25，反应器还包括位于储水灌2和砂滤池之间的臭氧接触系统，还包括位于砂滤池内的生物活性碳处理区，以及与生物活性碳处理区连接的反冲洗系统；
[0084]臭氧接触系统包括臭氧发生器4、电磁阀5、气体流量计6、蝶阀7、气体管路8、微孔曝气膜9、放气阀10和臭氧接触柱12 ;所述臭氧发生器4通过管道依次连接电磁阀5、气体流量计6、蝶阀7和气体管路8的一端，气体管路8的另一端与臭氧接触柱12相连接；臭氧接触柱12的一端通过进水管道3与储水灌2相连接，臭氧接触柱12的另一端通过出水管道I与砂滤池相连接；位于进水管道3与臭氧接触柱12的连接处和气体管路8与臭氧接触柱12的连接处之间，臭氧接触柱12内设有微孔曝气膜9 ;放气阀10的数量为四个，分别设置在臭氧接触柱12上；进水管道3和出水管道I上都设置有水泵；
[0085]生物活性碳处理区位于滤料层18的上侧，包括三个处理区进水管14、三个活性炭柱17和轴承22 ;所述所有处理区进水管14的一端汇聚后与出水管道I相连接，处理区进水管14的另一端通过穿孔板16连接活性炭柱17，穿孔板16设置于轴承22上，所述活性炭柱17通过穿孔板16在轴承22的带动下做0° -90°度的旋转；每个处理区进水管14和其对应的活性炭柱17形成一个过滤通道；所述每个处理区进水管14都设有流量计和溢流堰，生物活性炭柱17的一端悬挂在穿孔板16上，另一端固定在活性炭柱17下方设置的固定支架20上，固定支架20是与活性炭柱17固定在一起并成为一体；
[0086]反冲洗系统包括反冲洗进水管26、反冲洗出水管21和反冲洗泵20 ;反冲洗进水管位于配水区的底部，反冲洗出水管21位于生物活性碳处理区中间处的砂滤池器壁上。
[0087]所述滤料层18中装填有300目的木质粉末活性炭，木质粉末活性炭的密度为1g/m3,高度为2.0?2.2mο
[0088]所述配水区26的一侧设有卸料孔23，配水区26的底端设有排污阀24，在需排出配水区26底部污物或者反应器停用时排空所用；配水区26与承托层19之间设有滤帽。
[0089]所述臭氧接触柱12呈蛇形，且设有三个拐弯处，其中第二拐弯处通过管道支架13与地面连接，第一拐弯处和第三拐弯处上分别设置放气阀10 ;第一拐弯处之前的臭氧接触柱12和第一、第二拐弯处之间的臭氧接触柱12通过第一固定支架ll-ι连接固定，第二、第三拐弯处之间的臭氧接触柱12与第三拐弯处之后的臭氧接触柱12通过第二固定支架11-2连接固定。
[0090]水厂沉后水中的氨氮浓度为0.78mg/L, CODsfa浓度为2.8mg/L, UV254的吸光值为0.059?0.095CHT1，即沉淀池流入储水罐2中的水质采用上述反应器的去除饮用水中有机物的方法，包括以下步骤:
[0091]步骤1，将储水罐2中待处理水通过水泵输送到臭氧接触柱12中，同时，臭氧发生器4向臭氧接触柱12输送臭氧，让待处理水与臭氧相接触，臭氧接触的时间为12min，在生长微生物膜期间臭氧投加量为1.0mg/L，在运行期间臭氧投加量为2.0mg/L。
[0092]步骤2，预处理的水通过出水管道I进入每个处理区进水管14进行均匀布水；
[0093]步骤3，处理区进水管14将预处理的水输送至活性炭柱17内，通过活性炭柱17上的流量计，控制预处理水经过活性炭柱17的流速，当颗粒破碎活性炭表面生长微生物膜期间的流速为lm/h，微生物膜形成后，正式运行时的流速为2m/h ；
