一种集成式给水处理装置的制作方法

本实用新型涉及水处理技术领域，特别是一种集成式给水处理装置。

背景技术：

常年浊度较低、藻类较高，偶尔浊度突发变高的原水，是国内外水处理领域的难题。现有技术中，给水厂处理工艺一般为“絮凝+沉淀+过滤”，已经运用几十年，处理稳定水质的原水效果尚且可以，但不能处理上述特殊水质的原水，其处理过程中存在不少无法克服的难题。

雨水较少的季节，原水浊度经常较低，常规的絮凝沉淀效果差，沉淀的水后含有大量细小悬浮颗粒，这种水进入砂滤池后，其中的细小悬浮颗粒容易穿透滤层，致使出厂水浊度较高。而雨季，暴雨过后，原水浊度突发变高，常规处理工艺抗冲击能力一般，经常出现调整不及时的问题，从而导致滤后水浊度较高。

原水中藻类的密度较低，经过絮凝后，生成的絮体小且密度低，造成沉淀工艺去除效果差；未能去除的藻类进入砂滤池，体型较大的藻类被滤池截流后，黏附于滤层，易于造成滤池阻塞，使滤池产水量下降，反冲洗耗水量增加；而体型较小的藻类容易穿透滤层，增加后续工艺处理难度；藻类容易附着在供水管网上，不断繁衍后，造成水质恶化；另外，加氯除藻会产生消毒副产物，提高了人体致癌的风险，饮用水的安全性下降。

原水中藻类大量繁殖后，会产生许多挥发性的和非挥发性的有机物质，这些有机物或其分解物会引起水的异嗅和异味，嗅味物质常规工艺难以去除，致使城市供水水质的感官性状不良，饮用水的安全性下降。

给水厂生产废水处理工艺，常规是比照污水厂的工艺进行，一般采用辐流式沉淀池，存在设计理念上的错误。因为给水厂生产废水的排放是不连续的、间歇的，而且给水厂污泥浓度较污水厂的低、给水厂污泥成分与污水厂的不同，采用连续运行的辐流式沉淀池要求连续运行、要求的污泥浓度和成分也不同，因此不仅运行容易出问题，而且占地面积巨大，造成极大的投资浪费。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为解决上述问题，提供一种集成式给水处理装置，其能确保出水水质优于我国水质标准，达到欧盟水质标准，出水水质达到质的飞跃，而且生产废水得到有效处理，环境负担得以减轻。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种集成式给水处理装置，包括预处理模块、污泥处理模块、沉淀池、砂滤池、深度处理模块和清水池，所述预处理模块与所述砂滤池连接，所述砂滤池与所述深度处理模块连接，所述深度处理模块与所述清水池连接；在所述预处理模块与砂滤池之间设置沉淀池，所述预处理模块、沉淀池、砂滤池和深度处理模块与污泥处理模块连接，所述污泥处理模块通过管道与所述预处理模块的入口连接；所述预处理模块、砂滤池、深度处理模块与污泥处理模块毗邻设置，并且所述预处理模块、砂滤池和深度处理模块位于所述污泥处理模块上部，所述预处理模块、砂滤池和深度处理模块与污泥处理模块通过渠道连接。

所述预处理模块包括预臭氧接触池、混合池、絮凝反应池和气浮池，所述预臭氧接触池与混合池相邻，且在池底部通过连通口连通；所述混合池与所述絮凝反应池相邻，且在池顶通过联通渠连通，所述絮凝反应池与所述气浮池相邻，且在池底通过穿孔花墙联通。

所述预臭氧接触池、混合池、絮凝反应池以及气浮池间，各池之间的水头损失仅为0.1-0.4m，水头损失较各池体通过管道连接的传统工艺节约30％～50％，节约原水提升泵能耗8％～12％。

