CN101993163A

CN101993163A - 一种微污染水源水处理装置和处理方法

Info

Publication number: CN101993163A
Application number: CN 201010512320
Authority: CN
Inventors: 杨小毛; 王波; 刘欢; 庄毅璇; 李旭宁
Original assignee: Shenzhen Ier Environmental Protection Engineering Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Ier Environmental Protection Engineering Technology Co Ltd
Priority date: 2010-10-14
Filing date: 2010-10-14
Publication date: 2011-03-30

Abstract

本发明公开了一种微污染水源水处理装置，其包括：斜管沉淀池，对微污染水源水进行初次沉淀，去除水中的悬浮物和部分胶体；人工快渗池，降解经斜管沉淀池初次沉淀后的微污染水源水中的大部分有机物、氮、磷，吸附水中重金属离子和其他有害物质；消毒池，对人工快渗池出水进行紫外消毒处理。通过上述方案，可以有效去除微污染水源水中难以去除的微量污染物。

Description

一种微污染水源水处理装置和处理方法

技术领域

本发明涉及水处理，尤其涉及一种微污染水源水处理装置和处理方法。

背景技术

微污染水一般是由于工业、农业和生活等方面产生的污水未经适当处理，直接排入供水水源导致的，微污染水主要含有微量有机物、农药、氨氮等有害污染物，常规水处理工艺很难将其除掉。

随着我国经济发展和城市人口的日益集中与增加，众多河流受到污染，成为微污染水，丧失了饮用水水源的功能和作用。但是在当前水资源严重短缺的形势下，微污染水源水仍将是重要水源。

现有技术中对微污染水的处理主要采用常规给水处理工艺，即混凝-沉淀-过滤-氯消毒，其不足之处是对微污染水源水的处理能力比较有限，存在对水中微量有机物、特别是溶解性有机物处理效果较差，以及对磷、氮的去除效果较差的问题。当水源水浊度很高或者由于暴雨使得源水水质发生突变时，出水的浊度会超标。此外，对游离性细菌的控制完全依靠加氯法消毒，当进水水质较差时，必须提高氯消毒剂的投加量，不但难以有效地去除水中微污染物，而且可能会产生较高浓度的副产物，对人体存在潜在的危害，造成处理后水的安全性降低，出水水质无法满足需要。

因此，现有技术有待于完善和发展。

发明内容

本发明所要解决的问题在于提供一种能有效去除微污染水源水中微量污染物的装置及方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种微污染水源水处理装置，包括：

斜管沉淀池，对微污染水源水进行初次沉淀，去除水中的悬浮物和胶体；

人工快渗池，降解经斜管沉淀池初次沉淀后的微污染水源水中的有机物、氮、磷，吸附水中的重金属离子；

消毒池，对人工快渗池的出水进行紫外消毒处理。

所述的微污染水源水处理装置，所述斜管沉淀池中，斜管净距为25-45mm，斜管长度为1.0-1.2m，倾角为60°，斜管区上部水深0.7-1.0m，斜管区底部缓冲层高度0.8-1.2m。

所述的微污染水源水处理装置，人工快渗池分为上下两层，上层为滤层，下层为垫层，均填充有人工配置的填料，其中，人工快渗池的垫层填充粒径为25-35mm的砾卵石或碎石，垫层厚0.2-0.4m；滤层填充一般填料与混合填料的混合物，层厚1.0-1.2m，在距离滤层表面1-1.5m处布设布水管。

所述的微污染水源水处理装置，所述滤层填充的一般填料为天然沙，特殊填料为大理石沙或石灰石沙、沸石沙、磁铁矿沙的混合物，石灰石沙、沸石沙、磁铁矿沙按体积比90∶8∶2的比例混合；所述一般填料和特殊填料按体积比8∶1-10∶1的比例混合。