[0094]步骤4，活性炭柱17中的预处理水依次经过滤料层18、承托层19、配水区26进行处理后，由出水区25排水管排出；其中，滤料层18的滤料采用旧石英砂和无烟煤，石英砂和无烟煤的体积比为1:1，滤料层18厚度为lm，石英砂和无烟煤的粒径为0.5mm ;承托层19采用大颗粒的石英砂和无烟煤，大颗粒的石英砂和无烟煤的粒径为2.0?16_，以防止粒径较小的石英砂和无烟煤流失堵塞滤帽，承托层19厚度为0.45m。
[0095]步骤5，反应器在运营12?72小时后，反冲洗系统对砂滤池反冲洗。
[0096]步骤5的反冲洗过程具体为:
[0097]步骤5.1，轴承22通过穿孔板16带动活性炭柱17由垂直于地面的方向向上翻转90°成为平行于地面的方向；
[0098]步骤5.2，砂滤池进入反冲洗阶段；
[0099]步骤5.3，砂滤池反冲洗完成后，轴承22通过穿孔板16带动活性炭柱17由平行于地面的方向向下翻转90度成为垂直于地面的方向，之后反应器恢复进入正常运行阶段。
[0100]其中生物活性碳处理区的工作原理是:生物活性炭在使用过程中，活性炭吸附截留水中的有机杂质，与此同时，在活性炭颗粒表面逐渐形成生物膜，成为细菌的培养基；生物膜上生长的微生物能够将水中的有机物分解成肽、氨基酸等，最后形成氮；活性炭中存在一定的硝化菌，在好氧条件下，将水中的氨氮转化成亚硝酸盐和硝酸盐，最终转化成为硝酸盐，降低水中氨氮的浓度。
[0101]经过上述的去除饮用水中有机物的反应器进行水厂沉后水的处理，出水CODsfa为
2.7mg/L，氨氮浓度低于0.27mg/L，达到《国家生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)》要求。
[0102]综上所述，本发明与现有技术相比，其优点在于在普通砂滤池上方铺设活性炭，利于生物膜生长，充分发挥微生物的生物降解作用，实现了饮用水中有机物的去除；待处理水经过生物活性炭的生物作用后流经砂滤层，通过过滤作用避免细菌、生物膜等穿透，确保微生物安全性；且本发明增设简单构筑物，易于应用于新水厂建设，其效果显著且运行管理方便。
【权利要求】
1.一种去除饮用水中有机物的反应器，包括储水灌(2)、臭氧接触系统、砂滤池、生物活性碳处理系统、反冲洗系统，其特征在于， 反应器还包括位于储水灌(2)和砂滤池之间的，还包括位于砂滤池内的，以及与生物活性碳处理系统连接的； 臭氧接触系统包括臭氧发生器(4)、电磁阀(5)、气体流量计￠)、蝶阀(7)、气体管路(8)、微孔曝气膜(9)、放气阀(10)和臭氧接触柱(12);所述臭氧发生器(4)与电磁阀(5)一端连接、电磁阀(5)另一端与气体流量计(6) —端连接、气体流量计(6)另一端通过蝶阀(7)和气体管路(8) —端连接，气体管路(8)的另一端与臭氧接触柱(12)的起始端连接，臭氧接触柱(12)的起始通过进水管道(3)与储水灌(2)相连接，臭氧接触柱(12)的输出端通过出水管道(I)与砂滤池相连接；臭氧接触柱(12)在位于进水管道(3)与臭氧接触柱(12)的连接处和气体管路(8)与臭氧接触柱(12)的连接处设有微孔曝气膜(9);放气阀(10)的数量为两个以上，分别设置在臭氧接触柱(12)上；进水管道(3)和出水管道(I)上都设置有水泵； 砂滤池从上至下依次设置滤料层(18)、承托层(19)、配水区(24)和出水区(25)； 生物活性碳处理系统位于砂滤池内，且位于滤料层(18)的上侧，包括处理系统进水管(14)、穿孔板(16)、活性炭柱(17)和轴承(22)，处理系统进水管(14)的数量与活性炭柱(17)的数量一致；所述所有处理区进水管(14)的一端汇聚后与出水管道(I)相连接，处理区进水管(14)的另一端通过穿孔板(16)连接活性炭柱(17)，穿孔板(16)设置于轴承(22)上；每个处理区进水管(14)和其对应的活性炭柱(17)形成一个过滤通道； 反冲洗系统包括反冲洗进水管(26)、反冲洗出水管(21)和反冲洗泵(20);反冲洗进水管(26)位于配水区(24)的底部，反冲洗出水管(21)位于生物活性碳处理系统中间处的砂滤池器壁上或位于处理区进水管(14)上方的砂滤池器壁上；反冲洗进水管(26)通过反冲洗泵(20)与反冲洗出水管(21)相连通。
