CN108409058A - 节地型生物炭超滤膜组合水处理装置及工艺 - Google Patents

节地型生物炭超滤膜组合水处理装置及工艺 Download PDF

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Abstract

本发明属于水处理技术领域，尤其涉及节地型生物炭超滤膜组合水处理装置及工艺。一种节地型生物炭超滤膜组合水处理装置，包括混凝沉淀池、生物活性炭回流池、氧化池、培养箱和超滤膜池；混凝沉淀池的前侧连接有原水管道，混凝沉淀池包括通过隔离装置隔离开的折板絮凝池和斜管沉淀池。还公开了一种节地型生物炭超滤膜组合水处理工艺，包括以下步骤：(1)向原水中投加硫酸铝混凝、沉淀；(2)对步骤(1)的出水进行生物降解与吸附，回流分离；(3)对步骤(2)的出水进行超滤膜物理筛分。本发明的节地型生物炭超滤膜组合水处理装置及工艺在实际应用中可充分利用平流式沉淀池的有效空间，在省去砂滤池的同时使出水水质得以提升。

Description

节地型生物炭超滤膜组合水处理装置及工艺
技术领域
本发明属于水处理技术领域，尤其涉及节地型生物炭超滤膜组合水处理装置及工艺。
背景技术
城市供水是国家高度重视的生命线工程。供水安全涉及到千家万户的健康和经济社会的可持续发展，关系到社会的进步和稳定，做好城市供水安全保障工作是社会持续发展、和谐运作的基础。
我国的一线城市人口密集，经济发达，土地资源紧缺，同时我国大多数水厂也面临工艺升级改造土地不足的问题。因此，开发节地型高效的净水工艺以解决乃至全国供水共同面临的难题，具有重要的实际意义。目前的水厂水处理工艺包括常规处理、臭氧生物活性炭深度处理、膜处理等，由于水质提标及土地资源问题，常规处理水厂的升级改造工程一度陷入困境。短流程超滤膜工艺这一技术可以充分利用厂区沉淀池的有效空间且可省去砂滤池的用地，越来越凸显其的发展优势。但通过国内水厂的多年实践表明由于超滤膜为低压膜，对有机物去除效果相对较差，也是该工艺的瓶颈所在。
发明内容
针对现有技术存在的上述缺陷，本发明提出了一种新的节地型回流超滤装置及工艺。本发明的节地型生物炭超滤膜组合水处理装置及工艺在实际应用中可充分利用水厂现有的平流式沉淀池的有效空间，在省去砂滤池的同时使出水水质得以提升。
本发明是采用以下的技术方案实现的：
一种节地型生物炭超滤膜组合水处理装置，包括混凝沉淀池、生物活性炭回流池、氧化池、培养箱和超滤膜池；
混凝沉淀池的前侧连接有原水管道，原水管道连接有水射器，药剂投加桶连接加药泵，水射器形成的真空便于药剂进入原水管道，原水管道上还设有混合器，混合器用于通过水力作用对经加药后的原水进行混合，混凝沉淀池包括通过隔离装置隔离开的折板絮凝池和斜管沉淀池；
超滤膜池包括一个或者多个分配箱以及设置在每一个分配箱两侧的膜池，每个膜池都连接有产水箱及化学清洗箱。
一种节地型生物炭超滤膜组合水处理工艺，包括以下步骤：
(1)向原水中投加硫酸铝混凝、沉淀；
(2)对步骤(1)的出水进行生物降解与吸附，回流分离；
(3)对步骤(2)的出水进行超滤膜物理筛分。
作为优选，步骤(2)的具体步骤为：
步骤(1)的出水与回流生物型粉末活性炭经曝气培养后按一定比例混合进入氧化池，然后出水进入生物活性炭回流池。
作为优选，步骤(3)的具体步骤为：
步骤(2)的出水经固液分离后经分配箱进入超滤膜池，经超滤膜的物理筛分作用进一步去除污染物。
作为优选，原水水量为4m3/h，运行水量为4.5m3/h，硫酸铝的投加量为20mg/L，混凝沉淀池水力停留时间为70分钟，生物活性炭回流池中的污泥浓度控制在2％-4％，含大量BAC回流污泥按比例投加至沉淀出水，投加量为5-10mg/L。
作为优选，超滤膜运行参数：反洗周期60min,反洗前出水30s，反洗前曝气60s,曝气流量6m3/h，反洗时间90s，反洗流量2m3/h，静置时间30s，排水间隔每4次反洗排水一次，排水时间60s，设计通量30L/m2.h，维护性清洗周期15d，次氯酸钠清洗浓度200mg/L。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的节地型生物炭超滤膜组合水处理装置在实际运用时可充分利用水厂现有平流式沉淀池的有效容积，省去砂滤池，大大的节约了土地资源。
(2)本发明的节地型生物炭超滤膜组合水处理工艺自动化程度高，管理简便，节省人力资源，充分利用混凝沉淀池的有效空间，节省用地，与臭氧生物活性炭工艺相比无需另现场制作臭氧，节约投资成本，且出水水质优良，该净化处理工艺在某种程度上可以取代臭氧生物活性炭工艺。
附图说明
图1是本发明的节地型生物炭超滤膜组合水处理装置的结构示意图之一。
图2是本发明的节地型生物炭超滤膜组合水处理装置的结构示意图之二。
图3是本发明的节地型生物炭超滤膜组合水处理工艺的浊度图。
图4是本发明的节地型生物炭超滤膜组合水处理工艺的耗氧量图。
图5是本发明的节地型生物炭超滤膜组合水处理工艺的UV254图。
图6是本发明的节地型生物炭超滤膜组合水处理工艺的氨氮图。
图中：1、原水管道；2、混合器；3、药剂投加桶；4、折板絮凝池；5、斜管沉淀池；6、生物活性炭回流池；7、氧化池；8、培养箱；9、分配箱；10、膜池；11、产水箱；12、化学清洗箱；13、加药泵。
具体实施方式
为了使本发明目的、技术方案更加清楚明白，下面结合附图，对本发明作进一步详细说明。
如图1和图2所示，一种节地型生物炭超滤膜组合水处理装置，包括混凝沉淀池、生物活性炭回流池6、氧化池7、培养箱8和超滤膜池；混凝沉淀池的前侧连接有原水管道1，原水管道1连接有水射器，药剂投加桶3连接加药泵13，水射器形成的真空便于药剂进入原水管道1，原水管道1上还设有混合器2，混合器2用于通过水力作用对经加药后的原水进行混合，混凝沉淀池包括通过隔离装置隔离开的折板絮凝池4和斜管沉淀池5；超滤膜池包括一个或者多个分配箱9以及设置在每一个分配箱9两侧的膜池10，每个膜池10都连接有产水箱11及化学清洗箱12。
