專利名稱：跌水曝氣生物預(yù)處理－超濾組合飲用水凈化工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種微污染水源水凈化處理技術(shù)。具體是跌水曝氣充氧生物預(yù)處理與超濾組合工藝對飲用水進(jìn)行處理，屬于飲用水處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
微污染水源水是指水源受到有機(jī)物、氨氮、藻類等微污染的水，簡稱原水。這種水不能直接作為飲用水使用，必須進(jìn)行處理，使上述污染物得到去除，符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)才行。目前，對于這種微污染水源水的處理方法是常規(guī)處理前設(shè)置生物預(yù)處理單元。該方法是當(dāng)前給水處理去除水中氨氮和有機(jī)物的有效手段，且有助于改善水的理化性質(zhì)和利于后續(xù)工藝的運行。但是后續(xù)常規(guī)工藝需投加混凝劑和預(yù)加氯。所以用這種方法得到的飲用水口感差，而且由于混凝劑投加后導(dǎo)致排泥量大。也可以在常規(guī)工藝后設(shè)置深度處理，深度處理包括膜過濾等。膜技術(shù)是飲用水處理中的熱點，是水處理領(lǐng)域近10年來最重要的技術(shù)突破。MF膜和UF膜可截留水中絕大部分懸浮物、膠體和細(xì)菌，但是不能去除氨氮，對水中有機(jī)物去除率不高?？傊?，至今為止還沒有既能保持飲用水好的口感和高的水質(zhì)，又能使處理簡單，成本低廉以及投資省的處理方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于公開一種工藝簡單、投資和運行成本低廉、并保證水質(zhì)的飲用水處理方法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明針對原水的有機(jī)物濃度低，但需要生物氧化，且需氧量較小的特點，經(jīng)過863計劃和對用于過濾的單純跌水曝氣的長期研究發(fā)現(xiàn)，將跌水曝氣和生物預(yù)處理器結(jié)合組成跌水曝氣的生物預(yù)處理裝置能去除水中有機(jī)物和氨氮，先由跌水曝氣生物預(yù)處理去除氨氮，轉(zhuǎn)化溶解性有機(jī)物成微生物細(xì)胞固體，然后通過膜技術(shù)去除水中的懸浮物、膠體和細(xì)菌，上述組合工藝可以充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢，達(dá)到制備安全衛(wèi)生的飲用水的目的。
具體工藝是首先構(gòu)建多級跌水曝氣的生物預(yù)處理裝置，然后將待處理的原水一次提升，逐級跌水充氧和生物接觸氧化處理，利用跌水充氧生物預(yù)處理去除了水中的大部分氨氮、轉(zhuǎn)化微量有機(jī)物和藻類等物質(zhì)，最后，經(jīng)多孔陶粒濾池過濾后，將已去除粗大顆粒懸浮物、濁度初步降低的出水直接泵入超濾膜組件，去除原水中的顆粒物、絕大部分懸浮物、膠體和細(xì)菌等物質(zhì)，使超濾出水達(dá)到飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
跌水曝氣的生物預(yù)處理裝置由2個以上，優(yōu)選3～6個生物接觸氧化反應(yīng)器組成，各階生物接觸氧化反應(yīng)器之間的跌水高度在0.2～0.6m，優(yōu)選0.3～0.5m；生物接觸氧化反應(yīng)器總水力停留時間(HRT)0.5～2.0小時，優(yōu)選1.0～1.5小時。
為了達(dá)到跌水曝氣良好的預(yù)處理效果，除了生物接觸氧化反應(yīng)器內(nèi)填料被導(dǎo)流板分成兩部分，還通過反應(yīng)器上設(shè)置的跌水堰，以及跌水堰下側(cè)設(shè)有的多孔跌水擋板，使原水跌落在生物接觸氧化反應(yīng)器內(nèi)被導(dǎo)流板分成兩部分的一側(cè)的填料后，從底部翻越向上，與另外一側(cè)的填料進(jìn)行氧化后，通過反應(yīng)器上部設(shè)置的跌水堰，以及跌水堰底部設(shè)有的多孔跌水擋板，使原水跌落過程均勻且水滴分散，進(jìn)行高效率的充氧，滿足原水中有機(jī)污染物微生物氧化所需氧氣。
