CN105152256B - 一种用于脱除地下水四氯化碳的固定填料床曝气吹脱***及方法 - Google Patents
一种用于脱除地下水四氯化碳的固定填料床曝气吹脱***及方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于脱除地下水四氯化碳的固定填料床曝气吹脱***，包括曝气吹脱池、固定填料床和曝气***，曝气吹脱池内布置多层固定填料床，底部设置曝气***，曝气***采用微孔曝气盘，通过进气口与外部气源连接；曝气吹脱池顶部设置机械排风***和尾气收集装置，其侧壁上下部分别设有进水口和出水口；固定填料床采用负载铁颗粒的还原物质填料。本发明还公开了一种利用该***脱除地下水四氯化碳的方法，包括原水从上部进入曝气吹脱池；调节气水比和曝气强度；确定曝气量；将四氯化碳吹脱；四氯化碳收集处理；处理过的水进入清水池消毒后出水。本发明对四氯化碳的脱除效果可提高20％，建设运行成本低，水质符合国家标准。
Description
技术领域
本发明涉及一种地下水源给水厂四氯化碳污染物的脱除***和方法，特别是地下水源给水厂的高效、低耗、无副产物的固定床填料曝气吹脱四氯化碳处理方法，属于给水处理技术领域。
背景技术
地下水占全球淡水资源总量的22.6％，全球1/4的人以地下水为饮用水源。我国有400个城市开采地下水，地下水的供给量已经占到了全国总供水量的20％，在广大的农村地下水更成为主要的饮用水源。
全国31个省的69个城市地下水有机污染检测表明，有机污染物中检出率较高的组分主要为氯代烃，检出频率较高的为四氯化碳、氯仿等。四氯化碳在地下水中相当稳定，很难分解，是典型的肝脏毒物，高浓度时，首先是影响中枢神经***，随后影响肝、肾；而低浓度长期接触则主要表现对肝、肾的损害，已被美国列为129种“水中优先控制污染物黑名单”和中国68种“水中优先控制污染物黑名单”之中。
国内外地下水中四氯化碳污染治理的方法主要包括异位修复技术和原位修复技术：异位修复是指将污染水通过抽提***收集至地表，然后再采取措施进行处理，主要包括被动收集和抽出处理；原位修复则不对污染物进行运输，而是在其本有的环境条件下进行修复，主要包括渗透性反应格栅、曝气技术、化学氧化技术、生物修复技术、电动修复技术等。
考虑到经济成本和供水安全性，给水厂可以采用的技术措施为活性炭吸附技术、生物预处理技术和曝气吹脱技术：1)活性炭吸附技术---活性炭是一种良好的水处理剂，可在水厂建立活性炭滤池，吸附去除水中四氯化碳，但活性炭吸附容易饱和，需要定期更换，经济成本高；2)生物预处理技术---生化处理主要利用微生物的新陈代谢来降解四氯化碳，生化反应一般所需时间较长，由于地下水中营养物质较少，微生物无法得到充分营养，不能大量繁殖，无法达到良好的去除效果；3)曝气吹脱技术---曝气吹脱法属于物理方法，可在水厂建立曝气吹脱池是利用水中溶解化合物的实际浓度与平衡浓度之间的差异，将挥发性组分不断由液相扩散到气相中，达到去除挥发性有机物的目的。
综合对比可以看出曝气吹脱技术较其他处理方法有一定的优势，是主要采用吹脱塔的形式，但存在构建费用高，运行成本高，二次污染问题，主要用于污水处理领域。因此，现有的曝气吹脱技术处理方法、工艺参数不适用于地下水源给水厂，地下水源给水厂缺乏简便高效的四氯化碳的脱除工艺方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提供一种地下水源给水厂四氯化碳污染物的脱除工艺方法，有效脱除水体中的四氯化碳，保证出水水质符合国家《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)。
为解决这一技术问题，本发明提供了一种用于脱除地下水四氯化碳的固定填料床曝气吹脱***，包括曝气吹脱池、固定填料床和曝气***，所述曝气吹脱池内布置多层固定填料床，其底部设置曝气***，曝气***采用微孔曝气盘，通过进气口与外部气源连接；所述曝气吹脱池顶部设置机械排风***和尾气收集装置，其侧壁上部和下部分别设有进水口和出水口；所述固定填料床采用负载铁颗粒的还原物质填料。
