本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及常规工艺的中小型水厂短流程深度水处理系统及改造方法。
背景技术：
目前，现有中小型水厂处理技术大多采用如图1所示的常规水处理系统对水体进行净化处理，图1中水处理系统主要包括混凝沉淀池700、石英砂滤池800、含氯消毒剂消毒池900。其中，混凝沉淀池700对原水进行预处理，其包括储药罐、混合池、絮凝池和沉淀池，其中，储药罐存储有混凝剂，例如，聚氯化铝等，通过储药罐向混合池进行加药，在混合池中，设置有混合器，采用机械搅拌等混合方式将进入混合池的原水与混凝剂混合均匀并充分反应，从混合池中流出的水，流经絮凝池絮凝，最后进入沉淀池中去除颗粒。经过混凝沉淀池700的水从石英砂滤池800的上部流入，通过石英砂去除混凝沉淀池700中处理过的水中的悬浮物，最后，从石英砂滤池800中出来的水经过含氯消毒剂消毒池900，去除水中的微生物。
上述图1所示的水处理系统至少具有以下技术问题：1)对重金属、耐氯菌、痕量有机污染物、环境雌激素等水体污染物去除效果有限；2)产生可能对人体有害的含氯有机消毒副产物。
另外，目前水源地污染日益严重，自然界水体中重金属、耐氯菌、环境雌激素等污染逐渐增多，上述水处理系统对水净化处理效果有限，按照常规工艺进行水处理达到原有出水标准的水处理周期长，因此，因水源的水质变化，采用上述常规工艺的水处理系统面临升级改造的压力，特别对于中小型水厂，改造工作有工程造价高、周期长、新增用地和新建构筑物申报工作繁杂困难、现场可用空间小等困难。因此，如何在中小型水厂对现有技术中常规短流程深度处理工艺的水处理系统进行改进，达到更好的净化处理效果，同时避免改进工程造价高，改造周期长、现场可用空间小等难题成为了当前中小型水厂工艺处理系统改造的硬需求。
技术实现要素：
针对上述采用现有技术中常规工艺的水处理系统进行短流程深度处理中产生的技术问题，本发明提出常规工艺的中小型水厂短流程深度水处理系统及改造方法，其造价低、新增构筑物少、改造周期短、占地面积基本无变化、无含氯有机消毒副产物且净化效果更好。
本发明提供了常规工艺的中小型水厂短流程深度水处理系统，包括：
预处理池，用于对原水进行预处理；滤池，用于去除水中悬浮物，还包括：
臭氧接触池，与预处理池相连接，用于将难降解的有机物氧化为小分子且微生物易分解的有机物；
紫外消毒室，与滤池相连接，用于确保水中的微生物的安全性；
其中，所述预处理池包括用于存储预氧化剂的加药罐和用于存储强化混凝剂的储药罐；所述滤池，与臭氧接触池相连接，包括至少一层生物填料层和一层石英砂层。
优选地，所述预处理池包括用于将强化混凝剂和预氧化剂与原水进行混合的混合池、用于使强化混凝剂和预氧化剂与原水充分反应形成絮凝物的絮凝池和用于进行絮凝物沉淀的沉淀池，所述储药罐和加药罐通过加药管道与混合池相连，混合池、絮凝池和沉淀池依次串联。
优选地，沉淀池为斜管沉淀池，斜管沉淀池中的斜管为U型斜管，长度L为7cm，宽度W为3.5cm。
优选地，所述的水处理系统还包括用于对滤池进行冲洗的反冲洗系统，与滤池相连接；所述反冲洗系统包括气源、水源、连接在气源和滤池之间的气洗管道、连接在水源和滤池之间的水洗管道、用于清扫滤料表面的清扫模块和用于控制反冲洗程序的控制系统。
优选地，所述至少一层生物填料层为一层活性炭层，石英砂层的厚度为0.2-1.0m，由粒径为9-11mm的石英砂组成；所述活性炭层的厚度为0.5-2.5m，由活性炭颗粒堆积形成。
