一种分散式饮用水深度处理方法及装置与流程

本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种分散式饮用水深度处理方法及装置。

背景技术：

目前，全国正在实施“农村饮用水达标提标行动”。农村现有净化设施大部分以混凝沉淀、砂滤、无阀滤池等为主，水处理工艺简单，下雨天时，设备出水浑浊，化学药剂投加量大，设施陈旧，无应对水质波动措施，无法保障安全供水。

农村用水量一般为30~300吨/天，以村为单位建站，数量庞大，地理位置分散，城镇自来水厂管网无法延伸到这些地方，长期缺乏专业管理人员，设施闲置、报废率居高不下。雨季，泥沙增加，出现黄水；夏季，微生物繁殖、藻类爆发，出现臭水。

南方的农村饮用水水质状况调查结果表明，农村饮用水取水水源水质总体良好，出厂水和末梢水水质合格率较低，浊度、微生物指标超标是影响农村饮用水安全的主要因素。所以设置处理工艺时，主要针对浊度、微生物的去除，絮凝斜管沉淀池可以去除大部分浊度、浸没式超滤膜可以截留住微生物和小颗粒物质。

目前市场上有做单村水厂的企业，将山上的水源引入山下，储存在水池中，进水需要动力设施提供，工艺设计简单，没有考虑农村下雨天遇到高浊度浑水问题，单一的超滤膜处理设备，进水波动较大，不能稳定运行，设备运行过程中出现故障，也不能及时反馈信息，村民就会停水。

针对上述问题，有必要开发一种适用于农村无人值守、全自动化控制、低能耗的饮用水处理水厂，操作简单，运行成本低，对水中的浊度和微生物有良好的去除效果，保障饮用水卫生安全。

申请号为201810271820.2、201820425970.x专利公开了对农村饮用水处理方法和装置，显然对农村饮用水处理方式不合理，此种设备无法稳定长时间运行，无法抵抗下雨天高负荷浊度的原水，同时进水和供水都需要动力设备提供，运行能耗高，不经济实用。

技术实现要素：

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种针对不同水质，均能稳定有效地去除水中的浊度、微生物，出水水质高而稳定，且进水和供水无需动力设备，能耗低，运行稳定的分散式饮用水深度处理方法及装置。

为实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：

一种分散式饮用水深度处理方法，包括如下步骤：

1）高位原水经格栅过滤，过滤水自由落差自流进入原水分流装置，依据过滤水的浊度自动分流；采用格栅过滤可对原水中携带的树叶、杂草、大颗粒物质进行截留，防止管道堵塞，利用高度落差优势进水，无需安装进水泵，节省能耗，也免去繁杂的日常维护。依据过滤水的浊度自动分流可将不同浊度的水进行不同的处理，维护整个水处理过程的稳定性和有效性。

2）低于预设浊度值的分流水进入浸没式超滤膜装置净化处理，高于预设浊度值的分流水先进入絮凝斜管沉淀池作降浊度预处理，之后进入浸没式超滤膜装置净化处理；浊度高的原水如果格栅过滤后直接进入浸没式超滤膜处理装置，水体中的悬浮物和胶体会堵塞超滤膜丝表面的孔径，如果要恢复产水通量，则需要对膜表面进行频繁的化学清洗，将会大大缩短膜使用寿命。设计絮凝斜管沉淀池可以将大部分格栅过滤水浊度沉降去除，低浊度水进入浸没式超滤膜装置处理，减轻膜处理负荷，延长使用周期，提供稳定出水，特别适用于频繁、长时间下雨地区。

3）步骤2）的超滤产水进入产水箱，利用高度落差自流进入用户。利用农村地理高度差供水，无需供水泵供水，节省能耗。

作为优选，步骤1）所述的依据过滤水的浊度自动分流包括浊度测量和自动阀门分流。浊度测量后根据不同浊度控制自动阀门的两个出水口的一个打开，另一个关闭，自动化程度高，控制可靠。

作为优选，步骤2）所述预设的浊度值为30-50ntu。该预设浊度值既能达到稳定优质供水，又能避免不必要的絮凝沉淀，节约成本。

作为优选，步骤2）所述降浊度预处理包括絮凝和沉淀，其中絮凝时间为10~30min，沉淀水力停留时间20~40min。絮凝剂在絮凝区充分混合均匀，形成大颗粒矾花，在沉淀区将大部分悬浮物沉降去除，浊度减小，保证进入浸没式超滤膜装置中水的负荷降低。