本發(fā)明具有下述優(yōu)點1.由于本發(fā)明前段采用跌水曝氣方式的生物接觸氧化工藝，該工藝無需投加混凝劑和預(yù)加氯，運行成本低，是一種綠色制水工藝。同時在生物預(yù)處理階段氧化去除了水中的大部分氨氮、轉(zhuǎn)化微量有機(jī)物和藻類等物質(zhì)，并經(jīng)多孔陶粒濾池過濾后去除粗大懸浮物并降低濁度，因此保護(hù)了膜組件，延長了膜的使用壽命。
2.與常規(guī)的需投加混凝劑和預(yù)加氯工藝相比，本發(fā)明的跌水曝氣的充氧方式無需傳統(tǒng)的鼓風(fēng)曝氣設(shè)備，無需投加混凝劑，因此生物膜污泥消化程度高，排泥量少，具有節(jié)省投資，操作管理方便的優(yōu)點。
3.本發(fā)明采用超濾膜技術(shù)，設(shè)備占地面積小，出水水質(zhì)衛(wèi)生安全濁度(NTU)為0.4；NH3-N(mg/L)小于0.4；CODMn(mg/L)小于3.0；藻類(106個/L)小于0.4。
4.由于本發(fā)明的生物預(yù)處理反應(yīng)器在水滴跌落過程中設(shè)置跌水堰，結(jié)合適當(dāng)?shù)牡叨群退νＡ魰r間進(jìn)行高效率的充氧，因此能滿足微污染源水中有機(jī)污染物微生物氧化所需氧氣。
5.由于本發(fā)明的生物預(yù)處理反應(yīng)器中的填料上附著生長所形成的生物膜，通過其新陳代謝、生物絮凝、吸附、附著作用和原、后生動物的捕食等作用機(jī)理實現(xiàn)對水中有機(jī)污染物、氨氮、藻類和顆粒物等的去除。


圖1為本發(fā)明的工藝流程示意2為本發(fā)明的生物預(yù)處理反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意中標(biāo)號說明1-導(dǎo)流板；2-填料；3-跌水堰；4-跌水多孔擋板；5-泥斗；6-排泥口。
具體實施例方式
實施例1請參閱圖1和2。首先構(gòu)建多級跌水曝氣的生物預(yù)處理裝置，本發(fā)明采用三階式(根據(jù)水質(zhì)有機(jī)污染的程度，也可以大于三階)跌水曝氣的生物接觸氧化反應(yīng)器，各階生物接觸氧化反應(yīng)器內(nèi)的填料2的充填體積相等，并且填料2被導(dǎo)流板1分成兩部分，反應(yīng)器的接近填料端面處設(shè)置了由跌水堰3，跌水堰3的下面設(shè)有周邊有圍攔的跌水多孔擋板4，跌水多孔擋板4的孔眼的內(nèi)徑為3～5mm，其他構(gòu)造和一般生物反應(yīng)器類似。各階跌水高度均為0.3m，生物接觸氧化反應(yīng)器總水力停留時間(HRT)約為1.5小時的工況下，原水經(jīng)泵進(jìn)入反應(yīng)器，跌落在生物接觸氧化反應(yīng)器內(nèi)被導(dǎo)流板1分成兩部分的一側(cè)的填料2后，從底部翻越向上，與另外一側(cè)的填料2進(jìn)行氧化處理后，通過反應(yīng)器上部設(shè)置的跌水堰3，以及跌水堰底部設(shè)有的多孔跌水擋板4，使原水跌落過程均勻且水滴分散，盡量增加水與空氣的接觸面積，進(jìn)行高效率的充氧，滿足原水中有機(jī)污染物微生物氧化所需氧氣，提高充氧效率，微生物在反應(yīng)器中的填料2上附著生長所形成的生物膜，通過其新陳代謝、生物絮凝、吸附、附著作用和原、后生動物的捕食等作用機(jī)理實現(xiàn)對水中有機(jī)污染物、濁度、氨氮、CODMn、顆粒物、藻類和UV254的去除。各級反應(yīng)器內(nèi)填料2上的微生物對水中的有機(jī)物、氨氮和藻類等物質(zhì)進(jìn)行吸附、降解，實現(xiàn)將溶解性有機(jī)污染物經(jīng)生物轉(zhuǎn)化為固相微生物細(xì)胞，先沉降在反應(yīng)器底部的泥斗5中，經(jīng)過排泥口6排除。原水經(jīng)生物預(yù)處理后，通過多孔陶粒濾池過濾，去除了水中的大顆粒物，水的濁度進(jìn)一步降低，有效的保障了后續(xù)超濾膜的安全運行。再利用超濾膜精過濾(高效的除濁、除菌)作用，工藝采用內(nèi)壓式超濾膜組件，在錯流式運行的條件下，超濾膜組件產(chǎn)水率高，膜污染得到減緩。使最終出水達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。其效果見表1。
表1生物預(yù)處理和組合工藝的凈水效果(水溫7.6℃，生物預(yù)處理停留時間1.5h)