所述曝气吹脱池采用腾跃式结构，分三级，水流上进下出，曝气水深不小于3m。
所述固定填料床设3-4层，每层厚度200mm-300mm；所述固定填料床采用负载铁颗粒的球形悬浮填料，填料直径100mm，比重0.92-0.95g/cm3，填充密度50％-80％。
所述曝气***分三级，每级均可单独计量和控制，采用微孔曝气盘，水下0.5m-1m，产生的气泡直径为1mm～3mm；所述曝气***的出口端设置放气阀，每格进气管上设置气体流量计，曝气吹脱池底部呈丰字形布置配气管道。
所述机械排风***采用轴流抽风机，安装在曝气吹脱池上部的出气口，曝气吹脱池体顶部还设置气压监测装置，与机械排风***联动。
所述的尾气处理装置安装在机械排风***的上部，采用煤质活性炭，颗粒粒径≥5mm，四氯化碳吸附值≥70％，填充高度为800-1000mm。
在曝气***的末端设置有氯消毒点。
本发明还提供了一种利用固定填料床曝气吹脱***脱除地下水四氯化碳的方法，具体包括如下步骤：
1)受污染的四氯化碳原水水流上进下出，从上部进水口进入曝气吹脱池，水力停留时间为10min-30min，曝气水深不小于3m；
2)根据曝气吹脱池内污染物浓度的沿程变化，调节气水比和曝气强度；
3)根据气水比和曝气强度确定曝气量；
4)底部曝气***产生的微气泡与受污染水逆向接触，曝气吹脱池内分层布置的固定床填料将上升过程中聚集的气泡再次切割微气泡，并使受污染水分布均匀，将四氯化碳吹脱出来；
5)溢出的四氯化碳通过曝气吹脱池顶的机械排风***和尾气收集装置进行处理；
6)处理过的水在曝气吹脱池体底部的出水口流出，进入清水池消毒后出水。
所述步骤2)所述气水比和曝气强度通过污染物初始浓度确定，四氯化碳去除率为50％、80％和90％时，所需气水比分别为1、2和3，曝气强度为6-8L/(m2·h)。
所述的曝气量根据气水比和曝气强度确定，通过放气阀和设于进气管上的气体流量计调节气水比。
有益效果：本发明采用负载铁颗粒的填料，可将部分难挥发性有机污染物，还原为挥发性有机物，相比单纯的曝气***，固定填料床曝气吹脱***对四氯化碳的脱除效果可提高20％，从而提高其去除效率，较常规的吹脱塔建设和运行成本明显降低，容易实现工程化应用，曝气***耗电量和供气量明显减少；不仅能可有效脱除水体中的四氯化碳，而且能有效解决曝气吹脱后释放出的四氯化碳对环境的污染，可应对水体中不同浓度的四氯化碳污染问题，保证出水水质符合国家《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)。
附图说明
图1为本发明曝气吹脱池的结构示意图。
图中：1曝气吹脱池、2固定填料床、3曝气***、4进水口、5出水口、6进气管、7机械排风***。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做具体描述。
图1所示为本发明曝气吹脱池的结构示意图。
本发明包括曝气吹脱池1、固定填料床2和曝气***3，所述曝气吹脱池1内布置多层固定填料床2，其底部设置曝气***3，曝气***3采用微孔曝气盘，通过进气口6与外部气源连接；所述曝气吹脱池1顶部设置机械排风***7和尾气收集装置，其侧壁上部和下部分别设有进水口4和出水口5；所述固定填料床2采用负载铁颗粒的还原物质填料。
所述曝气吹脱池1采用腾跃式结构，分三级，水流上进下出，水力停留时间为10min-30min，曝气水深不小于3m。
所述固定填料床2设3-4层，每层厚度200mm-300mm；所述固定填料床2采用球形悬浮填料，填料上负载铁颗粒等还原物质，填料直径100mm，比重0.92-0.95g/cm3，填充密度50％-80％。
所述曝气***3分三级，每级均可单独计量和控制，根据池体内污染物浓度的沿程变化，调节气水比和曝气比例。
