一种集成了智能控制系统的深度净水设备及其使用方法

本发明属于饮用水处理领域，涉及一种集成了智能控制系统的深度净水设备及其使用方法。

背景技术：

1、现有以地表水作为水源水的净水厂普遍采用的常规处理工艺，如混凝、沉淀，对于有机物的去除比较有限，且对于季节性的藻类爆发问题也无法有效解决。虽然气浮工艺可以通过曝气增强对藻类的去除，但依然对水中有机物的去除没有明显改善。臭氧-生物活性炭工艺作为深度处理工艺之一，对水体中不过饱和度较高的溶解性有机物有较好的去除效果，但臭氧活性炭滤池存在污染物泄露和微生物泄露的风险。

2、超滤作为第三代净水技术，可较为有效地截留水中的颗粒物、藻类、细菌和部分有机物，但与此同时在运行过程中面临着膜污染问题。

技术实现思路

1、本发明要解决传统地表水净水厂的混凝沉淀工艺对地表水中的有机污染物去除效果受限，无法解决季节性的藻类爆发，同时解决超滤技术膜污染的问题，进而提供一种集成了智能控制系统的深度净水设备及其使用方法。

2、一种集成了智能控制系统的深度净水设备，它包括原水箱、混凝沉淀气浮一体化设备、臭氧接触池、活性炭滤池、中间水箱、超滤膜池、超滤膜组件、压力传感器、产水泵、产水箱、鼓风机和自控柜；

3、原水箱通过进水管路与混凝沉淀气浮一体化设备相连，混凝沉淀气浮一体化设备通过出水管路与臭氧接触池相连，臭氧接触池通过出水管路与活性炭滤池相连，活性炭滤池通过出水管路与中间水箱相连，中间水箱分别通过进水管路和出水管路与超滤膜池相连，超滤膜池内设置超滤膜组件，超滤膜池分别通过进水管路和出水管路与产水泵相连，所述的超滤膜池与产水泵之间的出水管路上设置压力传感器；产水泵分别通过进水管路和产水管路与产水箱相连，鼓风机通过反洗管路与超滤膜池相连，自控柜通过控制线路分别与压力传感器、产水泵及鼓风机相连。

4、一种集成了智能控制系统的深度净水设备的使用方法，它是按以下步骤进行：

5、一、原水箱中的原水与药物混合，得到混合后的原水；

6、所述的原水为待处理地表水源水；所述的混合为管式静态混合器，机械混合30s；

7、二、混合后的原水先进入到混凝沉淀气浮一体化设备中的折板絮凝池，折板絮凝池出水进入到斜管沉淀池，斜管沉淀池出水最后进入气浮池，得到混凝-沉淀-气浮工艺出水；

8、所述的折板絮凝池总絮凝时间为18min，三级絮凝速度分别为：第一级0.3m/s，第二级0.2m/s，第三级0.1m/s；

9、三、混凝-沉淀-气浮工艺出水先进入到臭氧接触池，臭氧接触池出水再进入到活性炭滤池，得到臭氧-活性炭滤池工艺出水；

10、所述的臭氧接触池中总臭氧投加量为1.0mg/l～2.0mg/l，混凝-沉淀-气浮工艺出水与臭氧的接触时间为10min～15min；

11、臭氧接触池出水与活性炭滤池中活性炭层的接触时间为12.6min；

12、四、臭氧-活性炭滤池工艺出水经过中间水箱后，进入超滤膜池，最后存贮于产水箱，即完成一种集成了智能控制系统的深度净水设备的使用方法；

13、所述的超滤膜池中超滤膜组件的膜通量为10l/(m2·h)～25l/(m2·h)。

14、本发明的有益效果是：

15、本发明对传统地表水饮用水厂的常规处理工艺进行了改进，创新性地将混凝-沉淀-气浮工艺、臭氧-活性炭高级氧化工艺和超滤膜工艺结合，发明了一种以超滤膜工艺为核心的组合工艺，能够有效提升对地表水源水的处理效果，有效去除地表水中的浊度、色度、有机物、藻类和细菌，同时有效缓解超滤膜污染，保障了全流程工艺在长期运行过程中的出水水质安全和装置运行稳定性。