2.根据权利要求1所述的去除饮用水中有机物的反应器，其特征在于:所述每个处理区进水管(14)都设有流量计和溢流堰，当反冲洗出水管(21)位于处理区进水管(14)上方的砂滤池器壁上时，溢流堰与反冲洗出水管(21)相通。
3.根据权利要求1所述的去除饮用水中有机物的反应器，其特征在于:所述活性炭柱(17)中装填有煤质颗粒活性炭、煤质粉末活性炭、木质粉末活性炭、石英砂、无烟煤中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的去除饮用水中有机物的反应器，其特征在于:所述活性炭柱(17)通过穿孔板(16)在轴承(22)的带动下做0° -90°度的旋转。
5.根据权利要求1所述的去除饮用水中有机物的反应器，其特征在于:所述配水区(24)的一侧设有卸料孔(23)，配水区(24)的底端设有排污阀(27)。
6.根据权利要求1所述的去除饮用水中有机物的反应器，其特征在于:所述臭氧接触柱(12)呈蛇形，且设有三个拐弯处，其中第二拐弯处通过管道支架(13)与地面连接，第一拐弯处和第三拐弯处上分别设置放气阀(10);第一拐弯处之前的臭氧接触柱(12)和第一、第二拐弯处之间的臭氧接触柱(12)通过第一固定支架(11-1)连接固定，第二、第三拐弯处之间的臭氧接触柱(12)与第三拐弯处之后的臭氧接触柱(12)通过第二固定支架(11-2)连接固定。
7.一种采用上述任意权利要求所述的反应器的去除饮用水中有机物的方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1，将储水罐(2)中待处理水通过水泵输送到臭氧接触柱(12)中，同时，臭氧发生器(4)向臭氧接触柱(12)输送臭氧，让待处理水与臭氧相接触，臭氧接触的时间为12min，臭氧投加量为I?2mg/L ； 步骤2，臭氧接触柱(12)中预处理的水通过出水管道(I)进入每个处理区进水管(14)进行均匀布水； 步骤3，处理区进水管(14)将预处理的水输送至活性炭柱(17)内，通过活性炭柱(17)上的流量计，控制预处理水经过活性炭柱(17)的流速为0.5?2m/h。 步骤4，活性炭柱(17)中的预处理水依次经过滤料层(18)、承托层(19)、配水区(26)进行处理后，由出水区(25)排水管排出； 步骤5，反应器在运营12?72小时后，反冲洗系统对砂滤池反冲洗。
8.根据权利要求7所述的去除饮用水中有机物的方法，其特征在于，步骤5的反冲洗过程具体为: 步骤5.1，轴承(22)通过穿孔板(16)带动活性炭柱(17)由垂直于地面的方向向上翻转90°成为平行于地面的方向； 步骤5.2，砂滤池进入反冲洗阶段； 步骤5.3，砂滤池反冲洗完成后，轴承(22)通过穿孔板(16)带动活性炭柱(17)由平行于地面的方向向下翻转90度成为垂直于地面的方向，之后反应器恢复进入正常运行阶段。
【文档编号】C02F9/14GK104402171SQ201410625815
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月7日 优先权日:2014年11月7日
【发明者】张德涛, 陈虎, 李迎春 申请人:连云港市自来水有限责任公司