本發(fā)明涉及一種一體化凈水處理裝置及其應(yīng)用方法，屬于飲用水處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各類污染物大量進(jìn)入水體，造成我國水源水質(zhì)呈不斷惡化的趨勢(shì)，傳統(tǒng)的以去除濁度和微生物的常規(guī)工藝(混凝-沉淀-過濾-消毒)已難以有效應(yīng)對(duì)。超濾膜(uf)技術(shù)由于其對(duì)與顆粒、膠體以及病原性微生物高效截留效能，已經(jīng)被認(rèn)為是替代傳統(tǒng)的澄清和過濾技術(shù)的最佳方法。目前已廣泛應(yīng)用與水處理當(dāng)中。但超濾技術(shù)作為純粹的物理過濾方式，受其膜孔徑的限值，造成其對(duì)水中溶解性有機(jī)物的去除效果不佳。此外，水中的天然有機(jī)物(nom)和藻類代謝產(chǎn)物等還會(huì)造成膜的污染，影響著超濾技術(shù)在給水領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。由于超濾技術(shù)的局限性，在實(shí)際處理過程中往往同其他技術(shù)聯(lián)用組成膜組合工藝，其中粉末活性炭(pac)由于具有非常大的比表面積，使粉末活性炭吸附預(yù)處理成為目前應(yīng)用最廣泛的膜前預(yù)處理技術(shù)之一。然而水處理工藝中，粉末活性炭的有效停留時(shí)間僅為10～20min，吸附能力并未得到完全發(fā)揮就隨沉淀污泥排出，在pac預(yù)吸附工藝存在著吸附容量得不到充分發(fā)揮以及投量較難控制的問題，影響出水水質(zhì)及運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種綠色、經(jīng)濟(jì)、高效的生物接觸氧化超濾一體化凈水處理裝置及其應(yīng)用方法。
為解決這一技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種生物接觸氧化超濾一體化凈水處理裝置，包括池體、炭泥活化培養(yǎng)池，活性炭投加系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)及氣提系統(tǒng)，炭泥活化培養(yǎng)池設(shè)置在池體頂部，活性炭投加系統(tǒng)連接在炭泥活化培養(yǎng)池頂部進(jìn)水側(cè)，炭泥活化培養(yǎng)池底部經(jīng)空氣管道與曝氣系統(tǒng)連接；所述池體包括曝氣絮凝反應(yīng)池、浸沒式超濾膜組件、斜管沉淀池和儲(chǔ)泥池，所述曝氣絮凝反應(yīng)池設(shè)置在浸沒式超濾膜組件一側(cè)，浸沒式超濾膜組件設(shè)置在斜管沉淀池頂部，通過穿孔隔離罩與斜管沉淀池隔離，曝氣絮凝反應(yīng)池一側(cè)通過空氣管道與曝氣系統(tǒng)連接，另一側(cè)同斜管沉淀池連接，斜管沉淀池的排泥通過沉淀池底部斜管收集系統(tǒng)進(jìn)入儲(chǔ)泥池；所述儲(chǔ)泥池通過dn32管路同氣提系統(tǒng)連接，浸沒式超濾膜組件同虹吸泵連接。
所述炭泥活化培養(yǎng)池內(nèi)通過擋板平均分為6格，每格底部設(shè)dn15曝氣管1根，曝氣管長(zhǎng)度0.8m，每個(gè)曝氣管上平均分布曝氣頭4個(gè)，曝氣管通過管道與曝氣系統(tǒng)連接。
所述曝氣絮凝反應(yīng)池分3格布置，每格反應(yīng)區(qū)底部通過管道與曝氣系統(tǒng)相連接。
所述浸沒式超濾膜組件的超濾膜采用中空纖維超濾膜，pvdf材質(zhì)，膜通量30l/m2·h，反沖洗周期為1h，反沖洗時(shí)間為60s，反沖洗通量為60l/m2·h。所述浸沒式超濾膜裝置采用浸沒式中空纖維超濾膜，過濾方式為死端過濾。
所述活性炭投加系統(tǒng)包括活性炭混合系統(tǒng)及藥劑加注計(jì)量泵。
所述氣提系統(tǒng)設(shè)有pcl控制程序，可根據(jù)需要控制污泥回流控制閥的開啟、開度及時(shí)間，空壓機(jī)為氣提裝置提供氣源。
