一種絮凝-逆流臭氧氣浮-生物過濾的水處理組合方法及所用裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種絮凝-逆流臭氧氣浮-生物過濾的水處理方法及所用裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，由于社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展導(dǎo)致飲用水水源污染問題日益凸顯，飲用水水質(zhì)安全成為關(guān)系到千家萬戶的迫切命題。研究發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)凈水工藝即“混凝-沉淀(或氣浮)_過濾-消毒”難以解決氯消毒副產(chǎn)物、藻類及藻毒素、有機(jī)微污染物等問題。另一方面，城市污水處理廠已被認(rèn)為是微量新興有機(jī)污染物(如藥物及個人護(hù)理品、內(nèi)分泌干擾物等)的最主要來源之一，這給污水再生利用尤其是用于非直接飲用為目的的再生途徑帶來風(fēng)險。臭氧氧化技術(shù)是水和污水深度處理中經(jīng)常采用的工藝手段，臭氧的強(qiáng)氧化性對大部分藥物及個人護(hù)理品、內(nèi)分泌干擾物等新興有機(jī)微污染物具有高效去除效果。在水和污水處理應(yīng)用中，臭氧氧化單元通常采用逆向流接觸池的形式，逆流接觸有利于臭氧的充分吸收利用，但由于進(jìn)水中的顆粒物質(zhì)及腐殖質(zhì)等有機(jī)物會導(dǎo)致臭氧的額外分解、增加臭氧消耗量，因此通常在臭氧接觸池前需要設(shè)置混凝-沉淀、介質(zhì)過濾、膜過濾等前處理單元以去除顆粒物及部分溶解性有機(jī)物；而臭氧氧化過程中將大分子的、生物降解性差的有機(jī)物(如酚、多環(huán)化合物等)斷鏈分解為小分子易生物降解物質(zhì)(如低碳的醛、羧酸、醇等)，增加了出水的微生物再生長風(fēng)險，需要對臭氧出水進(jìn)行后處理以避免為自來水及再生水管網(wǎng)中的微生物再生長提供基質(zhì)。前處理、臭氧處理及后處理的常規(guī)工藝組合方式帶來了工藝流程長、占地大、投資及運(yùn)行管理費(fèi)用高等一系列問題。臭氧氣浮工藝將臭氧氣體替代常規(guī)溶氣氣浮工藝中的空氣氣源，可以在一個反應(yīng)器內(nèi)實現(xiàn)氣浮和氧化兩個功能，大大地縮短了工藝流程。臭氧氣浮工藝目前涉及到的專利主要有《氣浮水處理分離裝置》(專利號:200410073500.4)、《臭氧氣浮凈水裝置》(專利號:200910014351.7)、《一種臭氧氣浮凈水裝置》(專利號:200920019500.4)、《臭氧氣浮機(jī)》(專利號:201020628149.1)等。這些專利技術(shù)中所述的臭氧氣浮工藝都采用常規(guī)的平流式或豎流式布局，原水經(jīng)絮凝后進(jìn)入臭氧氣浮裝置直接與臭氧微氣泡接觸，氣浮分離和臭氧氧化同步進(jìn)行，絮凝產(chǎn)生的絮體顆粒就會增加臭氧耗量、影響除污效果；同時，上述專利技術(shù)均未涉及臭氧氣浮后續(xù)處理單元。
[0003]針對上述問題，有必要開發(fā)一種新型的、以臭氧氣浮工藝為核心的組合工藝方法及裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服目前臭氧技術(shù)在水和廢水處理應(yīng)用中普遍存在的流程長、運(yùn)行管理復(fù)雜的問題，同時避免現(xiàn)有臭氧氣浮工藝中反應(yīng)器結(jié)構(gòu)方面的缺陷，本發(fā)明提供一種以臭氧為氣源的逆向流氣浮工藝，并與生物過濾技術(shù)相結(jié)合，形成“絮凝-逆流臭氧氣浮-生物過濾”的水處理組合方法及所用裝置，該方法及裝置流程短、結(jié)構(gòu)緊湊，能有效除濁、脫色、滅菌及去除微量新興有機(jī)污染物，特別適用于飲用水和再生水的處理。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種絮凝-逆流臭氧氣浮-生物過濾的水處理組合方法，其特征在于:將絮凝反應(yīng)區(qū)、逆流臭氧氣浮區(qū)和生物過濾區(qū)依次連接組合，待處理水在絮凝反應(yīng)區(qū)形成合適粒徑的絮體，由逆流臭氧氣浮區(qū)上部進(jìn)入與臭氧微氣泡逆流接觸，臭氧在水中快速分解反應(yīng)，氣相濃度由下而上快速降低，在氣浮區(qū)上部，水中的絮體顆粒被氣泡黏附上浮形成浮渣，去除了顆粒物的水流進(jìn)入氣浮區(qū)下部與臭氧氣泡發(fā)生快速傳質(zhì)及氧化反應(yīng)；臭氧氣浮處理出水再經(jīng)生物過濾區(qū)的介質(zhì)截留和生物降解進(jìn)一步去除污染物。