作为优选，步骤2）所述的浸没式超滤膜装置使用的中空纤维膜过滤精度0.01~0.1um；中空纤维膜对浊度、颗粒物、微生物的截留效果是很高的，可以保证出水浊度小于0.2ntu，完全满足生活饮用水卫生标准。

作为优选，步骤2）浸没式超滤膜装置净化处理采用虹吸产水或泵抽吸产水。虹吸产水方式可以节省产水泵的长时间运行，运行能耗降低大大降低。运行时间长，反洗时间短，提高了系统水回收率。

一种分散式饮用水深度处理装置，包括依次连接的取水装置、浸没式超滤膜处理装置、加药供水装置，在取水装置、浸没式超滤膜处理装置之间还设置有原水分流装置和絮凝斜管沉淀池，取水装置的出口与原水分流装置进口连接，原水分流装置的两路出口一路连接到絮凝斜管沉淀池的进口，另一路连接到浸没式超滤膜处理装置的第一进口，絮凝斜管沉淀池的出口连接到浸没式超滤膜处理装置的第二进口。原水分流装置和絮凝斜管沉淀池将浊度高的进水分流后单独进行预处理降低浊度后再进入后续超滤处理，降低超滤装置运行负荷，保证整个装置稳定运行。

作为优选，所述的所述的取水装置包括依次连接的蓄水池和出水格栅，原水分流装置包括依次连接的进水浊度仪和自动阀门。蓄水池为高位蓄水池，重力落差自流，节省能耗。

作为优选，所述的絮凝斜管沉淀池依次设置絮凝池和沉淀池，絮凝池依次设置为第一絮凝区、第二絮凝区和第三絮凝区，沉淀池从下到上设置为污泥区、布水区、沉淀区、澄清区，第三絮凝区设有排水口与布水区相通，污泥区内设有污泥浓度计，三个絮凝区与污泥区底部均设置有排泥设施。三个絮凝区可分别采用通向折板絮凝、异向折板絮凝、平板絮凝，污泥区内污泥浓度根据预设值进行智能控制排泥措施，逐步絮凝排泥，充分沉淀澄清，浊度降低，效果显著。

作为优选，所述的浸没式超滤膜处理装置包含浸没式超滤膜池、排污装置、曝气装置、清洗加药装置和反洗装置，浸没式超滤膜池的排污口与排污装置的进口相连，浸没式超滤膜池的进气口与曝气装置相连，浸没式超滤膜池的出水口与反洗装置的进水口相连，清洗加药装置的出药口与反洗装置相连。曝气装置产生压缩空气通入超滤膜池内，超滤膜池底部产生大量均匀气泡对膜池内的超滤膜进行冲刷，使超滤膜丝之间相互抖动摩擦，剥离膜表面附着的胶体、悬浮物等，维护超滤膜丝表面清洁，稳定运行。超滤膜的产水和化学清洗药剂通过反洗装置和清洗加药装置进入超滤膜丝内部，进行反向冲洗和浸泡，对膜表面的污染物进行去除，恢复产水通量，稳定运行。

作为优选，还包括产水汇集管、出水虹吸管、产水泵、出水虹吸阀、出水虹吸破坏阀和产水箱，产水汇集管连接到浸没式超滤膜池的产水口，出水虹吸管与产水汇集管连通，出水虹吸管上设置有产水泵和出水虹吸阀，出水虹吸管深入到产水箱的底部，反洗装置包括反洗管、反洗泵，反洗管一端与产水箱连接，另一端连接到出水虹吸管，出水虹吸破坏阀设置在反洗管上。产水泵泵上少量产水，之后由出水虹吸管配合出水虹吸阀对浸没式超滤膜提供负压，使膜池中的水依次进入产水汇集管、出水虹吸管进入产水箱，当出水虹吸破坏阀开启，空气进入出水虹吸管，负压消失，则停止产水。利用虹吸原理进行产水，可以节约能耗。当然也可以不使用虹吸产水，利用产水泵抽吸产水，功率可以控制。