本發(fā)明凈水處理裝置還包括空壓機(jī)、管道混合器、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、加注計(jì)量泵和控制系統(tǒng)。
本發(fā)明還提供了一種凈水處理凈水處理的方法，包括以下步驟：
步驟一：形成活性生物體炭泥：向進(jìn)水中投加混凝劑：通過斜管沉淀池的沉淀作用積累污泥，并定期通過氣提系統(tǒng)將污泥提升至炭泥活化培養(yǎng)池曝氣運(yùn)行，維持污泥的濃度和活性；然后將活性污泥回流至曝氣絮凝反應(yīng)池循環(huán)運(yùn)行，最終形成活性污泥濃度在8-10％，活性污泥的形成周期約15-30d；
步驟二：粉末活性炭的投加：活性污泥濃度達(dá)到要求之后，向炭泥活化培養(yǎng)池投加粉末活性炭，粉末活性炭可采用逐步或一次性投加的方式，通過活性炭投加系統(tǒng)投入炭泥活化培養(yǎng)池內(nèi)，使炭泥活化培養(yǎng)池內(nèi)的生物炭泥濃度在4000-10000ppm，絮凝曝氣反應(yīng)池中污泥濃度在500-1000ppm；
步驟三：生物炭泥的培養(yǎng)：粉末活性炭濃度達(dá)到要求后，通過空氣泵和氣體流量計(jì)對(duì)炭泥活化培養(yǎng)池內(nèi)污泥進(jìn)行不間斷曝氣，保持生物炭泥濃度及活性，其中炭泥活化培養(yǎng)池內(nèi)溶解氧濃度為10～15mg/l，生物炭泥濃度需控制在3000～5000ppm；
步驟四：生物炭泥接觸氧化及膜濾產(chǎn)水：生物炭泥培養(yǎng)成熟后，凈水處理裝置實(shí)現(xiàn)綠色無藥劑連續(xù)產(chǎn)水，凈水過程中，原水在曝氣絮凝反應(yīng)池同生物炭泥混合，通過生物炭泥的生物接觸氧化的降解及活性炭的吸附作用，充分降解水中溶解性有機(jī)物及藻類代謝產(chǎn)物等污染物，其中絮凝區(qū)曝氣量為4～6l/s·m2，生物炭泥回流比為5％～10％。絮凝區(qū)反應(yīng)時(shí)間為15～20min；絮凝反應(yīng)池出水進(jìn)入斜管沉淀池進(jìn)行沉淀，斜管沉淀池污泥進(jìn)入儲(chǔ)泥池收集，并通過氣提系統(tǒng)定期回流至炭泥活化培養(yǎng)池，其中氣提周期為2～3h，每次氣提時(shí)間約3～5min；浸沒式超濾膜組件對(duì)斜管沉淀池出水進(jìn)行進(jìn)一步過濾處理，利用產(chǎn)水泵的負(fù)壓或虹吸作用完成膜系統(tǒng)的產(chǎn)水。
步驟五：底泥的外放及活性炭補(bǔ)充：在凈水處理裝置運(yùn)行過程中，炭泥混合物在循環(huán)運(yùn)行過程中會(huì)逐漸累積，當(dāng)炭泥濃度太高時(shí)，通過儲(chǔ)泥池底部排泥閥將一部分炭泥混合液排出系統(tǒng)，同時(shí)，炭泥混合物的外排會(huì)造成一部分粉末活性炭的流失，具有吸附效能同時(shí)兼具載體功能的活性炭的流失需要通過外加活性炭來進(jìn)行補(bǔ)充，根據(jù)排泥量的多少來確定粉末活性炭的投加量，污泥外排及活性炭補(bǔ)充周期為3-5個(gè)月。
有益效果：本發(fā)明集強(qiáng)化混凝、生物接觸氧化、膜分離于一體，利用粉末活性炭大的比表面積，使粉末活性炭吸附預(yù)處理，結(jié)合超濾膜技術(shù)對(duì)顆粒、膠體以及病原性微生物高效截留效能實(shí)現(xiàn)一體化凈水處理，出水滿足《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(gb5749-2006)的水質(zhì)要求，具有綠色、經(jīng)濟(jì)、高效的優(yōu)點(diǎn)。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖。
圖中：1炭泥活化培養(yǎng)池、2曝氣絮凝反應(yīng)池、3浸沒式超濾膜組件、4斜管沉淀池、5儲(chǔ)泥池、6活性炭投加系統(tǒng)、7曝氣系統(tǒng)、8氣提系統(tǒng)、9池體。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做具體描述。