本发明还提供了常规工艺的中小型水厂短流程深度水处理改造方法，其特征在于，包括以下步骤：
S100、在装有强化混凝剂的储药罐旁增加装有预氧化剂的储药罐，并连接到混凝沉淀池，将混凝沉淀池改造为预处理池，预氧化剂和强化混凝剂同时加入原水中，对原水进行预处理；
S200、增加臭氧接触池和分别与臭氧接触池连接的臭氧发生装置和臭氧排出装置，连接预处理池和臭氧接触池，采用臭氧对经过预处理池的水进行处理，将难降解的有机物氧化为小分子且微生物易分解的有机物；
S300、从石英砂滤池中取出部分滤料，并添加入有利于微生物附着生长的生物填料，形成具有至少一层生物填料层和一层石英砂层的滤池，将滤池的进水口与臭氧接触池的出水口连接；
S400、在含氯消毒剂消毒室中安装紫外灯管，将含氯消毒剂消毒室改装成紫外消毒室，采用紫外线消毒，确保去除经过滤池处理后的水中的微生物。
可选地，预氧化剂包括高锰酸钾，高锰酸钾的添加量为0.5-1.5mg/L，强化混凝剂包括聚氧化铝，聚氧化铝的添加量为10-40mg/L。
可选地，所述臭氧接触池中的臭氧投加量为1-3mg/L，接触时间为12-15min。
可选地，常规工艺的中小型水厂短流程深度水处理改造方法还包括以下步骤：
S500、增加与滤池可拆卸连接的反冲洗系统，对滤池进行反冲洗。
可选地，反冲洗系统包括气源、水源、气洗管道、水洗管道、用于清扫滤料表面的清扫模块和用于控制反冲洗程序的控制系统；
步骤S500还包括以下步骤：
S510、将滤池右下角的出水口连接到紫外消毒室的出水管路断开，将气洗管道和水洗管道安装在滤池右下方的出水口中，并开启反冲洗系统对滤池进行反冲洗；
S520、控制系统控制气源打开，加压的空气对滤池进行冲洗；
S530、控制系统关闭气源，让滤池静置；
S540、控制系统控制水源打开，对滤池进行冲洗；
S550、控制系统保持打开水源，同时控制清扫模块对滤料表面进行清扫。
应用本发明提出的水处理系统对原水进行了深度处理，造价低、新增构筑物少，比现有技术达到更好的水处理净化效果：本发明提供了一种造价低、改造工程简单且耗时短、新增构筑物少、且能达到更好的水处理净化效果的基于常规工艺的中小型水厂短流程深度处理的水处理系统及改造方法。对于已经配套有现有技术的水处理系统设备的常规工艺的中小型水厂，可以在基本不改变现有水处理系统设备的条件下，通过替换和重新规划水处理系统设备中的投放药剂、材料并增加紫外灯管，达到本发明中更好的短流程深度水处理净化效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有技术中的水处理系统示意图；
图2为本发明提供的水处理系统示意图；
图3为本发明提供的斜管沉淀池中斜管的结构示意图；
图4为本发明提供的沉淀池及其反冲洗系统的示意图；
图5为本发明提供的一优选实施例的水处理改造方法步骤示意图；
图6为本发明一优选实施例的反冲洗流程步骤示意图。
具体实施方式
本发明提供常规工艺的中小型水厂短流程深度水处理系统，如图2所示，包括：预处理池100，用于对原水进行预处理，设置有原水进水口；臭氧接触池200，与预处理池100相连接，用于将难降解的有机物转换为较小分子且微生物易降解的有机物；滤池300，与臭氧接触池200相连接，用于去除水中悬浮物，包括至少一层生物填料层301和一层石英砂层302，；和紫外消毒室400，与滤池300相连接，用于确保经过滤池300处理后的水中的微生物。其中，生物填料层301可为微生物生长繁殖提供有利的附着载体，大量微生物可促进小分子有机物的降解。