所述曝气***3采用微孔曝气盘，水下0.5m-1m，产生的气泡直径为1mm～3mm。
所述曝气***3的出口端设置放气阀，每格进气管上设置气体流量计，用来调节气水比，曝气吹脱池1底部呈丰字形布置配气管道。
所述机械排风***7采用轴流抽风机，安装在曝气吹脱池1上部的出气口，曝气吹脱池1体顶部还设置气压监测装置，与机械排风***7联动，加快清水池中四氯化碳气体的逸出速率。
所述的尾气处理装置安装在机械排风***7的上部，采用煤质活性炭，颗粒粒径≥5mm，四氯化碳吸附值≥70％，填充高度为800-1000mm，用于吸附从水中逸出的四氯化碳气体，防止对周围环境的污染。
在曝气***3的末端设置有氯消毒点，降低曝气对消毒效果的影响。
固定填料床2的分层填料以及微孔曝气盘的微曝气是本发明脱除四氯化碳效果好坏的关键，填料采用多层布置的方式，原水在填料区与气泡充分接触，采用此种布置形式减少了填料的短流区，增加了水、气、膜的接触概率，对曝气盘释放的大气泡进行多层次的连续切割，从而减小气泡直径，增大了气泡与四氯化碳的接触面积，提高了四氯化碳的脱除效果，且节能效果良好。
利用固定填料床曝气吹脱***脱除地下水四氯化碳的方法，具体包括如下步骤：
1)受污染的四氯化碳原水水流上进下出，从上部进水口4进入曝气吹脱池1，水力停留时间为10min-30min，曝气水深不小于3m；
2)根据曝气吹脱池1内污染物浓度的沿程变化，调节气水比和曝气强度；
3)根据气水比和曝气强度确定曝气量；
4)底部曝气***3产生的微气泡与受污染水逆向接触，曝气吹脱池1内分层布置的固定床2填料将上升过程中聚集的气泡再次切割微气泡，并使受污染水分布均匀，将四氯化碳吹脱出来；
5)溢出的四氯化碳通过曝气吹脱池1顶的机械排风***7和尾气收集装置进行处理；
6)处理过的水在曝气吹脱池1体底部的出水口5流出，进入清水池消毒后出水。
所述步骤2)所述气水比和曝气强度通过污染物初始浓度确定，四氯化碳去除率为50％、80％和90％时，所需气水比分别为1、2和3，曝气强度为6-8L/(m2·h)。
所述的曝气量根据气水比和曝气强度确定，通过放气阀和设于进气管上的气体流量计调节气水比。
本发明的实施例
某水厂原水采用地下水，设计规模5万m3/d，现在主要工艺流程为深井泵房+清水池+吸水井+加压泵房，其中清水池两座，单座清水池的容积为4000m3，清水池平面尺寸为36m×36m，有效水深为3.2m，消毒采用二氧化氯消毒。在近年来的水质监测中发现，四氯化碳超标较为严重，浓度在2μg/L-10μg/L，因此需对其进行工艺改造，具体实施如下。
(1)新建鼓风机房一座，平面尺寸10.8×7.8m，采用两台罗茨鼓风机作为气源，参数为：Q＝37.5m3/min，P＝39.2kpa，N＝37Kw，鼓风机的出口端设置放气阀，进气管上设置气体流量计，用来调节气水比，气水比可调节范围为2:1-5:1，在曝气池底安装穿孔曝气管，穿孔曝气管采用环状布置，曝气***的干管管径DN350，流速为12m/s，支管管径DN50，管材为不锈钢管，流速为5m/s。在曝气***的上方布置三层新型的球形填料，每层高度30cm，填充密度60％。在池体上方设置6台轴流风机，功率0.37KW，风量3000m3/h，在轴流风机上方1000mm的活性炭吸附层。
(2)在该运行条件下，经过一年的工程实践考察，结果表明，整个***运行正常，出水水质良好，出水中四氯化碳浓度低于检出限，单位制水成本增加0.07元/m3，其他指标均符合《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)。
本发明采用负载铁颗粒的填料，可将部分难挥发性有机污染物，还原为挥发性有机物，相比单纯的曝气***，固定填料床曝气吹脱***对四氯化碳的脱除效果可提高20％，从而提高其去除效率，较常规的吹脱塔建设和运行成本明显降低，容易实现工程化应用，曝气***耗电量和供气量明显减少；不仅能可有效脱除水体中的四氯化碳，而且能有效解决曝气吹脱后释放出的四氯化碳对环境的污染，可应对水体中不同浓度的四氯化碳污染问题，保证出水水质符合国家《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)。