作为优选，还包括程序控制中心、远程控制系统，所述程序控制中心与原水分流装置、絮凝斜管沉淀池、浸没式超滤膜处理装置和加药供水装置、远程控制系统连接，远程控制系统与集中控制平台或手机app连接。设备上所有的仪表数据都可通过程序控制中心上传到远程控制系统，当出现故障时，集中控制平台或手机app上会接收到设备状况信息，实现无人值守模式。

本发明的一种分散式饮用水深度处理方法及装置，利用农村地理高度落差优势取水，原水分流装置对不同水质进行分流，对不同的水质进行针对性处理，出水水质高而稳定，也保障了超滤膜系统的长期稳定性，为设备的运行节省能耗，降低处理费用，将困扰多年的农村饮用水问题得以解决。

附图说明

图1为本发明实施例1一种分散式饮用水深度处理装置的结构示意图。

图2为本发明实施例1絮凝斜管沉淀池的结构示意图。

图3为本发明实施例1产水部分的结构示意图。

图中1、取水装置；2、原水分流装置；3、絮凝斜管沉淀池；4、浸没式超滤膜处理装置；5、加药供水装置；6、蓄水池；7、出水格栅；8、进水浊度仪；9、自动阀门；10、浸没式超滤膜池；11、排污装置；12、曝气装置；13、清洗加药装置；14、反洗装置；15、产水箱；16、消毒加药装置；17、第一絮凝区；18、第二絮凝区；19、第三絮凝区；20、污泥区；21、布水区；22、沉淀区；23、澄清区；24、污泥浓度计；25、程序控制中心；26、远程控制系统；27、产水汇集管；28、出水虹吸管；29、产水泵；30、出水虹吸阀；31、出水虹吸破坏阀；32、反洗管；33、反洗泵；34、排泥管；35、排泥阀；36、排泥泵；37、产水阀；38、流量计；39、排污泵；40、排污阀。

具体实施方式

下面结合图1、2与具体实施方式对本发明做进一步的说明。

实施例1

一种分散式饮用水深度处理方法，包括如下步骤：

1）高位原水经格栅过滤，过滤水自由落差自流进入原水分流装置，依据过滤水的浊度自动分流；

2）低于预设浊度值的分流水进入浸没式超滤膜装置净化处理，高于预设浊度值的分流水先进入絮凝斜管沉淀池作降浊度预处理，之后进入浸没式超滤膜装置净化处理；

3）步骤2）的超滤产水进入产水箱，利用高度落差自流进入用户。

步骤1）所述的依据过滤水的浊度自动分流包括浊度测量和自动阀门分流。

预设的浊度值为一个区间值30-50ntu。

步骤2）所述降浊度预处理包括絮凝和沉淀，其中絮凝时间为10~30min，沉淀水力停留时间20~40min。

步骤2）浸没式超滤膜装置净化处理采用虹吸产水。

一种分散式饮用水深度处理装置，如附图1所示，包括依次连接的取水装置1、浸没式超滤膜处理装置4、加药供水装置5，在取水装置1、浸没式超滤膜处理装置4之间还设置有原水分流装置2和絮凝斜管沉淀池3，取水装置1的出口与原水分流装置2进口连接，原水分流装置2的两路出口第一路连接到絮凝斜管沉淀池3的进口，第二路连接到浸没式超滤膜处理装置4的第一进口，絮凝斜管沉淀池3的出口连接到浸没式超滤膜处理装置4的第二进口。

取水装置1包括依次连接的蓄水池6和出水格栅7，原水分流装置2包括依次连接的进水浊度仪8和自动阀门9。

所述的自动阀门9为三向转换阀，所述的进水浊度仪8为在线监测浊度仪，浊度仪具有4~20ma模拟输出电流和rs485通讯功能，通过反馈信号来控制三向转换阀进行阀门自动切换。

如附图2所示，絮凝斜管沉淀池3依次设置絮凝池和沉淀池，絮凝池依次设置为第一絮凝区17、第二絮凝区18和第三絮凝区19，沉淀池从下到上设置为污泥区20、布水区21、沉淀区22、澄清区23，第三絮凝区19设有排水口与布水区21相通，污泥区20内设有污泥浓度计24，三个絮凝区17、18、19与污泥区20底部均设置有排泥设施。排泥设施包括相互配合的排泥管34、排泥阀35、排泥泵36。其中三个絮凝区分别采用通向折板絮凝、异向折板絮凝、平板絮凝。