预处理池100包括强化混凝沉淀、预氧化和粉末活性炭吸附等方式进行预处理，吸附痕量有机物、难降解有机物，实现污染物的转移和复集，去颗粒，将难降解的大颗粒物降解为中间产物或小分子有机物，从而实现浊度标准。其中，本发明的预处理以强化混凝为主，强化混凝的PH值范围控制在7.0-7.8之间；可选地，还可以单独采用或配合使用预氧化进行预处理，在预氧化中常用预氧化剂有高锰酸钾，二氧化氯，次氯酸钠，但不限于此，只要其为具有氧化能力的化学药剂即可。可选地，还可以配合有粉末活性炭吸附，吸附痕量有机物、难降解有机物，其投加量和投加点与常规技术的水处理系统中相同。
在本发明一优选实施例中，预处理池100中进行以强化混凝沉淀和预氧化为主的预处理，去除原水中的固态悬浮物、天然有机物和色度，保证出水浊度80％以上检出低于0.5NTU，100％检测低于1NTU；溴离子浓度低于100ug/L。预处理池100包括装有强化混凝剂的储药罐101、和装有预氧化剂的加药罐1011、混合池102、絮凝池103和沉淀池104，上述装有强化混凝剂的储药罐101、和装有预氧化剂的加药罐1011、混合池102、絮凝池103和沉淀池104之间分别通过管道连接，每个管道上都设置有进水和出水阀门，这些发明可以是手动阀门也可以通过自动控制阀门进行开启和关闭。混合池102的加药口设置在混合池102的上方通过管道连接，且加药管道上设置有阀门，用于控制加药量。进水口设置在混合池102侧面的中间位置，即按照常规工艺的水处理系统中现有设备的加药口和进水口设置，无需改动。混合池102、絮凝池103和沉淀池104依次串联。
储药罐101中装有强化混凝剂，加药罐1011中装有预氧化剂。其中，预氧化剂包括高锰酸钾等，强化混凝剂包括聚氧化铝等试剂。在本发明一优选实施例中，聚氧化铝的添加量为10-40mg/L，高锰酸钾的添加量为0.5-1.5mg/L，此时，能够最佳地去除水中的藻类、藻毒素、嗅味和有机物，对比于常规工艺的水处理系统中仅采用混凝剂进行混凝沉淀的方法，采用本发明的方案，可以将增强藻类、藻毒素、嗅味和有机物的去除效果。优选地，聚氧化铝的添加量为10mg/L，高锰酸钾的添加量为1mg/L，此时藻毒素的去除率可以达到86％，水嗅味可近乎降为零，有机物的去除效果达到两倍以上。以上药剂在混合池102中与原水进行混合，在本实施例中，混合池102为孔氏旋流反应池，然后经由絮凝池103进行絮凝，然后在沉淀池104中沉淀，沉泥由沉淀池104下方的出口排出。絮凝池103可以为机械絮凝池或其他絮凝池，沉淀池104可以为平板沉淀池或斜板沉淀池。在本实施例中，沉淀池104为斜管沉淀池，沉淀池104出水由位于侧壁中部的出水口流出。如图3所示，在本实施例中，斜管沉淀池中的斜管为U型斜管，长度L为7cm，宽度W为3.5cm，从而达到最佳的沉淀效果。以常规工艺的水处理系统中的现有设备为准，避免更多的改造造成的时间和占地面积的浪费。
相对于常规工艺的水处理系统而言，本发明在预处理池100处的改进只需要在预处理池100中增加一个加药罐1011和一条连接该加药罐1011与混合池102的加药管道，而不需要改变该部分的其他设备和结构，改造简单，造价低廉，同时取得了更好的原水预处理效果。