所述的微污染水源水处理装置，所述人工快渗池的垫层上部8-10cm处有反滤层，填料为鹅卵石，反滤层填料从上至下颗粒由细***。

一种微污染水源水处理方法，包括：

采用斜管沉淀池对微污染水源水进行初次沉淀，去除水中的悬浮物和胶体；

采用人工快渗池降解经斜管沉淀池初次沉淀后的微污染水源水中的有机物、氮、磷，吸附水中的重金属离子；

采用消毒池对人工快渗池的出水进行紫外消毒处理。

所述的微污染水源水处理方法，所述斜管沉淀池的进水方式采用配水墙布水，排泥方式采用重力排泥，水流方向为升流式异向流。

所述的微污染水源水处理方法，所述斜管沉淀池中，水流上升流速为3.0-4.5mm/s。

所述的微污染水源水处理方法，所述人工快渗池采用干湿交替的运行方式，一天24小时内布水3-5次，每次布水15-30分钟。

所述的微污染水源水处理方法，所述消毒池中紫外灯采用254nm波长，紫外灯管在水中并联，与水流方向顺向排列，灯管长度0.8-1.0m，灯管照射强度为25-35mW/cm²。

采用上述方案，本发明通过将斜管沉淀、人工快渗和紫外消毒的工艺进行结合，能够有效去除微污染水源水中有机好氧物质等微量污染物，得到满足需要的出水水质。

附图说明

图1为本发明微污染水源水处理方法的流程图；

图2是本发明微污染水源水处理装置中斜管沉淀池的示意图；

图3是本发明微污染水源水处理装置中人工快渗池的示意图；

图4是本发明微污染水源水处理装置中消毒池的示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的较佳实施例作进一步详细说明。

本发明为了解决目前微污染水源水处理的问题，提供一种以斜管沉淀、人工快渗和紫外消毒几个工艺单元进行优化组合来处理微污染水源水的处理技术。

如图1所示，本发明的装置按水处理流向顺序由斜管沉淀池、人工快渗池、消毒池组成。斜管沉淀池用来对微污染水源水进行初次沉淀，并通过定期排泥将水中的悬浮物和部分胶体去除。人工快渗池用来降解微污染水源水大部分有机物、氮、磷，吸附水中重金属离子和其他有害物质。消毒池对人工快渗池出水进行进一步的消毒处理。

斜管沉淀池：斜管沉淀池是利用浅层沉淀的原理，在池中加设斜管，可以增加沉淀面积，缩短沉降距离从而提高颗粒的去除效率，也通过在斜管中的再絮凝作用，促进絮粒的进一步增大，从而提高沉淀速度，大大提高沉淀效率，缩短沉淀时间，减小沉淀池体积。在斜管内还可利用蜂窝填料，也可以使用斜板替换斜管。

如图2所示，在斜管区1，倾斜的平行管将沉淀池分割成一系列浅层沉淀层，被处理的和沉降的沉泥在各沉淀浅层中相互运动并分离。根据水与污泥的相互运动方向分为逆(异)向流、同向流等分离方式。本发明优选水流方向为升流式异向流，在斜管或斜板间水与污泥异向流动(水流从下向上)。废水经过配水墙3从斜管区1下方的缓冲区2流入斜管区1，初次沉淀处理过的水从斜管区1上部排出，沉到管底的污泥将自动滑离斜管区1进入沉淀区4，并定期进行排泥。

本发明中斜管沉淀池，斜管净距为25-45mm，斜管长度为1.0-1.2m，倾角为60°，斜管区1上部水深0.7-1.0m，斜管底部缓冲层2高度0.8-1.2m。进水方式采用配水墙3布水，排泥方式采用重力排泥，定期排泥，优选每日排泥次数为1-2次。水流方向为升流式异向流，水流上升流速为3.0-4.5mm/s。

人工快渗池：人工快渗是在快速渗滤的基础上，采用渗透性能好的人工介质(以一定级配的天然河沙为主，并掺入活性矿物填料)，采用干湿交替的运转方式，水在通过人工快渗池时，产生综合的物理、化学和生化反应，使污染物得以去除。具有建设和运营成本低、运行稳定、建设周期短、出水效果好的优点。