本发明上述实施方案，只是举例说明，不是仅有的，所有在本发明范围内或等同本发明的范围内的改变均被本发明包围。
Claims (10)
1.一种用于脱除地下水四氯化碳的固定填料床曝气吹脱***，其特征在于：包括曝气吹脱池(1)、固定填料床(2)和曝气***(3)，所述曝气吹脱池(1)内布置多层固定填料床(2)，采用腾跃式结构，其底部设置曝气***(3)，所述曝气***(3)分三级，每级均可单独计量和控制，采用微孔曝气盘，水下0.5m-1m，产生的气泡直径为1mm～3mm；通过进气口(6)与外部气源连接；所述曝气吹脱池(1)顶部设置机械排风***(7)和尾气收集装置，其侧壁上部和下部分别设有进水口(4)和出水口(5)；所述固定填料床(2)采用负载铁颗粒的球形悬浮填料，填料直径100mm，比重0.92-0.95g/cm3，填充密度50％-80％。
2.根据权利要求1所述的用于脱除地下水四氯化碳的固定填料床曝气吹脱***，其特征在于：所述曝气吹脱池(1)分三级，水流上进下出，曝气水深不小于3m。
3.根据权利要求1所述的用于脱除地下水四氯化碳的固定填料床曝气吹脱***，其特征在于：所述固定填料床(2)设3-4层，每层厚度200mm-300mm。
4.根据权利要求1所述的用于脱除地下水四氯化碳的固定填料床曝气吹脱***，其特征在于：所述曝气***(3)的出口端设置放气阀，每格进气管上设置气体流量计，曝气吹脱池(1)底部呈丰字形布置配气管道。
5.根据权利要求1所述的用于脱除地下水四氯化碳的固定填料床曝气吹脱***，其特征在于：所述机械排风***(7)采用轴流抽风机，安装在曝气吹脱池(1)上部的出气口，曝气吹脱池(1)体顶部还设置气压监测装置，与机械排风***(7)联动。
6.根据权利要求1所述的用于脱除地下水四氯化碳的固定填料床曝气吹脱***，其特征在于：所述的尾气处理装置安装在机械排风***(7)的上部，采用煤质活性炭，颗粒粒径≥5mm，四氯化碳吸附值≥70％，填充高度为800-1000mm。
7.根据权利要求1-6任一项所述的用于脱除地下水四氯化碳的固定填料床曝气吹脱***，其特征在于：在曝气***(3)的末端设置有氯消毒点。
8.一种利用权利要求1-7任一项所述的固定填料床曝气吹脱***脱除地下水四氯化碳的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
1)受污染的四氯化碳原水水流上进下出，从上部进水口(4)进入曝气吹脱池(1)，水力停留时间为10min-30min，曝气水深不小于3m；
2)根据曝气吹脱池(1)内污染物浓度的沿程变化，调节气水比和曝气强度；
3)根据气水比和曝气强度确定曝气量；
4)底部曝气***(3)产生的微气泡与受污染水逆向接触，曝气吹脱池(1)内分层布置的固定床(2)填料将上升过程中聚集的气泡再次切割微气泡，并使受污染水分布均匀，将四氯化碳吹脱出来；
5)溢出的四氯化碳通过曝气吹脱池(1)顶的机械排风***和尾气收集装置进行处理；
6)处理过的水在曝气吹脱池(1)体底部的出水口(5)流出，进入清水池消毒后出水。
9.根据权利要求8所述的脱除地下水四氯化碳的方法，其特征在于：所述步骤2)所述气水比和曝气强度通过污染物初始浓度确定，四氯化碳去除率为50％、80％和90％时，所需气水比分别为1、2和3，曝气强度为6-8L/(m2·h)。
10.根据权利要求8所述的脱除地下水四氯化碳的方法，其特征在于：所述的曝气量根据气水比和曝气强度确定，通过放气阀和设于进气管上的气体流量计调节气水比。
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