圖1所示為本發(fā)明的工藝流程示意圖。
本發(fā)明包括池體9、炭泥活化培養(yǎng)池1，活性炭投加系統(tǒng)6、曝氣系統(tǒng)7及氣提系統(tǒng)8，原水通過進(jìn)水管道進(jìn)入池體9；炭泥活化培養(yǎng)池1設(shè)置在池體9頂部，活性炭投加系統(tǒng)6連接在炭泥活化培養(yǎng)池1頂部進(jìn)水側(cè)，可根據(jù)需要進(jìn)行粉末活性炭一次性或連續(xù)投加，炭泥活化培養(yǎng)池1底部經(jīng)空氣管道與曝氣系統(tǒng)7連接，為培養(yǎng)箱池生物炭泥的培養(yǎng)提供氧氣。
所述池體9包括曝氣絮凝反應(yīng)池2、浸沒式超濾膜組件3、斜管沉淀池4和儲(chǔ)泥池5，所述曝氣絮凝反應(yīng)池2設(shè)置在浸沒式超濾膜組件3一側(cè)，浸沒式超濾膜組件3設(shè)置在斜管沉淀池4頂部，通過穿孔隔離罩與斜管沉淀池4隔離，曝氣絮凝反應(yīng)池2一側(cè)通過空氣管道與曝氣系統(tǒng)7連接，另一側(cè)同斜管沉淀池4連接，斜管沉淀池4的排泥通過沉淀池底部斜管收集系統(tǒng)進(jìn)入儲(chǔ)泥池5；所述儲(chǔ)泥池5通過dn32管路同氣提系統(tǒng)8連接，氣提系統(tǒng)每3小時(shí)開啟1次，每次開啟時(shí)間為2min；浸沒式超濾膜組件3同虹吸泵連接，通過泵的抽吸作用形成負(fù)壓產(chǎn)水。原水進(jìn)入池體9后，分別投加混凝劑及培養(yǎng)池內(nèi)活性生物炭泥，經(jīng)曝氣絮凝反應(yīng)后進(jìn)入斜管沉淀池4，斜管沉淀池4中污泥進(jìn)入儲(chǔ)泥池5，并通過氣提系統(tǒng)8定時(shí)回流至炭泥活化培養(yǎng)箱1內(nèi)進(jìn)行生物培養(yǎng)；斜管沉淀池4頂部設(shè)置浸沒式超濾膜組件3，通過抽吸泵或虹吸作用，沉淀出水經(jīng)浸沒式超濾膜過濾后最終出水。
所述炭泥活化培養(yǎng)池1內(nèi)通過擋板平均分為6格，每格底部設(shè)dn15曝氣管1根，曝氣管長(zhǎng)度0.8m，每個(gè)曝氣管上平均分布曝氣頭4個(gè)，曝氣管通過管道與曝氣系統(tǒng)7連接，對(duì)培養(yǎng)箱內(nèi)污泥進(jìn)行連續(xù)曝氣，為培養(yǎng)箱內(nèi)生物炭泥的培養(yǎng)提供氧氣，炭泥混合液中溶解氧濃度為12mg/l。
所述曝氣絮凝反應(yīng)池2分3格布置，每格反應(yīng)區(qū)底部通過管道與曝氣系統(tǒng)7相連接。
所述浸沒式超濾膜組件3的超濾膜采用中空纖維超濾膜，pvdf材質(zhì)，膜通量30l/m2·h，反沖洗周期為1h，反沖洗時(shí)間為60s，反沖洗通量為60l/m2·h。所述浸沒式超濾膜裝置3采用浸沒式中空纖維超濾膜，過濾方式為死端過濾。
所述活性炭投加系統(tǒng)6包括活性炭混合系統(tǒng)及藥劑加注計(jì)量泵，根據(jù)計(jì)算將活性炭加入污泥培養(yǎng)箱內(nèi)，培養(yǎng)箱內(nèi)污泥濃度為3300～6500mg/l；使用所用活性炭滿足符合凈化水用煤質(zhì)活性炭(gb/t7701.2-2008)的要求。
所述氣提系統(tǒng)8設(shè)有pcl控制程序，可根據(jù)需要控制污泥回流控制閥的開啟、開度及時(shí)間，空壓機(jī)為氣提裝置提供氣源。
本發(fā)明凈水處理裝置還包括空壓機(jī)、管道混合器、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、加注計(jì)量泵和控制系統(tǒng)。
本發(fā)明生物接觸氧化-超濾一體化凈水處理裝置的應(yīng)用方法包括以下步驟：
