一种处理微污染地表水的方法及装置.pdf

一种处理微污染地表水的方法及装置。本发明是将生物滤池、混凝沉淀和超滤组合，原水进入生物滤池，微生物对进水中的氨氮及部分小分子量有机物降解；其出水经混凝沉淀去除难以被微生物降解的腐殖质等有机物，最后经外置式超滤膜组件进一步去除有机物以及绝大部分浊度、微生物及部分病毒，超滤出水经消毒后即为优质饮用水，经补氯或加臭氧后即可输送到用户。超滤的浓缩液回流到混凝沉淀池，通过沉淀池排泥而实现固液分离。在超滤运行时定期通过膜反洗系统对超滤膜组件进行反洗。本发明将生物降解及混凝作用和超滤的物理截留作用有机结合，对微污染地表水中的氨氮、有机物等有较好的去除效果，是一种新型的饮用水深度净化工艺。

1.  一种处理微污染地表水的工艺方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
1)微污染地表水经过滤后进入生物滤池，在生物滤池中的水力停留时间为10～60min，气水比在0.5∶1～2∶1范围；所述的生物滤池为曝气生物滤池，并定期对生物滤池进行反冲洗，以保持生物滤池中的生物量；
2)生物滤池出水依靠重力通过管道与阀门流入混凝池，通过加药系统向混凝池中添加混凝剂，经混凝后到达沉淀池，在沉淀池中进行固液分离；
3)沉淀池出水由超滤泵进入超滤膜组件进行过滤，超滤膜压力在0.01MPa～0.15MPa范围内，膜通量在20L/m².h～100L/m².h范围；
4)过滤后的出水进入清水池，经消毒后作为饮用水输送到用户。

2.  按照权利要求1所述的一种处理微污染地表水的工艺方法，其特征在于：生物滤池的添料采用沸石或陶粒。

3.  按照权利要求1所述的一种处理微污染地表水的工艺方法，其特征在于：步骤2)中所述的混凝剂为聚合氯化铝、氯化铁、硫酸铝和聚合硫酸铝铁中的一种或几种的混合。

4.  实施如权利要求1所述方法的一种处理微污染地表水的装置，其特征在于：所述的装置包括原水池(1)，原水过滤器(2)，生物滤池(3)，混凝池(4)，沉淀池(5)，中间水池(15)，超滤膜组件(6)以及清水池(16)；在所述的原水池和生物滤池之间设有原水泵(7)；在生物滤池和混凝池之间通过管道与阀门连接；混凝池、沉淀池和中间水池分别通过管道及阀门连接；中间水池与超膜组件之间设有超滤进水泵(11)；超滤膜组件通过管道与阀门与清水池(16)连接；在生物滤池的底部设有鼓风曝气系统及生物滤池反冲洗系统；在所述的混凝池外部设有加药系统(8)，在混凝池内设有搅拌装置(14)；所述的超滤膜组件外部设有超超滤反洗系统。