此外，在本发明另一优选实施例中，还可以在预处理池100中增加粉末活性炭吸附预处理过程，只需要添加一个投加罐105即可，投加罐105的结构与储药罐101的结构类似，通过管道将该投加罐105与混合池102连接，其与储药罐101区别在于，投加罐105中存储有石灰和粉碳。相对于常规工艺的水处理系统而言，本发明在预处理池100处的改进只需要在预处理池100中增加一个加药罐1011、一个投加罐105、连接该加药罐1011与混合池102的加药管道和连接该投加罐105与混合池102的加药管道，而不需要改变该部分的其他设备和结构，改造简单，造价低廉，同时取得了更好的原水预处理效果。
臭氧接触池200与预处理池100相连接，经过预处理池100处理后的水，流入臭氧接触池200，臭氧接触池包括至少2个接触室。臭氧接触池200将难降解的有机物氧化为较小分子且微生物易分解的有机物。优选地，臭氧投加量为1-3mg/L，接触时间12-15min，从而使水中的细菌、真菌等菌体的蛋白质外壳氧化变性、脱落，以保证环境雌激素、嗅味相关有机物、颗粒数等水质指标。臭氧接触池200的进水口设置在臭氧接触池200的上方，出水口设置在臭氧接触池200的左下角，臭氧进气口和臭氧出气口均设置在臭氧接触池200的右侧，图2中的示出了臭氧从臭氧发生装置500进入到臭氧接触池200中，虚线箭头表示未溶解的气体的排出线路。由图1可以看到，臭氧进气口设置在臭氧出气口的上方。经过沉淀池后的水从上方进入，朝臭氧接触池200的下方流动，然后通过位于左下方的出水口流出臭氧接触池200。臭氧从位于臭氧接触池200右侧壁中部或者中部靠下的臭氧进气口进入，与水充分混合，使得水流与气流发生逆流，以保障臭氧的溶解效率。进一步地，在本实施例中，在臭氧接触池200靠近臭氧出气口处安装有尾气破坏装置201，收集未充分溶解的臭氧，将其转化为无害气体之后，再经由臭氧出气口排出。优选地，还可以在沉淀池104和臭氧接触池200之前建立提升井，以保证臭氧接触池和水接触时间。当然，还可以通过机械混合或者设置溶氧释放器的方法来增进水和臭氧的混合，在此不做限定。
臭氧接触池200为本发明的水处理系统在对常规工艺的水处理系统中新增引入的设备，同时，还需要增设一套连接在臭氧进气口处的臭氧生成装置500和连接在臭氧出气口处的臭氧排出装置，分别用于输入和排出臭氧。臭氧接触池200虽然为增设的设备，但是目前臭氧处理技术成熟，因此增设该套装置的难度和成本均不大，但可以达到更好的消毒效果。在臭氧接触池200处理后的水中，不含有硝酸盐，并含有尽可能少的含氯副产物。
结合图2，参见图4，臭氧接触池200出水从滤池300的上方流入滤池300，滤池300中包括至少一层生物填料层301和一层石英砂层302，生物填料层301可为微生物生长繁殖提供有利的附着载体，大量微生物可促进小分子有机物的降解。在本实施例中，至少一层生物填料层301为一层活性炭层。因此，滤池300为包括上层活性炭层且下层石英砂层的双层滤料的滤池300。滤池300内从上到下铺设有生物填料层301(即本实施例中的活性炭层)、石英砂层302、砾石承托层303和滤板304，其中，活性炭层具有对水中悬浮物的吸附效果，且可为微生物生长繁殖提供有利的附着载体，大量微生物可促进小分子有机物的降解。石英砂层302可一定程度上保障浊度去除及生物膜直接脱落，进一步去除悬浮物。在石英砂层302下还设置有砾石承托层303，厚度约为100-400mm，砾石颗粒直径范围为40-80mm。在本发明中，滤板304为整焦滤板。石英砂层302的厚度为0.2-1.0m，由粒径为9-11mm的石英砂组成，石英砂的水浸润颗粒密度为0.9-1.1g/cm3；活性炭层的厚度为0.5-2.5m，由活性炭颗粒堆积形成，活性炭的水浸润颗粒密度为1.4-1.6g/cm3。通过以上尺寸限制，能够更好地达到滤除微生物的作用。