16、1本发明结合传统混凝沉淀工艺、气浮工艺、臭氧-活性炭滤池高级氧化工艺与超滤膜工艺，利用气浮工艺、臭氧-活性炭高级氧化工艺与超滤膜等深度处理工艺弥补了常规传统混凝沉淀工艺对地表地表水中的有机物处理能力，同时反过来利用混凝沉淀气浮工艺和臭氧-活性炭高级氧化工艺作为组合预处理工艺，可有效缓解超滤单元的膜污染，保障超滤膜单元稳定运行。各工艺单元互为补充，可实现对地表水源水中的浊度、色度、有机物等污染物和藻类与细菌的稳定去除，提高出水质量，确保饮用水厂生产出安全稳定的高质量饮用水。

17、2本发明通过全流程混凝沉淀气浮-臭氧活性炭-超滤组合工艺中试规模的实验测试了该组合工艺单元对浊度、色度、高锰酸盐指数等几种常规水质指标的去除效果，验证了组合工艺对南水北调地表原水水质优秀的处理效能。其中，组合工艺对浊度的去除可达到98％左右，对色度的去除率可达到99％左右，对高锰酸盐指数的去除率可达到67％左右。

18、3本发明方法可通过智能控制系统检测跨膜压差实时监控超滤膜污染状况，及时开展膜清洗，能够显著缓解超滤膜污染，减缓运行过程中膜的污染程度，降低清洗频率，减少能耗，延长使用寿命。在地表地表水处理领域展现了广泛的应用前景。

19、4本发明采用深度处理与常规处理工艺相结合的方法，可行性更高，易于应用于老旧水厂工艺升级改造，展示了极好的大规模应用前景。

技术特征：

1.一种集成了智能控制系统的深度净水设备，其特征在于它包括原水箱(1)、混凝沉淀气浮一体化设备(3)、臭氧接触池(4)、活性炭滤池(5)、中间水箱(6)、超滤膜池(8)、超滤膜组件(9)、压力传感器(10)、产水泵(11)、产水箱(12)、鼓风机(13)和自控柜(14)；

2.根据权利要求1所述的一种集成了智能控制系统的深度净水设备，其特征在于所述的原水箱(1)与混凝沉淀气浮一体化设备(3)之间的进水管路上设置进水泵(2)，且进水泵(2)设置于原水箱(1)及混凝沉淀气浮一体化设备(3)外部；所述的混凝沉淀气浮一体化设备(3)与臭氧接触池(4)之间的出水管路上设置压力泵，且压力泵设置于混凝沉淀气浮一体化设备(3)及臭氧接触池(4)外部；臭氧接触池(4)与活性炭滤池(5)之间的出水管路上设置压力泵，且压力泵设置于臭氧接触池(4)及活性炭滤池(5)外部；所述的活性炭滤池(5)与中间水箱(6)之间的出水管路上设置压力泵，且压力泵设置于活性炭滤池(5)及中间水箱(6)外部；所述的中间水箱(6)与超滤膜池(8)之间的出水管路上设置潜水泵(7)，且潜水泵(7)设置于中间水箱(6)中。

3.根据权利要求1所述的一种集成了智能控制系统的深度净水设备，其特征在于所述的混凝沉淀气浮一体化设备(3)由折板絮凝池、斜管沉淀池及气浮池组成；所述的折板絮凝池为三级絮凝模式，且均采用相对折板，折板夹角为120°；所述的斜管沉淀池中斜管为正六角形斜管，正六角形的外接圆直径为25mm，倾角为60°；所述的气浮池最大溶气压力为0.40mpa，最大回流比为10％。

4.根据权利要求1所述的一种集成了智能控制系统的深度净水设备，其特征在于所述的活性炭滤池(5)中活性炭层的厚度为2.5m，活性炭层中活性炭的粒径为20目～50目，活性炭粒径的不均匀系数为1.4，水浸湿颗粒密度≤1.5g/cm3；所述的活性炭滤池(5)中承托层采用砾石为分层级配，粒径为2mm～4mm、4mm～8mm及8mm～16mm的砾石层各1层，每层厚度为150mm，承托层的总厚度为0.45m。