5.  根据权利要求3所述的一种处理微污染地表水的装置，其特征在于：所述沉淀池采用斜管沉淀池或斜板沉淀池。

6.  根据权利3所述的一种处理微污染地表水的装置，其特征在于：所述的超滤膜组件采用外置式，膜材料为聚偏氟乙烯或聚氯乙烯，膜孔孔径在0.01～0.1微米。

一种处理微污染地表水的方法及装置
技术领域
本发明涉及一种水处理工艺及设备，特别涉及一种以生物滤池-混凝沉淀-超滤膜组合工艺处理微污染地表水的工艺方法及装置，属于饮用水深度净化处理技术领域。
背景技术
面对水源水质的变化，常规饮用水处理工艺已显得力不从心。国内外的实验研究和实际生产结果表明，受污染水源水经常规的混凝、沉淀及过滤工艺只能去除水中20％～30％的有机物，且由于溶解性有机物存在，不利于破坏胶体的稳定性而使常规工艺对原水浊度去除效果明显下降(仅为50％～60％)。用增加混凝剂投加量的方式来改善处理效果，不仅使水处理成本上升，而且可能使水中金属离子浓度增加，也不利于居民的身体健康。地面水源中普遍存在的氨氮超标问题常规处理也不能有效解决。目前国内大多数水厂采用折点氯化的方法来控制出厂水中的氨氮浓度，以获得必要的活性余氯，但由此产生的大量有机卤化物又导致水质毒理学安全性下降。
同时20世纪末水中发现了新的致病原生动物-蓝氏贾第虫和隐孢子虫(“两虫”)，出现了藻类大量繁殖以及藻毒素、嗅味、水的生物稳定性、有害水生生物-剑水蚤和红虫等重大微生物安全问题，现有常规的混凝沉淀过滤消毒技术已无法有效地解决，在这个背景下有待研发出更安全更有效的城市饮用水净化工艺。
以膜技术为核心作为微污染水源水处理的一项新技术引起了人们的广泛关注，被誉为21世纪最有前途的水处理技术之一。超滤膜能有效的截留水中颗粒物，使出水浊度降低至0.1NTU以下，并能去除大分子有机物，及绝大部分藻类、水蚤、红虫、两虫、细菌甚至病毒等微生物。
涉及超滤处理微污染水作为饮用水的专利如《超滤膜混凝/吸附/生物反应器一体化水深度处理方法及其装置》200810063897.7，采用了一体化的装置形势，节省了占地面积，同时存在运行通量较低的问题以；专利《超滤-射流补臭氧-紫外二次激发产生自由基净化微污染水源水的技术和工艺》02128903.4，在紫外消毒的同时二次激发水中的溶解氧和臭氧，生成具有强氧化性的自由基，可以杀死各种病原体去除悬浮物等，但不能去除微污染地表水中的氨氮；《针对饮用水处理的组合式超滤膜法处理装置》200420109820.6实用新型为消毒方式与超滤组合的优化，未涉及生物预处理，也不能去除微污染地表水中的氨氮等。
面对水源逐渐恶化而饮用水标准逐渐提高的趋势，如何将超滤膜技术应用于饮用水处理工程中，保证处理出水的高品质、安全性、稳定性以及工程运行的稳定性，并是目前超滤膜饮用水处理工艺上亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是针对微污染地表水水源，研发一种能够显著提高出水水质的饮用水深度处理工艺，即采用生物滤池-混凝沉淀-超滤膜处理微污染水的组合工艺。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种处理微污染地表水的工艺方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
1)微污染地表水经过滤后进入生物滤池，在生物滤池中的水力停留时间为10～60min，气水比在0.5∶1～2∶1范围；所述的生物滤池为曝气生物滤池，并定期对生物滤池进行反冲洗，以保持生物滤池中的生物量；
2)生物滤池出水依靠重力通过管道与阀门流入混凝池，通过加药系统向混凝池中添加混凝剂，经混凝后到达沉淀池，在沉淀池中进行固液分离；
3)沉淀池出水由超滤泵进入超滤膜组件进行过滤，超滤膜压力在0.01MPa～0.15Mpa范围内，膜通量在20L/m².h～100L/m².h范围；
4)过滤后的出水进入清水池，经消毒后作为饮用水输送到用户。
本发明所述生物滤池的添料采用沸石或陶粒。所述的混凝剂为聚合氯化铝、氯化铁、硫酸铝和聚合硫酸铝铁中的一种或几种的混合。
本发明提供的一种处理微污染地表水的装置，其特征在于：所述装置包括原水池1，原水过滤器2，生物滤池3，混凝池4，沉淀池5，中间水池15，超滤膜组件6以及清水池16；在所述的原水池和生物滤池之间设有原水泵7；在生物滤池和混凝池之间通过管道与阀门连接；混凝池、沉淀池和中间水池分别通过管道及阀门连接；中间水池与超膜组件之间设有超滤进水泵11；超滤膜组件通过管道与阀门与清水池16连接；在生物滤池的底部设有鼓风曝气系统及生物滤池反冲洗系统；在所述的混凝池外部设有加药系统8，在混凝池内设有搅拌装置14；所述的超滤膜组件外部设有超滤反洗系统。
上述装置中所述沉淀池采用斜管沉淀池或斜板沉淀池。所述的超滤膜组件采用外置式，膜材料为聚偏氟乙烯或聚氯乙烯，膜孔孔径在0.01～0.1微米。