本发明结合曝气生物活性炭滤池和常规工艺的水处理系统中的砂滤池的工艺特点，将常规工艺的水处理系统的石英砂滤料更换为上层为生物活性炭且下层石英砂的双层滤料，能够更好地去除水中微生物和悬浮物。待过滤的水从滤池300的上方进入到滤池300中，并从滤池300的下方流出，滤池整体结构为常规工艺的水处理系统中现有设备的滤池结构，无需改动。关于滤池300，本发明对常规工艺的水处理系统的改进只需要去除部分石英砂滤料并添加相应体积的生物活性炭滤料即可，成本低廉，改造简单，改造时间短且操作方便，可以有效降解经臭氧氧化后形成的小分子有机物、氨氮、痕量有机污染物等常规工艺难以去除的有机物，同时保留石英砂去除浊度等效果。
经过滤池300过滤后的水，流到紫外消毒室400中，通过紫外消毒室400，防止微生物出现的奉献，保证滤池300过滤后的水中微生物的去除，同时通过紫外消毒，减少含氯消毒剂的使用，减少含氯消毒副产物的生成；通过紫外消毒，可以达到无含氯消毒剂及副产物的效果。具体地，紫外消毒室400中布置有紫外灯管，其发出的紫外波长范围为185纳米至255纳米之间。在此波长范围内的紫外线可以有效地杀死微生物，并防止微生物再生，同时，还能很好地破坏待消毒水中的剩余臭氧，将臭氧分解成氧气。再次，该波长范围内的紫外线也可以有效地降低有机碳量，确保有机物的清除。紫外消毒室400中，要保证水体无间歇浸没紫外灯管，防止紫外灯管干烧。紫外灯管排布按实际水流速度、水质情况确定方案，保证紫外照射均匀且无短流，紫外计量不低于40mJ/m2。本发明中对紫外灯管的排布和个数不做限制，紫外灯管的排布根据实际水流速度、水质情况确定，其可以根据紫外灯管的强度和实际需要进行调整，只要能够满足紫外消毒室中的紫外计量不低于40mJ/m2，且保证紫外照射均匀且无短流即可。
本发明中的紫外消毒室400可以通过含氯消毒剂消毒室900改装获得，在含氯消毒剂消毒室900增设紫外灯管即可，同时，还可以将含氯消毒剂消毒室900中的用于装氯消毒剂的储药罐和加药管道移动到本发明的预处理池100部分，作为加药罐1011，减小了改造成本，且改造方法简单，工程周期短，却可以达到更好的消毒效果，保证了出水的微生物安全性。
水体依次流经以上水处理系统的四个部分，实现水质的净化。
进一步地，如图4所示，为了保证滤池300的滤速等过滤效果，本发明的水处理系统还包括反冲洗系统500，与滤池300相连接，用于对滤池300进行冲洗。反冲洗系统500包括气源501、水源502、气洗管道、水洗管道、用于清扫滤池300中的滤料表面的清扫模块504和用于控制反冲洗程序的控制系统503。气洗管道连接在气源501和滤池300之间，水洗管道连接在水源502和滤池300之间。需要使用反清洗系统时，将滤池300右下角的出水口连接到紫外消毒室400的出水管路断开，然后将气洗管道和水洗管道安装在滤池300右下方的出水口中对反冲洗系统500和滤池300进行连接。开启反冲洗系统500后，控制系统503依次按照下述顺序执行冲洗程序。首先，控制系统503控制气源501打开，加压的空气对滤池300进行冲洗，强度为13L/(m2·S)，持续时间为60S，以上程序为气冲洗程序。第二步，控制系统关闭气源，滤池300静置60S。第三步，控制系统控制水源502打开，以9-12L/(m2·S)的冲洗强度对滤池300进行冲洗，持续时间为600S。第四步，控制系统保持打开水源502，同时控制清扫模块504对滤料表面进行清扫。反冲洗系统500的使用频率约为每48小时开启一次，用于清洗滤池300，并保证滤池300的运行工况，尤其保证滤池300的滤速范围为4.5-7m/h。本发明中的反冲洗系统500，通过以上控制系统503中的冲洗程序设置，将气洗和水洗分开，静置时间给滤料提供了微沉降时间，从而避免了反冲洗过程中，双层滤料出现混层的问题，保证了出水浊度。