本发明中，人工快渗池分为上下两层，内填充有人工配置的填料。下层为垫层7，填充粒径为25-35mm的砾卵石或碎石，层厚0.2-0.4m；上层为滤层6，填充一般填料与混合填料的混合物，层厚1.0-1.2m，在滤层6表面间隔1-1.5m布设布水管3。在垫层5上部8-10cm处还有一反滤层，填料为鹅卵石，该层从上至下颗粒由细***。反滤层的作用是防止滤层4中的细小颗粒进入垫层5将其堵塞。垫层5下部设置出水管8。

人工快渗池中滤层6的填料为：一般填料为天然沙，特殊填料为大理石沙或石灰石沙、沸石沙、和磁铁矿沙三种天然矿物按体积比90∶8∶2比例混合而成。滤层6中一般填料和特殊填料按体积比8∶1-10∶1比例混合而成。

人工快渗池采用干湿交替的运行方式，经布水管5一天24小时内布水3-5次，每次布水15-30分钟，然后通过出水管8进行排水。即频繁淹水、频繁落干。

人工快渗去除污染物的机理有如下三点：

1、机械过滤与吸附作用：是***中污染物去除的中间过程。悬浮物、重金属、氮和有机物等污染物质，先经过滤层的过滤与吸附作用，从液相转入固相，最后在落干期内得到最终去除。而有机好氧物质(COD_cr(重铬酸钾法测出的化学耗氧量)和BOD₅(五日生物耗氧量)指标)以及磷等，则部分直接降解。

2、化学转化作用：一般而言，氧化还原电位Eh值约为220mv时，硫化物可以氧化成硫酸盐。在天然河沙为主要介质的条件下，S^2-的去除主要发生在滤层的表层下约50cm内，这正是氧化还原条件交替的位置，人工快渗池的滤层厚度取1.0m以上，能够满足对硫化物的去除。磷在微污染水源水中一般以磷酸盐的形式存在，人工快渗***中对磷的去除主要是化学作用，滤池内的渗滤介质除一定级配的一般填料外，还掺有少量活性矿物填料，污水中磷与快渗池内的矿物填料能形成磷酸盐沉淀而去除。

3、生物氧化与生物还原作用：人工快渗池采用干湿交替的运转方式，即在淹水和落干相互交替。一次淹水和一次落干为一个水力负荷周期。落干期渗池大部分为好氧环境，淹水期为厌氧环境，快渗池内好氧和厌氧环境相互交替。在正常运行过程中，滤料表面生长着生物膜，当污水流过时，滤层通过吸附和过滤作用截留污水中的悬浮物和部分溶解性污染物，同时，因滤料表面生长着丰富的生物膜，当污水流过滤料时，利用滤料的高比表面积形成的生物膜的降解能力对污水进行快速净化。

另外，对氮的去除而言，落干期进行硝化作用，淹水期进行反硝化作用，氮通过上述过程而被去除。

微污染水源水中的COD_cr和BOD₅一般由悬浮性和溶解性有机物两部分组成，前者可以通过机械过滤进行去除，经斜管沉淀池即可基本去除，后者可以通过人工快渗池中的吸附与生物代谢作用得到去除。

消毒池：经过初次沉淀和人工快渗处理的废水中仍含有细菌、病原体等微生物，需要进一步进行消毒处理。消毒池中可以投加消毒剂。例如，消毒剂采用二氧化氯，投加量0.5-1.5mg/L，接触时间为30min。

本发明优选采用紫外线消毒方式。紫外线消毒技术不需投加化学药剂，具有不产生有害副产物、消毒效率高、操作简单、便于运行和管理以及便于实现自动化等优点。紫外线消毒原理是紫外线通过紫外线对细菌、病毒等微生物的照射，破坏其机体内的DNA的结构，使其立即死亡或失去繁殖能力。紫外线可以杀死各种微生物，包括细菌、芽孢、分支杆菌、病毒、真菌、支原体和立克次体等。在200-280nm的紫外线杀菌能力最强。

如图4所示，本发明中消毒池内置入紫外灯，并在池外设置配电箱供电。优选紫外灯采用254nm波长。如图所示，多根紫外灯管9并联与水流方向顺向排列，水槽内水流将灯管淹没。消毒后，出水堰10出水即最终出水。