所述预臭氧接触池上设置预臭氧投加装置和尾气破坏装置，将未溶解到水中、散发至空气中的臭氧收集并破坏为氧气，降低臭氧对环境的危害。

所述混合池包括但不限于水力混合池、机械混合池。

所述絮凝反应池包括但不限于隔板絮凝池、折板絮凝池、网格(栅条)絮凝池或者机械絮凝池。

所述气浮池包括池体、穿孔花墙、溶气水释放器、斜板装置、气浮集水管、排渣槽、刮渣机、刮泥机、积泥坑、排泥阀、沉淀出水堰、沉淀出水渠、气浮出水渠；所述穿孔花墙共设置2个，其中1个设于池体进水端底部侧墙，高度为池体高度的1/6，宽度与池体宽度一致；另外1个设于池体出水端斜板装置的尾部侧墙，高度为池体高度的1/2，宽度与池体宽度一致；所述溶气水释放器设于池体进水端底部穿孔花墙旁；所述斜板装置设于池内水面之下，长度为池体长度的2/3，宽度与池体宽度一致(相同)，高度为池体高度的1/2；所述气浮集水管紧贴斜板装置的底部设置，与气浮出水渠连接，其长度与斜板装置长度一致(相同)。所述排渣槽设于池体尾部，槽口位于水面上；所述刮渣机设于池体顶部的轨道上，可以在池体两端之间往复运动，所述刮渣机的底部设置刮板与水面接触，在运动过程中可将水面的浮渣刮至排渣槽；所述刮泥机紧贴池体的底部设置，位于气浮集水管下部，可以在池底两端之间往复运动，所述刮泥机的底部设置刮板与所述池底表面接触，在运动过程中可将池底污泥刮至积泥坑附近；所述排泥阀设于积泥坑底部，用于排池底部积泥；所述沉淀出水堰设于池体尾端，与池体尾端的穿孔花墙连接；所述气浮出水渠与沉淀出水堰相邻，所述气浮集水管收集后进入气浮出水渠，气浮出水渠的出水再进入砂滤池进行处理。所述沉淀出水堰收集清水，沉淀出水堰的出水进入沉淀出水渠，沉淀出水渠的出水再进入砂滤池进行处理。

所述深度处理模块包括主臭氧接触池、生物活性炭滤池和消毒接触池，所述所述主臭氧接触池、生物活性炭滤池、消毒接触池依次毗邻且通过连通渠相连，各池之间的水头损失仅为0.1-0.4m，水头损失较各池体通过管道连接的传统工艺节约30％～50％，节约原水提升泵能耗8％～12％。

所述主臭氧接触池上安装主臭氧投加装置；所述主臭氧接触池和生物活性炭滤池之间设置反冲洗排水渠。

所述主臭氧接触池上设置主臭氧投加装置和尾气破坏装置，将未溶解到水中、散发至空气中的臭氧收集并破坏为氧气，降低臭氧对环境的危害。

所述污泥处理模块包括反冲洗废水沉淀池、排渣排泥沉淀池、浮渣脱气池、污泥浓缩池和污泥储池；所述反冲洗废水沉淀池、排渣排泥沉淀池、浮渣脱气池、污泥浓缩池和污泥储池依次毗邻设置且位于气浮池下方。