實施例2與實施例1相同，先構(gòu)建5個生物接觸氧化反應(yīng)器組成五階式跌水曝氣的生物預(yù)處理裝置，然后將待處理的原水一次提升，且在跌水高度為0.5m，生物接觸氧化反應(yīng)器總水力停留時間(HRT)約為2.0小時的工況下逐級跌水充氧和生物接觸氧化處理，利用生物跌水充氧生物預(yù)處理去除了水中的大部分氨氮、微量有機(jī)物和藻類等物質(zhì)，接著經(jīng)多孔陶粒濾池過濾后水濁度進(jìn)一步降低，多孔陶粒濾池過濾后的出水直接進(jìn)入超濾膜組件，去除水源水中的微量有機(jī)物、氨氮、顆粒物等物質(zhì)，使超濾出水達(dá)到飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.跌水曝氣生物預(yù)處理-超濾組合飲用水凈化工藝，其特征在于首先，構(gòu)建多級跌水曝氣的生物預(yù)處理裝置，然后將待處理的原水一次提升，逐級跌水充氧和生物接觸氧化處理，利用跌水充氧生物預(yù)處理去除了水中的大部分氨氮、微量有機(jī)物和藻類等物質(zhì)，最后，經(jīng)多孔陶粒濾池過濾后，將濁度初步降低的出水直接進(jìn)入超濾膜組件，去除原水中的顆粒物、絕大部分懸浮物、膠體和細(xì)菌等物質(zhì)，使超濾出水達(dá)到飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跌水曝氣生物預(yù)處理-超濾組合飲用水凈化工藝，其特征在于所述的構(gòu)建多級跌水曝氣的生物預(yù)處理裝置是將2個以上，優(yōu)選3～6個生物接觸氧化反應(yīng)器，按照各階反應(yīng)器之間的跌水高度在0.2～0.6m，優(yōu)選0.3～0.5m設(shè)置組合而成；原水跌落在生物接觸氧化反應(yīng)器內(nèi)被導(dǎo)流板(1)分成兩部分的一側(cè)的填料(2)后，從底部翻越向上，與另外一側(cè)的填料(2)進(jìn)行氧化處理后，通過反應(yīng)器上部設(shè)置的跌水堰(3)，以及跌水堰底部設(shè)有的多孔跌水擋板(4)，使原水跌落過程均勻且水滴分散，進(jìn)行高效率的充氧，滿足原水中有機(jī)污染物微生物氧化所需氧氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跌水曝氣生物預(yù)處理-超濾組合飲用水凈化工藝，其特征在于所述的逐級跌水充氧和生物接觸氧化處理是生物接觸氧化反應(yīng)器的總水力停留時間為0.5～2.0小時，優(yōu)選1.0～1.5小時。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跌水曝氣生物預(yù)處理-超濾組合飲用水凈化工藝，其特征在于所述的多孔陶粒過濾是粒狀介質(zhì)過濾，對生物接觸氧化預(yù)處理出水進(jìn)行第一級過濾，去除較粗大的懸浮物并有效降低濁度，避免超濾膜組件堵塞和延長膜使用壽命。
全文摘要
跌水曝氣生物預(yù)處理－超濾組合飲用水凈化工藝，是一種微污染水源水凈化處理技術(shù)。首先構(gòu)建多級跌水曝氣生物預(yù)處理裝置，然后將待處理的原水一次提升，經(jīng)逐級跌水充氧和生物接觸氧化預(yù)處理去除了水中的大部分氨氮，將微量溶解性有機(jī)物轉(zhuǎn)化成微生物細(xì)胞，先由保護(hù)性裝置多孔陶粒濾池過濾后，再進(jìn)入超濾膜組件，使水中的微量有機(jī)物、氨氮、顆粒物、絕大部分懸浮物、膠體和細(xì)菌等物質(zhì)降低到滿足飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明無需投加混凝劑和預(yù)加氯，運行成本低，是一種綠色制水工藝；跌水曝氣的充氧方式只需提升泵，節(jié)省投資，操作管理方便，工藝占地面積小，出水水質(zhì)衛(wèi)生安全。廣泛適用于水源受到有機(jī)物、氨氮、藻類等微污染情況下的小型飲用水處理。
文檔編號B01D61/14GK1807277SQ200610023790
公開日2006年7月26日 申請日期2006年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月8日
發(fā)明者呂錫武, 樂林生, 康蘭英, 王華成, 吳今明, 鮑士榮, 朱光燦, 張東 申請人:上海自來水市北科技有限公司, 東南大學(xué)