本发明中，优选灯管长度0.8-1.0m，灯管照射强度为25-35mW/cm²，通过流量调节阀控制照射接触时间为0.5-2.5秒。

实施例1：

微污染水源水水质情况为：水温18-20℃，浊度为10-20NTU，色度为60度，pH值为6.8-7.5，COD_cr为40mg/L，SS(悬浮固体)为30-50mg/L。工艺流程按水处理流向顺序由斜管沉淀池、人工快渗池、消毒池组成。斜管沉淀池工艺参数为：斜管管径为35mm，斜管斜长为1.0m，倾角为60°，斜管区上部水深0.8m，斜管底部缓冲层高度1.0m，水流上升流速为4.5mm/s，水力停留时间为10min。进水方式采用配水墙布水，排泥方式采用重力排泥，每日排泥次数为1次。水流方向为升流式异向流。

斜管沉淀池出水进入人工快渗池，人工快渗池的特征为：人工快渗池分为上下两层，内填充有人工配置的填料。人工快渗池采用干湿交替的运行方式，一天24小时内布水4次，每次布水20分钟。下层为垫层，填充粒径为30mm的砾卵石或碎石，层厚0.3m，垫层上部8cm为反滤层，填料为鹅卵石，该层从上至下颗粒由细***；上层为滤层，填充一般填料与混合填料的混合物，层厚1.0m，滤层表面间隔1.5m布设布水管。人工快渗池的填料一般填料为天然沙，特殊填料为大理石沙或石灰石沙、沸石沙、和磁铁矿沙三种天然矿物按体积比90∶8∶2比例混合而成。滤料中一般填料和特殊填料按体积比10∶1比例混合而成。污水在人工快渗池中的水力停留时间为2.0小时。

人工快渗池出水进入消毒池，消毒池内紫外灯管采用254nm波长，灯管置于消毒水槽中，水槽内水流将灯管淹没。多根灯管并联与水流顺向排列，灯管长度1.0m，灯管照射强度为30mW/cm²，通过流量调节阀控制照射接触时间为2.5秒。消毒池出水为最终出水。

出水水质情况为：水温18-20℃，浊度为1-3NTU，色度为5-8度，pH值为6.8-7.2，COD_cr为2-8mg/L，SS为0.5-2mg/L，总大肠杆菌群小于1个/L。

实施例2：

微污染水源水水质情况为：水温18-20℃，浊度为30-50NTU，色度为70度，pH值为6.8-7.5，COD_cr为50mg/L，SS为30-50mg/L。工艺流程按水处理流向顺序由斜管沉淀池、人工快渗池、消毒池组成。斜管沉淀池工艺参数为：斜管管径为35mm，斜管斜长为1.0m，倾角为60°，斜管区上部水深1.0m，斜管底部缓冲层高度1.0m，水流上升流速为3.5mm/s，水力停留时间为14min。进水方式采用配水墙布水，排泥方式采用重力排泥，每日排泥次数为1次。水流方向为升流式异向流。

斜管沉淀池出水进入人工快渗池，人工快渗池的特征为：人工快渗池分为上下两层，内填充有人工配置的填料。人工快渗池采用干湿交替的运行方式，一天24小时内布水4次，每次布水20分钟。下层为垫层，填充粒径为30mm的砾卵石或碎石，层厚0.35m，垫层上部8cm为反滤层，填料为鹅卵石，该层从上至下颗粒由细***；上层为滤层，填充一般填料与混合填料的混合物，层厚1.1m，滤层表面间隔1.5m布设布水管。人工快渗池的填料一般填料为天然沙，特殊填料为大理石沙或石灰石沙、沸石沙、和磁铁矿沙三种天然矿物按体积比90∶8∶2比例混合而成。滤料中一般填料和特殊填料按体积比10∶1比例混合而成。污水在人工快渗池中的水力停留时间为2.2小时。

出水水质情况为：水温18-20℃，浊度为1-2NTU，色度为5-8度，pH值为6.8-7.2，CODcr为2-7mg/L，SS为0.8-2mg/L，大肠杆菌群小于1个/L。