所述絮凝反应池底部设置穿孔排泥管与排泥渠相连，所述排泥渠分别与所述反冲洗废水沉淀池、排渣排泥沉淀池、浮渣脱气池连接。

所述反冲洗废水沉淀池、排渣排泥沉淀池、浮渣脱气池、污泥浓缩池内设置滗水器，上清液通过所述滗水器、上清液管、水泵将上清液回流至原水管处理。

所述浮渣脱气池、污泥浓缩池和污泥储池均设置搅拌器。

所述砂滤池包括但不限于通快滤池、双阀滤池、单阀滤池、无阀滤池、V型滤池、翻板滤池、多层滤料滤池或虹吸滤池。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：(1)气浮池，在同一个池内可随时切换气浮工艺或沉淀工艺，不仅气浮工艺可解决原水水质较差的时期(浊度低、藻类含量高、pH值较高、色度有时也较高)常规工艺处理效果差的问题，而沉淀工艺可以弥补气浮工艺不能很好处理原水突发高浊度的问题；(2)采用二级臭氧氧化，即预臭氧与主臭氧，再辅以生物活性炭处理，用以解决原水嗅味物质(土臭素、甲基异莰醇-2等)的处理难题；预臭氧取代常规工艺的预加氯，加之主臭氧的作用，将减少氯的投加量，从而减少因加氯产生的嗅味物质，进一步保证完全去除嗅味物质；(3)采用消毒接触池，通过投氯消毒，避免生物活性炭池出水生物泄露的问题；(4)采用序批式流程处理生产废水，用以解决给水厂污泥处理难题；对排泥水、排渣水、反冲洗排水，以及沉淀后的污泥，均采用静止沉淀、间歇运行的序批式进行处理；(5)预处理模块及污泥处理模块、深度处理模块，内部各工艺池体均相邻设置，节约占地面积，比采用平铺形式的传统工艺，节约占地面积达30～50％；(6)预处理模块及污泥处理模块、深度处理模块，内部各工艺池体间毗邻且由渠道连通，水头损失较小，各池之间的水头损失仅为0.1-0.4m，水头损失较各池体通过管道连接的传统工艺节约30％～50％，节约原水提升泵能耗8％～12％；(7)气浮工艺与沉淀工艺切换自如，预处理工艺与深度处理两相结合，因此本实用新型较传统工艺水质适应性广，耐冲击负荷较高。

总的来说，本实用新型的工艺流程以及结构形式合理，能确保出水水质优于我国水质标准，达到欧盟水质标准，出水水质达到质的飞跃，生产废水得到有效处理，减轻环境负担，占地面积节省，经济效益明显。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型一种给水处理方法的工艺流程图；

图2为本实用新型一种集成式给水处理装置中的预处理模块及污泥处理模块的侧剖视图；

图3为本实用新型一种集成式给水处理装置中深度处理模块侧剖视图。

其中，1为预臭氧接触池、2为预臭氧投加装置、3为机械混合池、4为搅拌器、5为联通渠、6为网格絮凝反应池、8为溶气水释放装置、9为刮渣机、10为气浮池、11为气浮集水管、12为排渣槽、13为气浮出水渠、15为排泥渠、17为穿孔排泥管、19为滗水器、20为反冲洗废水沉淀池、21为排渣排泥沉淀池、22为浮渣脱气池、23为污泥浓缩池、24为污泥储池、25为主臭氧接触池、26为主臭氧投加装置、27为联通渠、28为反冲洗废水渠、29为生物活性炭滤池、30为消毒接触池、31为尾气破坏装置、32为污泥泵、33为潜水搅拌器、34为上清液管、35为水泵、36为连接管道、37为刮泥机、38为斜板装置、39为穿孔花墙、40为沉淀出水堰、41为沉淀出水渠、42为排泥阀、43为积泥坑、44为联通口、45为污泥管、46为原水管。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型做详细的描述。附图显示出了本实用新型之较佳实施例的具体结构。其中各元件的结构特点，而如果有描述到方向(上、下、左、右、前及后)时，是以图2及图3所示的结构为参考描述，其中箭头为水流或者污泥排出方向，但本实用新型的实际使用方向并不局限于此。

一种集成式给水处理装置，如图1所示，其包括预处理模块、污泥处理模块、沉淀池、砂滤池、深度处理模块和清水池，所述预处理模块通过管道或者渠道与所述砂滤池连接，将预处理模块的出水导入砂滤池进行过滤处理；所述砂滤池通过管道或者渠道与所述深度处理模块连接，将砂滤池出水导入所述深度处理模块进行处理；所述深度处理模块通过管道或者渠道与所述清水池连接，将深度处理模块的出水导入清水池消毒处理，然后出水，在所述预处理模块与砂滤池之间设置沉淀池。所述预处理模块、沉淀池、砂滤池和深度处理模块分别通过管道或者渠道与污泥处理模块连接，将预处理模块、沉淀池、砂滤池或深度处理模块的反冲洗排水导入污泥处理模块进行处理；所述污泥处理模块通过管道或渠道与所述预处理模块入口连接，将上清液回流导入预处理模块重新处理。所述污泥处理模块通过管道或者渠道进行排泥，排出污泥脱水处理后进行处置。所述沉淀池与预处理模块的絮凝池连接，其上部与砂滤池连接，将上清液导入砂滤池进行处理。通过设置单独的沉淀池，将预处理模块内的絮凝沉淀导出，减少沉淀瘀积，提高絮凝效果。