另一方面，本发明还提供了基于常规工艺的中小型水厂短流程深度水处理改造方法，常规工艺中的中小型水厂水处理工艺如图1所示，原水依次通过混凝沉淀池700、石英砂滤池800和含氯消毒剂消毒池900进行水处理。
结合图1-4，参见图5所示，本发明还提供的基于常规工艺的中小型水厂短流程深度水处理改造方法包括以下步骤：S100、在装有强化混凝剂的储药罐101旁增加装有预氧化剂的加药罐1011，并连接到混凝沉淀池700，将混凝沉淀池700改造为预处理池100，预氧化剂和强化混凝剂同时加入原水中，对原水进行预处理。S200、增加臭氧接触池200和分别与臭氧接触池200连接的臭氧发生装置500和臭氧排出装置，连接预处理池100和臭氧接触池200，采用臭氧对经过预处理池100的水进行处理，将将难降解的有机物氧化为小分子且微生物易分解的有机物。S300、从石英砂滤池800中取出部分滤料，并更换为有利于微生物附着生长的生物填料，形成具有至少一层生物填料层301和一层石英砂层302的滤池300，将滤池300的进水口与臭氧接触池200的出水口连接。S400、在含氯消毒剂消毒室900中安装紫外灯管，将含氯消毒剂消毒室900改装成紫外消毒室400，采用紫外线消毒，确保去除经过滤池300处理后的水中的微生物。
S100、在装有强化混凝剂的储药罐101旁增加装有预氧化剂的加药罐1011，并连接到混凝沉淀池700，将混凝沉淀池700改造为预处理池100，预氧化剂和强化混凝剂同时加入原水中，对原水进行预处理。在预处理池100中增加一个装有预氧化剂的加药罐1011和一条连接该加药罐1011与混合池102的加药管道，并将加药管道连接到混合池102的的加药口上。相对于常规工艺的水处理系统而言，在预处理池100处的改进，最多只需要在预处理池100中增加一个加药罐1011和一条加药管道，而不需要改变该部分的其他设备和结构，改造简单，造价低廉且占用位置小，同时取得了更好的原水预处理效果。
预氧化剂包括高锰酸钾等，混凝剂包括聚氧化铝等试剂。在本发明一优选实施例中，聚氧化铝的添加量为10-40mg/L，高锰酸钾的添加量为0.5-1.5mg/L，此时，能够最佳地去除水中的藻类、藻毒素、嗅味和有机物，对比于常规工艺的水处理系统中仅采用混凝剂进行混凝沉淀的方法，采用本发明的方案，可以将增强藻类、藻毒素、嗅味和有机物的去除效果。优选地，聚氧化铝的添加量为10mg/L，高锰酸钾的添加量为1mg/L，此时藻毒素的去除率可以达到86％，水嗅味可近乎降为零，有机物的去除效果达到两倍以上。
所述对预氧化剂和强化混凝剂同时加入原水中，对原水进行预处理的过程为：将原水与预氧化剂和强化混凝剂混合进行混合；经由絮凝池进行絮凝；絮凝物在沉淀池中沉淀，沉泥由沉淀池下方的出口排出。经过所述预处理池100处理后的出水浊度80％以上检出低于0.5NTU，100％检测低于1NTU；溴离子浓度低于100ug/L。