步驟一：形成活性生物體炭泥：向進(jìn)水中投加混凝劑：通過斜管沉淀池4的沉淀作用積累污泥，并定期通過氣提系統(tǒng)8將污泥提升至炭泥活化培養(yǎng)池1曝氣運(yùn)行，維持污泥的濃度和活性；然后將活性污泥回流至曝氣絮凝反應(yīng)池2循環(huán)運(yùn)行，最終形成活性污泥濃度在8-10％，活性污泥的形成周期約15-30d；
步驟二：粉末活性炭的投加：活性污泥濃度達(dá)到要求之后，向炭泥活化培養(yǎng)池1投加粉末活性炭，粉末活性炭可采用逐步或一次性投加的方式，通過活性炭投加系統(tǒng)6投入炭泥活化培養(yǎng)池1內(nèi)，使炭泥活化培養(yǎng)池1內(nèi)的生物炭泥濃度在4000-10000ppm，絮凝曝氣反應(yīng)池2中污泥濃度在500-1000ppm；
步驟三：生物炭泥的培養(yǎng)：粉末活性炭濃度達(dá)到要求后，通過空氣泵和氣體流量計(jì)對(duì)炭泥活化培養(yǎng)池1內(nèi)污泥進(jìn)行不間斷曝氣，保持生物炭泥濃度及活性，其中炭泥活化培養(yǎng)池1內(nèi)溶解氧濃度為10～15mg/l，生物炭泥濃度需控制在3000～5000ppm；
步驟四：生物炭泥接觸氧化及膜濾產(chǎn)水：生物炭泥培養(yǎng)成熟后，打開原水泵，原水通過管道流量計(jì)進(jìn)入池體，凈水處理裝置實(shí)現(xiàn)綠色無藥劑連續(xù)產(chǎn)水，凈水過程中，原水在曝氣絮凝反應(yīng)池2同生物炭泥混合，通過生物炭泥的生物接觸氧化的降解及活性炭的吸附作用，充分降解水中溶解性有機(jī)物及藻類代謝產(chǎn)物等污染物，其中絮凝區(qū)曝氣量為4～6l/s·m2，生物炭泥回流比為5％～10％。絮凝區(qū)反應(yīng)時(shí)間為15～20min；絮凝反應(yīng)池2出水進(jìn)入斜管沉淀池4進(jìn)行沉淀，斜管沉淀池4污泥進(jìn)入儲(chǔ)泥池5收集，并通過氣提系統(tǒng)8定期回流至炭泥活化培養(yǎng)池1，其中氣提周期為2～3h，每次氣提時(shí)間約3～5min；浸沒式超濾膜組件3對(duì)斜管沉淀池4出水通過穿孔隔離罩后進(jìn)行進(jìn)一步過濾處理，利用產(chǎn)水泵的負(fù)壓或虹吸作用完成膜系統(tǒng)的產(chǎn)水。
步驟五：底泥的外放及活性炭補(bǔ)充：在凈水處理裝置運(yùn)行過程中，炭泥混合物在循環(huán)運(yùn)行過程中會(huì)逐漸累積，當(dāng)炭泥濃度太高時(shí)，通過儲(chǔ)泥池5底部排泥閥將一部分炭泥混合液排出系統(tǒng)，同時(shí)，炭泥混合物的外排會(huì)造成一部分粉末活性炭的流失，具有吸附效能同時(shí)兼具載體功能的活性炭的流失需要通過外加活性炭來進(jìn)行補(bǔ)充，根據(jù)排泥量的多少來確定粉末活性炭的投加量，污泥外排及活性炭補(bǔ)充周期為3-5個(gè)月。
本發(fā)明的實(shí)施例：
試驗(yàn)用原水水質(zhì)為：濁度為1.1-3.8ntu，codmn為2.86-3.53mg/l，doc為3.21-4.23mg/l，uv254為0.038-0.051cm-1，溫度為3.5-7.5℃；
經(jīng)處理后，出水水質(zhì)為：濁度為0.03-0.06ntu，codmn為1.87-2.11mg/l，doc為0.98-1.56mg/l，uv254為0.021-0.032cm-1，出水滿足《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(gb5749-2006)的水質(zhì)要求。
本發(fā)明利用粉末活性炭大的比表面積，使粉末活性炭吸附預(yù)處理，結(jié)合超濾膜技術(shù)對(duì)顆粒、膠體以及病原性微生物高效截留效能實(shí)現(xiàn)一體化凈水處理，具有綠色、經(jīng)濟(jì)、高效的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明上述實(shí)施方案，只是舉例說明，不是僅有的，所有在本發(fā)明范圍內(nèi)或等同本發(fā)明的范圍內(nèi)的改變均被本發(fā)明包圍。