浸没式超滤膜处理装置4包含浸没式超滤膜池10、排污装置11、曝气装置12、清洗加药装置13和反洗装置14，浸没式超滤膜池10的排污口与排污装置11的进口相连，浸没式超滤膜池10的进气口与曝气装置12相连，浸没式超滤膜池10的出水口与反洗装置14的进水口相连，清洗加药装置13的出药口与反洗装置14相连。如附图3所示，排污装置11包括了排污泵39、排污阀40。

浸没式超滤膜装置4使用中空纤维膜，中空纤维膜材料为pvdf，中空纤维膜内径为0.7um，外径为1.3um，膜过滤孔径为0.01um。

如附图3所示，还包括产水汇集管27、出水虹吸管28、产水泵29、出水虹吸阀30、出水虹吸破坏阀31和产水箱15，产水汇集管27连接到浸没式超滤膜池10的产水口，出水虹吸管28与产水汇集管27连通，出水虹吸管28上设置有产水泵29和出水虹吸阀30，出水虹吸管28深入到产水箱15的底部，反洗装置14包括反洗管32、反洗泵33，反洗管32一端与产水箱15连接，另一端连接到出水虹吸管28，出水虹吸破坏阀31设置在反洗管32上。出水虹吸管28还设置有产水阀37和流量计38。

还包括程序控制中心25、远程控制系统26，所述程序控制中心25与原水分流装置2、絮凝斜管沉淀池3、浸没式超滤膜处理装置4和加药供水装置5、远程控制系统26连接，远程控制系统26与集中控制平台或手机app连接。

高位蓄水池6的原水经出水格栅7初步过滤后，自流进进水浊度仪8测量浊度，所测浊度为25ntu，小于预设的浊度值，自动阀门9第二路出口自动打开，分流水直接流进浸没式超滤膜设备4，产水泵29启动，泵上少量产水，之后由出水虹吸管28配合出水虹吸阀30对浸没式超滤膜提供负压，使浸没式超滤膜池10中的水依次进入产水汇集管27、出水虹吸管28进入产水箱15，关闭产水泵29，自动运行45min，出水虹吸破坏阀31开启，空气进入出水虹吸管28，负压消失，则停止产水。使用反洗装置14对浸没式超滤膜设备进行反洗，同时开启曝气装置12，在同样的运行状况下运行8个周期，浸没式超滤膜池10膜池中的水浊度较高，利用排污装置11对浸没式超滤膜池10进行排污，浸没式超滤膜的水回收率在90%以上。

加药供水装置5还包括消毒加药装置16，消毒加药装置16使用nacio，对产水箱15出水再进行进一步消毒净化，得到更优质的饮用水。

实施例2

一种分散式饮用水深度处理方法及装置与实施例1相同，不同之处在于：

高位蓄水池6的原水经出水格栅7初步过滤后，自流进进水浊度仪8测量浊度，所测浊度为60ntu，大于预设的浊度值，自动阀门9第一路出口自动打开，分流水进入絮凝斜管沉淀池3进行预处理，在絮凝池停留20min，在沉淀池停留时间30min后，流进浸没式超滤膜设备4，产水泵29启动，泵上少量产水，之后由出水虹吸管28配合出水虹吸阀30对浸没式超滤膜提供负压，使浸没式超滤膜池10中的水依次进入产水汇集管27、出水虹吸管28进入产水箱15，关闭产水泵29，自动运行60min，出水虹吸破坏阀31开启，空气进入出水虹吸管28，负压消失，则停止产水。使用反洗装置14对浸没式超滤膜设备进行反洗，反洗时间2min，同时开启曝气装置12，在同样的运行状况下运行10个周期，浸没式超滤膜池10膜池中的水浊度较高，利用排污装置11对浸没式超滤膜池10进行排污，浸没式超滤膜的水回收率在95%以上。其中的絮凝斜管沉淀池3经长时间运行，沉淀池污泥区20污泥浓度过高，污泥浓度计24检测结果超过设定值后，排泥阀35自动打开进行排泥。

综上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围，凡依本申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。