一种节地型生物炭超滤膜组合水处理工艺，包括以下步骤：
(1)向原水中投加硫酸铝混凝、沉淀；
(2)对步骤(1)的出水进行生物降解与吸附，回流分离；
(3)对步骤(2)的出水进行超滤膜物理筛分。
步骤(2)的具体步骤为：
步骤(1)的出水与回流生物型粉末活性炭经曝气培养后按一定比例混合进入氧化池，然后出水进入生物活性炭回流池。
步骤(3)的具体步骤为：
步骤(2)的出水经固液分离后经分配箱进入超滤膜池，经超滤膜的物理筛分作用进一步去除污染物。
原水水量为4m3/h，运行水量为4.5m3/h，硫酸铝的投加量为20mg/L，混凝沉淀池水力停留时间为70分钟，生物活性炭回流池中的污泥浓度控制在2％-4％，含大量BAC回流污泥按比例投加至沉淀出水，投加量为5-10mg/L。
超滤膜运行参数：反洗周期60min,反洗前出水30s，反洗前曝气60s,曝气流量6m3/h，反洗时间90s，反洗流量2m3/h，静置时间30s，排水间隔每4次反洗排水一次，排水时间60s，设计通量30L/m2.h，维护性清洗周期15d，次氯酸钠清洗浓度200mg/L。
具体运行参数如下：
(1)处理能力
处理水量为4m3/h，为保证超滤膜池进水稳定，分配箱需要保持溢流状态，故将运行时处理水量为4.5m3/h，采用管道加压泵引取原水。
(2)混凝剂投加
采用电磁隔膜泵投加液体硫酸铝，硫酸铝的投加量为20mg/L，加药泵后安装有水射器。
(3)混合
采用水力混合，水射器投加液体硫酸铝后，经过管径DN50，长32m的塑料软管进行水力混合，按处理水量为4.5m3/h，混合时间为50s。
(4)混凝沉淀池
絮凝沉淀设计成一体化设备，采用折板絮凝和斜管沉淀，设备整体尺寸L×D×H＝1.5m×0.7m×5m，水力停留时间为70分钟，每天排泥1次。
(5)氧化池
氧化池尺寸L×D×H＝1.5m×1.0m×0.9m，主要作用将含有大量PAC的污泥经气提后，曝气培养，曝气流量为5L/m2.s,按比例投加至沉淀出水，投加量为5-10mg/L。
气提提泥每天2次。
(6)生物活性炭回流池
该池尺寸L×D×H＝1.5m×0.7m×4.5m，水力停留时间为63分钟。含有大量BAC的污泥与沉淀出水混合，发生吸附和生物降解反应，主要去除色度、嗅味、氨氮、耗氧量和微量有机物，与超滤膜形成互补。生物活性炭回流池中的污泥浓度控制在2％-4％；当气提的污泥沉降比大于85％时，排泥1次。
(7)分配箱
BAC处理后出水进入分配箱，尺寸L×D×H＝0.6m×0.5m，2只，每只分配箱对应2个膜池。主要作用是将水均匀分配到4个膜池中，并有溢流管。
(8)超滤膜池
膜池4只，该膜池为浸没式超滤膜池，尺寸L×D×H＝1.0m×0.55m×2.8m，分别采用了4种不同材质的浸没式超滤膜，分别为1#-衬网PVDF；2#-热质相PVDF；3#-湿法PVDF；4#-PVC，处理水量1m3/h，膜通量设计为30L/m2h。采用虹吸出水，用转子流量计调节进水流量，超声液位仪和启动阀门控制产水量，超滤膜池出水管安装水表计量。
(9)其他
自控***4套，对应4组超滤膜池；
浊度和pH在线监测5套(原水1套，沉淀出水1套，BAC出水1套，膜池出水2套轮流监测)；
空压机、溶气罐1套(用于膜池反冲洗、BAC池提泥)；
鼓风机1套，用于氧化池和BAC回流池充氧曝气。
反冲洗***2套，分别对应2组膜池；
维护性清洗***2套，分别对应2组膜池。
图3示出了本发明的节地型生物炭超滤膜组合水处理工艺对浊度的去除效果。
青草沙原水浊度6.7-22.7NTU，平均浑浊度为16NTU；经混凝沉淀和BAC回流后，出水浑浊度为4.6-17.1NTU，平均为10NTU，四组膜池出水的浑浊度0.1NTU的保证率达到99％。
图4示出了本发明的节地型生物炭超滤膜组合水处理工艺对耗氧量的去除效果。
青草沙原水耗氧量为1.76-2.34mg/L，平均值为2.0mg/L。四组膜池出水耗氧量为1.04-1.64mg/L，平均值为1.35mg/L，去除率为27％-34％。
图5示出了本发明的节地型生物炭超滤膜组合水处理工艺对UV254的去除效果。
青草沙原水UV254为0.022-0.051cm-1，平均值为0.031cm-1。四组膜池出水UV254为0.008-0.029cm-1，平均值为0.019cm-1，去除率为38％-40％。
图6示出了本发明的节地型生物炭超滤膜组合水处理工艺对氨氮的去除效果。
青草沙原水氨氮为0.1-0.28mg/L，平均值为0.22mg/L。四组膜池出水氨氮为0.02-0.11mg/L，平均值为0.05mg/L，去除率为73％-79％。
按试验安排，对1#及3#超滤膜池出水进行106项指标检测。
表1为本发明节地型生物炭超滤膜组合水处理装置1#及3#膜池出水常规42项指标检测结果：
表2为本发明节地型生物炭超滤膜组合水处理装置1#及3#膜池出水非常规
64项指标检测结果：
结果表明，针对我国《生活饮用水卫生标准》106项指标，本发明的工艺出水水质优良，在节约用地的基础上，处理效果达到新的高度。
从表1和表2检测结果可以看出，出水虽未加氯消毒，其微生物指标同样满足国家标准，这再一次证明了超滤对微生物的显著去除效果。采用超滤膜替代砂滤池，可以达到更好物理过滤效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而己，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的均等修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的专利涵盖范围内。