此外，在本发明的另一优选实施例中，该步骤S100还可以为：S100、在装有强化混凝剂的储药罐101旁增加装有预氧化剂的加药罐1011和装有石灰和粉碳的投加罐105，同时将预氧化剂、强化混凝剂、石灰和粉碳加入原水中，对原水进行预处理。相对于常规工艺的水处理系统而言，在预处理池100处的改进，最多只需要在预处理池中增加一个加药罐1011、一个投加罐105和对应的两条加药管道，而不需要改变该部分的其他设备和结构，改造简单，造价低廉且占用位置小，同时取得了更好的预处理效果。
S200、增加臭氧接触池200和分别与臭氧接触池200连接的臭氧发生装置500和臭氧排出装置，连接预处理池100和臭氧接触池200，采用臭氧对经过预处理池100的水进行处理，将难降解的有机物氧化为小分子且微生物易分解的有机物。
该步骤S200包括以下子步骤：S210、将臭氧接触池200的进水口设置在臭氧接触池200的上方，出水口设置在臭氧接触池200的左下角，臭氧进气口和臭氧出气口均设置在臭氧接触池200的右侧，且臭氧进气口设置在臭氧出气口的上方；S220、将所述臭氧进气口与臭氧发生装置500连接，将所述臭氧出气口与臭氧排出装置连接，将预处理池100的出水口连接到臭氧接触池200的进水口；S230、在臭氧接触池200靠近臭氧出气口处安装尾气破坏装置201，收集未充分溶解的臭氧。
具体地，所述采用臭氧对经过预处理池100的水进行处理，将难降解的有机物氧化为小分子且微生物易分解的有机物包括：首先，臭氧通过位于臭氧接触池200上方的臭氧进气口进入臭氧接触池200；然后，经步骤S100处理过的水从位于臭氧接触池200下方的进水口进入臭氧接触池200与臭氧混合。其中，步骤S200中，臭氧投加量为1-3mg/L，接触时间12-15min。臭氧氧化后的水将给生物膜提供代谢原料。
臭氧接触池200为本发明的水处理系统在对常规工艺的水处理系统中新增引入的设备，同时，还需要增设一套连接在臭氧进气口处的臭氧生成装置500和连接在臭氧出气口处的臭氧排出装置，分别用于输入和排出臭氧。臭氧接触池200虽然为增设的设备，但是目前臭氧处理技术成熟，因此增设该套装置的难度和成本均不大，但可以达到更好的消毒效果。在臭氧接触池200处理后的水中，不含有硝酸盐，并含有尽可能少的含氯副产物。
S300、从石英砂滤池800中取出部分滤料，并添加入有利于微生物附着生长的生物填料，形成具有至少一层生物填料层301和一层石英砂层302的滤池300，将滤池300的进水口与臭氧接触池200的出水口连接。
优选地，采用生物填料为活性炭，即滤池300中包括上层活性炭，下层石英砂的双层滤料达到以上处理效果，即，从滤池300中取出部分石英砂，然后加入与取出的石英砂部分体积相等的活性炭，形成上层活性炭，下层石英砂的双层滤料滤池。其中，石英砂床的厚度为0.2-1.0m，由粒径为9-11mm的石英砂组成，石英砂的水浸润颗粒密度为0.9-1.1g/cm3；活性炭床的厚度为0.5-2.5m，由活性炭颗粒堆积形成，活性炭的水浸润颗粒密度为1.4-1.6g/cm3。通过以上尺寸限制，能够更好地达到滤除微生物的作用。
本发明结合曝气生物活性炭滤池和常规工艺的水处理系统中的砂滤池的工艺特点，将常规工艺的水处理系统的石英砂滤料更换为上层生物活性炭和下层石英砂的双层滤料，能够更好地去除水中微生物和悬浮物。待过滤的水从滤池300的上方进入到滤池300中，并从滤池300的下方流出，滤池整体结构按照常规工艺的水处理系统中现有设备的滤池结构，无需改动。这部分对常规工艺的水处理系统的改进只需要取出部分石英砂加入活性肽即可，成本低廉，改造简单，操作方便，且可以有效降解经臭氧氧化后形成的小分子有机物、氨氮、痕量有机污染物等常规工艺难以去除的有机物，同时保留石英砂去除浊度等效果。