所述预处理模块、砂滤池、深度处理模块、清水池与污泥处理模块毗邻设置，并且所述预处理模块、砂滤池和深度处理模块位于污泥处理模块和沉淀池的上部，沉淀池和污泥处理模块在上述模块的下部，形成纵向叠池方式布置，所述预处理模块、砂滤池和深度处理模块与沉淀池和污泥处理模块可以直接通过渠道连接，这样有利于排泥，节省管道和泵的安装和使用，节能且建造成本低；各池之间的水头损失仅为0.1-0.4m，水头损失较各池体通过管道连接的传统工艺节约30％～50％，节约原水提升泵能耗8％～12％。

如图2所示，其中，所述预处理模块包括预臭氧接触池1、机械混合池3、絮凝反应池6和气浮池10；所述预臭氧接触池1与机械混合池3相邻，两者由联通口44联通；所述机械混合池3与所述网格絮凝反应池6相邻，两者由联通渠5连接；所述网格絮凝反应池6与所述气浮池10相邻，两者由池底侧壁的穿孔花墙39连接。所述预臭氧接触池1、机械混合池3、网格絮凝反应池6和气浮池10之间，各池之间的水头损失仅为0.1-0.4m，水头损失较各池体通过管道连接的传统工艺节约30％～50％，节约原水提升泵能耗8％～12％。

如图2所示，所述预臭氧接触池1上设置预臭氧投加装置2和尾气破坏装置，将未溶解到水中、散发至空气中的臭氧收集并破坏为氧气，降低臭氧对环境的危害。所述预臭氧投加装置2可以为多孔排管，使臭氧能够均匀释放。在所述预臭氧接触池1内设置若干隔墙，用于引导水流流动，产生自搅拌效果，可以使臭氧充分的与原水混合。所述机械混合池3上安装搅拌器4，通过搅拌器4对投加絮凝剂和助凝剂的水进行搅拌，搅拌速度为80-250rpm。所述网格絮凝反应池6内设置若干隔墙，用于引导水流流动，产生自搅拌效果，可以使絮凝剂和助凝剂与原水充分的混合，提高絮凝效果。

如图2所示，所述气浮池10包括池体、穿孔花墙39、溶气水释放器8、斜板装置38、气浮集水管11、排渣槽12、刮渣机9、刮泥机37、积泥坑43、排泥阀42、沉淀出水堰40、沉淀出水渠41、气浮出水渠13。所述穿孔花墙39共设置2个，其中1个设于池体进水端底部侧墙，高度为池体高度的1/6，宽度与池体宽度一致；另外1个设于池体出水端斜板装置38的尾部侧墙，高度为池体高度的1/2，宽度与池体宽度一致；所述溶气水释放器8设于池体进水端底部穿孔花墙39旁；所述斜板装置38设于池内水面之下，长度为池体长度的2/3，宽度与池体宽度一致(相同)，高度为池体高度的1/2；所述气浮集水管11紧贴斜板装置38的底部设置，与气浮出水渠13连接，其长度与斜板装置38长度一致(相同)。所述排渣槽12设于池体尾部，槽口位于水面上；所述刮渣机9设于池体顶部的轨道上，可以在池体两端之间往复运动，所述刮渣机9的底部设置刮板与水面接触，在运动过程中可将水面的浮渣刮至排渣槽12。所述刮泥机37紧贴池体的底部设置，位于气浮集水管11下部，可以在池底两端之间往复运动，所述刮泥机37的底部设置刮板与所述池底表面接触，在运动过程中可将池底污泥刮至积泥坑43附近；排泥阀42设于积泥坑43底部，用于排池底部积泥；所述沉淀出水堰40设于池体尾端，与池体尾端的穿孔花墙39连接；所述气浮出水渠13与沉淀出水堰40相邻，所述气浮集水管11收集后进入气浮出水渠13，气浮出水渠13的出水再进入砂滤池进行处理；所述沉淀出水堰40收集清水，沉淀出水堰40的出水进入沉淀出水渠41，沉淀出水渠41的出水再进入砂滤池进行处理。