Claims (6)

1.一种节地型生物炭超滤膜组合水处理装置，其特征在于，包括混凝沉淀池、生物活性炭回流池、氧化池、培养箱和超滤膜池；
混凝沉淀池的前侧连接有原水管道，原水管道连接有水射器，药剂投加桶连接加药泵，水射器形成的真空便于药剂进入原水管道，原水管道上还设置有混合器，混合器用于通过水力作用对经加药后的原水进行混合，混凝沉淀池包括通过隔离装置隔离开的折板絮凝池和斜管沉淀池；
超滤膜池包括一个或者多个分配箱以及设置在每一个分配箱两侧的膜池，每个膜池都连接有产水箱及化学清洗箱。
2.一种节地型生物炭超滤膜组合水处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)向原水中投加硫酸铝混凝、沉淀；
(2)对步骤(1)的出水进行生物降解与吸附，回流分离；
(3)对步骤(2)的出水进行超滤膜物理筛分。
3.根据权利要求2所述的节地型生物炭超滤膜组合水处理工艺，其特征在于，步骤(2)的具体步骤为：
步骤(1)的出水与回流生物型粉末活性炭经曝气培养后按一定比例混合进入氧化池，然后出水进入生物活性炭回流池。
4.根据权利要求2所述的节地型生物炭超滤膜组合水处理工艺，其特征在于，步骤(3)的具体步骤为：
步骤(2)的出水经固液分离后经分配箱进入超滤膜池，经超滤膜的物理筛分作用进一步去除污染物。
5.根据权利要求2所述的节地型生物炭超滤膜组合水处理工艺，其特征在于，原水水量为4m3/h，运行水量为4.5m3/h，硫酸铝的投加量为20mg/L，混凝沉淀池水力停留时间为70分钟，生物活性炭回流池中的污泥浓度控制在2％-4％，含大量BAC回流污泥按比例投加至沉淀出水，投加量为5-10mg/L。
6.根据权利要求2所述的节地型生物炭超滤膜组合水处理工艺，其特征在于，超滤膜运行参数：反洗周期60min,反洗前出水30s，反洗前曝气60s,曝气流量6m3/h，反洗时间90s，反洗流量2m3/h，静置时间30s，排水间隔每4次反洗排水一次，排水时间60s，设计通量30L/m2.h，维护性清洗周期15d，次氯酸钠清洗浓度200mg/L。
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