S400、在含氯消毒剂消毒室900中安装紫外灯管，将含氯消毒剂消毒室900改装成紫外消毒室400，采用紫外线消毒，确保去除经过滤池300处理后的水中的微生物。通过紫外消毒，减少含氯消毒剂的使用，减少含氯消毒副产物的生成；通过紫外消毒，可以达到无含氯消毒剂及副产物的效果。
其中，紫外线消毒采用有紫外灯管发出的紫外线完成，其发出的紫外波长范围为185纳米至255纳米之间，紫外灯管的排布根据实际水流速度、水质情况确定，保证紫外照射均匀且无短流，紫外剂量不低于40mJ/m2。
本发明中的紫外消毒室400通过含氯消毒剂消毒室900改装获得，在含氯消毒剂消毒室900增设紫外灯管即可，同时，还可以将含氯消毒剂消毒室900中的用于装氯消毒剂的储药罐和加药管道移动到本发明的预处理池100部分，作为加药罐1011，减小了改造成本，且改造方法简单，工程周期短，却可以达到更好的消毒效果，保证了出水的微生物安全性。
该水处理改造方法进一步包括步骤S500、增加与滤池300可拆卸连接的反冲洗系统500，对滤池300进行反冲洗。如图4所示，反冲洗系统500包括气源501、水源502、气洗管道、水洗管道、用于清扫滤料表面的清扫模块504和用于控制反冲洗程序的控制系统503。
需要使用反清洗系统时，结合图1-4，参见图5所示，S500进一步包括：S510、将滤池300右下角的出水口连接到紫外消毒室400的出水管路断开，将气洗管道和水洗管道安装在滤池300右下方的出水口中，并开启反冲洗系统500对滤池300进行反冲洗。开启反冲洗系统500后，控制系统503依次按照下述顺序执行冲洗程序，即所述反冲洗包括以下步骤：S520、控制系统503控制气源501打开，加压的空气对滤池300进行冲洗。以上程序为气冲洗程序，强度为13L/(m2·S)，持续时间为60S。S530、控制系统503关闭气源，让滤池300静置60S。S540、控制系统503控制水源502打开，对滤池300进行冲洗。冲洗强度为9-12L/(m2·S)，持续时间为600S。S550、控制系统503保持打开水源502，同时控制清扫模块504对滤料表面进行清扫。反冲洗系统500的使用频率约为每48小时开启一次，用于清洗滤池300，并保证滤池300的运行工况，尤其保证滤池300的滤速范围为4.5-7m/h。本发明中的反冲洗系统，通过以上步骤S520-S550，将气洗和水洗分开，静置时间给滤料提供了微沉降时间，从而避免了反冲洗过程中，双层滤料出现混层的问题，保证了出水浊度。
本发明提供了一种造价低、改造工程简单且耗时短、新增构筑物少、且能达到更好的水处理净化效果的基于常规工艺的中小型水厂短流程深度处理的水处理系统及改造方法。对于已经配套有现有技术的水处理系统设备的常规工艺的中小型水厂，可以在基本不改变现有水处理系统设备的条件下，通过替换和重新规划水处理系统设备中的投放物质、材料并增加紫外灯管，达到本发明中更好的短流程深度水处理净化效果。应用本发明的水处理系统对常规工艺的水处理系统进行改进，强化预处理工艺，更换沉淀池斜管类型，新建提升井、新增臭氧和紫外消毒工艺，将石英砂滤池原位升级改造为活性炭-石英砂双层滤料滤池。在较低工程造价、较短改造周期内、新增构筑物少、不需要扩大生产用地的情况下，实现深度处理效果，提升水质保障能力。实现使用常规工艺的中小型水厂的短流程深度处理升级改造。