5.根据权利要求1所述的一种集成了智能控制系统的深度净水设备，其特征在于所述的超滤膜组件(9)由4组～8组超滤膜并联组成，所述的超滤膜的材质为聚偏二氟乙烯，超滤膜的形式为浸没式中空纤维膜，膜丝公称孔径为0.03μm，单只超滤膜的有效膜面积为25m2，超滤膜组件(9)的浸没深度为0.9m；所述的超滤膜组件(9)过滤方式为内压式或外压式过滤，采用恒压或恒通量过滤模式，恒通量过滤模式下通过压力传感器(10)记录过滤过程中的跨膜压差。

6.如权利要求1所述的一种集成了智能控制系统的深度净水设备的使用方法，其特征在于它是按以下步骤进行：

7.根据权利要求6所述的一种集成了智能控制系统的深度净水设备的使用方法，其特征在于步骤一中所述的地表水源水的浊度为3.5ntu～12.8ntu，色度为28度～99度，高锰酸盐指数为4mg/l～6mg/l，藻细胞含量为1132万个/l～6725万个/l；步骤一中所述的药物为聚合氯化铝、聚丙烯酰胺和臭氧，聚合氯化铝投加量为5mg/l～15mg/l，聚丙烯酰胺投加量为0.5mg/l～1mg/l，臭氧投加量为1mg/l～2mg/l。

8.根据权利要求6所述的一种集成了智能控制系统的深度净水设备的使用方法，其特征在于步骤二中所述的折板絮凝池利用聚合氯化铝为混凝剂，投加量为5mg/l～15mg/l；步骤二中所述的斜管沉淀池中沉淀区停留时间为20min，管内流速为3.41mm/s，配水区高度为0.6m，溢流孔过孔流速为0.02m/s，且每天排泥一次，每次排泥10min～20min；步骤二中所述的气浮池中接触室的上升流速为9mm/s～18mm/s，接触室的水力停留时间为1min～2min，分离区的上升流速为1.81mm/s，分离区的水力停留时间为28min。

9.根据权利要求6所述的一种集成了智能控制系统的深度净水设备的使用方法，其特征在于步骤三中所述的臭氧接触池(4)设计为3格，每格为一阶段，即三阶段接触反应，各级接触时间依进水方向依次为5.0min、5.0min及5.0min，三阶段布气量依次为50％～60％、25％～20％和余量布气；步骤三中所述的活性炭滤池(5)每运行5天～10天进行反冲洗一次，反冲洗为单气反冲方式或气水联合，当为单气反冲方式时，在气冲强度为6l/(m2·s)～15l/(m2·s)的条件下，反冲洗5min～10min，然后用进水进行清洗10min～20min，排除废水；当为气水联合时，先在气冲强度为6l/(m2·s)～15l/(m2·s)的条件下，反冲洗5min～10min，再在水反冲洗强度为6l/(m2·s)～15l/(m2·s)的条件下，反冲洗5min～10min，然后用进水进行清洗10min～20min，排除废水。

10.根据权利要求6所述的一种集成了智能控制系统的深度净水设备的使用方法，其特征在于步骤四中所述的超滤膜池(8)每运行60min～120min进行反冲洗一次，或当自控柜(14)监测到超滤膜跨膜压差超过30kpa时，强制开启反冲洗；所述的反冲洗为气水联合反冲洗，在水反冲洗强度为35l/(m2·h)～70l/(m2·h)及气洗强度为50m3/(m2·h)的条件下，反洗30s～60s，反洗后排底泥；步骤四中所述的产水箱(12)的停留时间为30min。

技术总结
一种集成了智能控制系统的深度净水设备及其使用方法，它属于饮用水处理领域。解决传统地表水净水厂的混凝沉淀工艺对地表水中的有机污染物去除效果受限，无法解决季节性的藻类爆发，同时解决超滤技术膜污染的问题。装置：它包括原水箱、混凝沉淀气浮一体化设备、臭氧接触池、活性炭滤池、中间水箱、超滤膜池、超滤膜组件、压力传感器、产水泵、产水箱、鼓风机和自控柜；方法：一、原水箱中的原水与药物混合，得到混合后的原水；二、混合后的原水先进入到混凝沉淀气浮一体化设备中；三、混凝‑沉淀‑气浮工艺出水先进入到臭氧接触池，臭氧接触池出水再进入到活性炭滤池；四、臭氧‑活性炭滤池工艺出水经过中间水箱后，进入超滤膜池。

技术研发人员：梁恒,宋佳临,顾松,徐达梁,周红,王明远,张逸
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16