如图3所示，所述深度处理模块包括主臭氧接触池25、生物活性炭滤池29和消毒接触池30；所述主臭氧接触池25、生物活性炭滤池29和消毒接触30池依次串联，毗邻之间通过渠道相连，各池之间的水头损失仅为0.1-0.4m。水头损失较各池体通过管道连接的传统工艺节约30％～50％，节约原水提升泵能耗8％～12％。在所述主臭氧接触池25上安装主臭氧投加装置26。在所述主臭氧接触池25和生物活性炭滤池29之间设置反冲洗废水渠28。所述生物活性炭滤池29由若干个池体并排组成。

如图2所示，所述污泥处理模块包括反冲洗废水沉淀池20、排渣排泥沉淀池21、浮渣脱气池22、污泥浓缩池23和污泥储池24；所述反冲洗废水沉淀池20、排渣排泥沉淀池21、浮渣脱气池22、污泥浓缩池23和污泥储池24依次毗邻设置，且位于气浮池10下方；所述絮凝反应池6底部设置穿孔排泥管17与排泥渠15相连，所述排泥渠15通过污泥管45与排渣排泥沉淀池21连接；在所述反冲洗废水沉淀池20、排渣排泥沉淀池21、浮渣脱气池22、污泥浓缩池23内设置滗水器19，上清液通过所述滗水器19、上清液管34和水泵35抽吸回流至原水管46；在所述反冲洗废水沉淀池20、排渣排泥沉淀池21、浮渣脱气池22、污泥浓缩池23的积泥坑20内设置污泥泵32，所述污泥泵20通过污泥管45将污泥输送至污泥浓缩池23处理；在所述浮渣脱气池22和污泥储池23均设置潜水搅拌器33。

一种给水处理方法，基于所述的集成式给水处理装置，其包括的步骤如下：原水依次流经预臭氧接触池、混合池、絮凝反应池、气浮池、砂滤池、主臭氧接触池、生物活性炭滤池、消毒接触池和清水池。其中，药剂投药范围：絮凝剂(PAC)：3～6mg/L(以固体计)、助凝剂(HCA)：0.5～1mg/L(以固体计)、预臭氧(O3)：0.5～1.5mg/L、主臭氧(O3)：0.5～1.5mg/L、消毒接触池消毒剂(NaClO)：10～20mg/L(10％浓度)，清水池消毒剂(NaClO)：10～20mg/L(10％浓度)。

生产运行时，原水首先进入预臭氧接触池1，通臭氧对原水中藻类、嗅味物质、有机物进行预氧化处理，所述预臭氧接触池1的出水投加絮凝药剂经机械混合池3后进入网格絮凝反应池6，絮凝反应池6的出水进入气浮池10，所述气浮池10的出水进入砂滤池，砂滤池出水进入主臭氧接触池25，经主臭氧接触池25处理后进入生物活性炭滤池29处理，所述生物活性炭滤池29出水经由连接管道36进入消毒接触池30处理，在消毒池30投氯消毒后进入清水池，清水池出水补投氯后，经送水泵房送入配水管网。