本发明具有以下优点：针对饮用水水源普遍受到有机物及氨氮的污染，把生物处理与常规的混凝沉淀和超滤有机的结合起来，通过生物处理去除氨氮及部分小分子有机物，混凝沉淀去除部分中、大分子有机物，最后通过超滤膜高效截留作用，去除颗粒物和微生物，使其出水达到优质饮用水标准。本发明采用外置式超滤膜组件，有效的提高了膜通量，减少了超滤膜的使用面积，组件便于更换，降低了工程造价和运行费用。同时采用外置式膜组件进一步降低了微生物及颗粒物的泄露。本发明超滤膜组件内浓缩液回流到混凝沉淀池，在混凝沉淀池中进行固液分离，进一步提高了水的利用率。
附图说明
图1为为本发明提供的一种处理微污染地表水装置的结构及工艺流程图。
图中：1-原水池；2-原水过滤器；3-生物滤池；4-混凝池；5-沉淀池；6-超滤膜组件；7-原水泵；8-加药系统；9-风机；10-生物滤池反洗泵；11-超滤进水泵；12-反洗空气压缩机；13-超滤反洗泵；14-搅拌装置；15-中间水池；16-清水池。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明提供的一种处理微污染地表水装置的结构及工艺流程图，该装置包括原水池1，原水过滤器2，生物滤池3，混凝池4，沉淀池5，中间水池15，超滤膜组件6以及清水池16；在所述的原水池和生物滤池之间设有原水泵7；在生物滤池和混凝池之间通过管道与阀门连接；混凝池、沉淀池和中间水池分别通过管道及阀门连接；中间水池与超膜组件之间设有超滤进水泵11；超滤膜组件通过管道与阀门与清水池16连接；在生物滤池的底部设有鼓风曝气系统及生物滤池反冲洗系统；在所述的混凝池外部设有加药系统8，在混凝池内设有搅拌装置14；所述的超滤膜组件外部设有超超滤反洗系统。
其具体工艺体流程是：待处理原水，包括浊度较低的湖泊、水库水及经初步澄清处理后的江河水等在原水池1中，由原水泵7经过滤器2到达生物滤池3；生物滤池的水力停留时间为10～60min范围内，氨氮及有机物在生物滤池3降解。生物滤池为曝气生物滤池，生物滤池的添料采用沸石或陶粒；由风机9为生物滤池3供气，气水比在0.5∶1～2∶1范围，以满足微生物需氧量。并定期对生物滤池进行反冲洗，通过生物滤池反洗泵10从清水池16中抽水从底部打入生物滤池3中，反洗空气压缩机12提供的压缩空气从生物滤池底部进入，对生物滤池进行反冲洗；反洗出水通过电磁阀控制排出系统，电磁阀与反洗泵10同步；同时在生物滤池底部设有排泥装置，定期对生物滤池排泥。生物滤池3的出水到达混凝池4，由加药系统8向混凝池中添加混凝剂，混凝剂可以为聚合氯化铝、氯化铁、硫酸铝、聚合硫酸铝铁或其他可以用于饮用水生产的混凝剂中的一种或几种。在混凝池4中，由搅拌装置14对混合液搅拌均匀后自流到斜板(或斜管)沉淀池5中，经混凝沉淀后可以去除中等分子及大分子的有机物，在沉淀池中进行固液分离，沉淀池中污泥经管道由阀门控制定期排出系统，上清液自流到中间水池15中；经超滤进水泵11从中间水池15中抽吸加压后到超滤膜组件6中，超滤膜材质可以是聚偏氟乙烯或聚氯乙烯或其他超滤膜，孔径应在0.01微米～0.1微米范围内，超滤膜的形式可以是中空纤维式或卷帘式，所述的超滤膜组件采用外置式，通过超滤膜组件11控制超滤膜压力在0.01MPa～0.15MPa范围内，膜通量在20L/m2.h～100L/m2.h范围，超滤浓缩液回流至混凝池从而使超滤膜组件内形成错流，经沉淀池进行固液分离或通过超滤膜反洗时出水经混凝沉淀后进行固液分离，为保证膜通量定期对超滤膜组件进行反冲洗，定期由超滤反洗泵13从清水池中抽水打入超滤膜组件6中，同时由反洗空气压缩机12为超滤膜组件提供反洗用气，在超滤膜组件6中形成气水反冲洗。反洗时关闭超滤进水及超滤出水及回流阀门，打开反洗进水、反洗出水及反洗进气阀门。反洗周期根据超滤膜压力与膜通量确定。超滤膜出水到清水池16，经消毒后即可输送到用户。
下面举个具体的实施例
实施例1：待处理原水为湖水。由原水泵从原水池中抽水经碟片过滤器进入生物滤池，生物滤池采2～3毫米的沸石，在生物滤池中的水力停留时间为30min，气水比为2∶1，其出水进入混凝沉淀池，由加药系统向混凝沉淀池中按6mg/L添加聚合氯化铝，混凝5分钟后进入斜板沉淀池，在斜板沉淀池中沉降30min，上清液进入中间水池，由超滤泵抽吸加压打入超滤膜组件中，超滤膜孔径为0.03微米，材质为聚偏氟乙烯外置式的超滤膜组件。通量为20L/m².h，压力在0.05～0.07Mpa之间变化。过滤30min，反洗1min30s，超滤膜组件出水进入清水池中，在清水池中进行消毒后即可输送到用户。进出水水质如表1所示。
表1

实施例2：
待处理原水为河水。由原水泵从原水池中抽水经碟片过滤器进入生物滤池，生物滤池采2～3毫米的沸石，在生物滤池中的水力停留时间为10min，气水比为0.5∶1，其出水进入混凝沉淀池，由加药系统向混凝沉淀池中按4mg/L添加硫酸铝，混凝5分钟后进入斜板沉淀池，在斜板沉淀池中沉降30min，上清液进入中间水池，由超滤泵抽吸加压打入超滤膜组件中，超滤膜孔径为0.1微米，材质为聚偏氟乙烯外置式的超滤膜组件。通量为100L/m².h，压力在0.12～0.15Mpa之间变化。过滤30min，反洗1min30s，超滤膜组件出水进入清水池中，在清水池中进行消毒后即可输送到用户。进出水水质如表2所示。
表2