实施例3：

微污染水源水水质情况为：浊度为50-80NTU，色度为100度，pH值为6.8-7.5，COD_cr为100mg/L，SS为50mg/L。工艺流程按水处理流向顺序由斜管沉淀池、人工快渗池、消毒池组成。

斜管沉淀池工艺参数为：斜管管径为45mm，斜管斜长为1.0m，倾角为60°，斜管区上部水深1.0m，斜管底部缓冲层高度1.0m，水流上升流速为3mm/s，水力停留时间为18min。进水方式采用配水墙布水，排泥方式采用重力排泥，每日排泥次数为1次。水流方向为升流式异向流。

斜管沉淀池出水进入人工快渗池，人工快渗池的特征为：人工快渗池分为上下两层，内填充有人工配置的填料。人工快渗池采用干湿交替的运行方式，一天24小时内布水4次，每次布水20分钟。下层为垫层，填充粒径为25mm的砾卵石或碎石，层厚0.35m，垫层上部10cm为反滤层，填料为鹅卵石，该层从上至下颗粒由细***；上层为滤层，填充一般填料与混合填料的混合物，层厚1.2m，滤层表面间隔1.2m布设布水管。人工快渗池的填料一般填料为天然沙，特殊填料为大理石沙或石灰石沙、沸石沙、和磁铁矿沙三种天然矿物按体积比90∶8∶2比例混合而成。滤料中一般填料和特殊填料按体积比10∶1比例混合而成。污水在人工快渗池中的水力停留时间为2.5小时。

出水水质情况为：水温18-20℃，浊度为1-2NTU，色度为10度，pH值为6.8-7.2，COD_cr为5-8mg/L，SS为1-2mg/L，大肠杆菌群小于1个/L。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种微污染水源水处理装置，其特征在于，包括：

消毒池，对人工快渗池的出水进行紫外消毒处理。

2.根据权利要求1所述的微污染水源水处理装置，其特征在于，所述斜管沉淀池中，斜管净距为25-45mm，斜管长度为1.0-1.2m，倾角为60°，斜管区上部水深0.7-1.0m，斜管区底部缓冲层高度0.8-1.2m。

3.根据权利要求1所述的微污染水源水处理装置，其特征在于，人工快渗池分为上下两层，上层为滤层，下层为垫层，均填充有人工配置的填料，其中，人工快渗池的垫层填充粒径为25-35mm的砾卵石或碎石，垫层厚0.2-0.4m；滤层填充一般填料与混合填料的混合物，层厚1.0-1.2m，在距离滤层表面1-1.5m处布设布水管。

4.根据权利要求3所述的微污染水源水处理装置，其特征在于，所述滤层填充的一般填料为天然沙，特殊填料为大理石沙或石灰石沙、沸石沙、磁铁矿沙的混合物，石灰石沙、沸石沙、磁铁矿沙按体积比90∶8∶2的比例混合；所述一般填料和特殊填料按体积比8∶1-10∶1的比例混合。

5.根据权利要求3所述的微污染水源水处理装置，其特征在于，所述人工快渗池的垫层上部8-10cm处有反滤层，填料为鹅卵石，反滤层填料从上至下颗粒由细***。

6.一种微污染水源水处理方法，其特征在于，包括：

采用消毒池对人工快渗池的出水进行紫外消毒处理。

7.根据权利要求6所述的微污染水源水处理方法，其特征在于，所述斜管沉淀池的进水方式采用配水墙布水，排泥方式采用重力排泥，水流方向为升流式异向流。

8.根据权利要求7所述的微污染水源水处理方法，其特征在于，所述斜管沉淀池中，水流上升流速为3.0-4.5mm/s。

9.根据权利要求6所述的微污染水源水处理方法，其特征在于，所述人工快渗池采用干湿交替的运行方式，一天24小时内布水3-5次，每次布水15-30分钟。

10.根据权利要求6所述的微污染水源水处理方法，其特征在于，所述消毒池中紫外灯采用254nm波长，紫外灯管在水中并联，与水流方向顺向排列，灯管长度0.8-1.0m，灯管照射强度为25-35mW/cm²。