当原水浊度在0～70NTU的较低情况、或藻类含量大于等于6千万个/L的较高情况时，气浮池10运行气浮工艺：絮凝反应后的水进入气浮池10，首先与溶气水释放器8所释放的溶气水混合后，絮体粘附气泡后上浮至液面形成浮渣，与絮体分离后的清水进由气浮集水管11收集后进入气浮出水渠13，气浮出水渠13的出水再进入砂滤池进行处理。

当原水浊度大于70NTU的较高情况时，气浮工艺无法满足出水要求时，气浮池10的切换运行沉淀工艺：絮凝反应后的水进入气浮池10，然后流经斜板装置38，由于斜板装置38对絮体的阻挡，使絮体滑至池底形成积泥，积泥由池底的刮泥机37刮至池末端积泥坑43，排泥阀42打开将积泥排至排渣排泥沉淀池21；而与絮体分离的清水流经斜板装置38后，流经池末端穿孔花墙39，再经由沉淀出水堰39进入沉淀出水渠41，沉淀出水渠41的出水再进入砂滤池进行处理。

生产废水处理过程中，气浮池10的浮渣，由刮渣机9刮进排渣槽12，再流入浮渣脱气池22，通过池内的搅拌器33将浮渣脱气，脱气后的浮渣，由污泥泵32抽吸至排渣排泥沉淀池21，浮渣抽吸完成后，浮渣脱气池22可再接纳浮渣。浮渣进入排渣排泥沉淀池21后，开始静止沉淀，当沉淀完成后，通过滗水器19、上清液管34和水泵35抽吸上清液回流至原水管46，上清液抽吸完成后，通过污泥泵32，将污泥抽吸至污泥浓缩池23进行浓缩，污泥抽吸完成后(即排渣排泥沉淀池排空后，)，排渣排泥沉淀池21可再接纳排泥。

生产废水处理过程中，网格絮凝反应池6的底泥，经由穿孔排泥管17收集后流入排泥渠15，再经由污泥管45，流入排渣排泥沉淀池21，当满池后，静止沉淀，当沉淀完成后，通过滗水器19、上清液管34和水泵35吸上清液回流至原水管46，上清液抽吸完成后，通过污泥泵32，将污泥抽吸至污泥浓缩池23进行浓缩，污泥抽吸完成后，排渣排泥沉淀池21可再接排泥。

生产废水处理过程中，砂滤池或生物活性炭滤池29反冲洗排水，经由反冲洗废水渠28，流入反冲洗废水沉淀池20，池满后，静止沉淀，当沉淀完成后，通过滗水器19、上清液管34和水泵35抽吸上清液回流至原水管46，上清液抽吸完成后，通过污泥泵32，将污泥抽吸至污泥浓缩池23进行浓缩，污泥抽吸完成后，反冲洗废水沉淀池20可再接反冲洗排水。

生产废水处理过程中，当污泥浓缩池23内的污泥浓缩完成后，通过滗水器19将上清液外排至市政管网，上清液抽排完后，通过污泥泵32，将污泥抽吸至污泥储池24，污泥浓缩池排空后，可再接纳排入的污泥，污泥储池24内的污泥经过脱水处理后外运。

采用本实用新型技术方案，不同水质情况下的处理效果检测结果如下。

(1)进水依次流经“预臭氧接触池→机械混合池→网格絮凝反应池→气浮池→砂滤池→主臭氧接触池→生物活性炭滤池→消毒接触池→清水池”，当进水浑浊度为40～60NTU时，气浮池切换运行气浮工艺，关键水质指标值如下：

(2)进水依次流经“预臭氧接触池→机械混合池→网格絮凝反应→气浮池→砂滤池→主臭氧接触池→生物活性炭滤池→消毒接触池→清水池”，当进水浑浊度为120～370NTU时，气浮池切换运行沉淀工艺，关键水质指标值如下：

以上所述者，仅为本实用新型的较佳实施例而已，当不能以此限定本实用新型实施的范围，即大凡依本实用新型申请专利范围及实用新型说明内容所作的简单等效变化与修饰，皆仍属本实用新型专利涵盖的范围内。