[0006]上述一種絮凝-逆流臭氧氣浮-生物過濾的水處理組合方法所用裝置，其特征在于:由絮凝反應(yīng)區(qū)、逆流臭氧氣浮區(qū)和生物過濾區(qū)依次連接組合；
[0007]所述絮凝反應(yīng)區(qū)分為兩級，第一級一側(cè)與進(jìn)水管連接，第一級底部出口與第二級氣浮配水區(qū)相連；
[0008]所述逆流臭氧氣浮區(qū)上部設(shè)有進(jìn)水管與氣浮配水區(qū)相連，進(jìn)水管上設(shè)有布水器，逆流臭氧氣浮區(qū)頂部設(shè)有浮渣聚集區(qū)，浮渣聚集區(qū)頂部設(shè)置往復(fù)式刮渣機(jī)，左右兩側(cè)制有集渣槽；逆流臭氧氣浮區(qū)中部設(shè)有整流填料；逆流臭氧氣浮區(qū)下部設(shè)有多個溶氣水釋放頭通過管路與溶氣罐相連；釋放頭下方設(shè)有大孔集水板；逆流臭氧氣浮區(qū)底部設(shè)置穿孔集水管，該集水管與生物過濾配水區(qū)相通；所述溶氣罐通過管路與溶氣栗相連；溶氣栗的吸氣口與臭氧發(fā)生器通過臭氧氣體管路相連，臭氧氣體管路上設(shè)有單向截止閥；溶氣栗的吸水口通過管路與穿孔集水管相連，連接管路上設(shè)置回流水調(diào)節(jié)閥與流量計；
[0009]所述生物過濾區(qū)一側(cè)設(shè)置為生物過濾配水區(qū)，該區(qū)與臭氧氣浮區(qū)的穿孔集水管相通，生物過濾配水區(qū)上部連接設(shè)有帶孔的布水斜板用于向生物過濾區(qū)均勻布水；生物過濾區(qū)中部填充濾料層，濾料層下方為配水系統(tǒng)，其下部為集水區(qū)，集水區(qū)與過濾產(chǎn)水管/反沖洗進(jìn)水管相連；生物過濾區(qū)另一側(cè)上部設(shè)有反沖洗水收集槽，其下部設(shè)有反沖洗進(jìn)氣管和過濾產(chǎn)水管/反沖洗進(jìn)水管。
[0010]上述絮凝反應(yīng)區(qū)、逆流臭氧氣浮區(qū)和生物過濾區(qū)為矩形結(jié)構(gòu)。
[0011]上述絮凝反應(yīng)區(qū)的進(jìn)水管上設(shè)有混凝劑投加口和管道混合器。
[0012]上述浮渣聚集區(qū)為倒梯形結(jié)構(gòu)。
[0013]上述過濾產(chǎn)水管/反沖洗進(jìn)水管上設(shè)有電磁閥控制濾池的排水與反沖洗狀態(tài)。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)創(chuàng)新和優(yōu)點(diǎn)如下:
[0015](I)相比于傳統(tǒng)的前處理一臭氧氧化一后處理組合工藝流程，本發(fā)明提出的水處理方法流程短、節(jié)省占地、出水水質(zhì)優(yōu)；
[0016](2)本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)在于采用逆流接觸式臭氧溶氣氣浮法，絮體顆粒在氣浮區(qū)的中上部被截留形成動態(tài)懸浮層，并通過整流填料降低氣液兩相的過度紊流，保持中上部的絮體懸浮層穩(wěn)定；由于臭氧在水中快速分解，整個裝置在縱向上分為“氣浮分離”和“臭氧氧化”上下兩個功能分區(qū)，絮體顆粒不會增加臭氧的額外消耗；與之相比，現(xiàn)有的臭氧氣浮工藝通常采用平流式或豎流式反應(yīng)器，絮凝后的進(jìn)水與含臭氧的溶氣水在氣浮接觸區(qū)直接接觸，未分離的絮體顆粒和有機(jī)膠體就會導(dǎo)致臭氧的額外消耗。
[0017](3)本發(fā)明對常規(guī)逆流接觸式氣浮法的創(chuàng)新之處在于，在氣浮區(qū)中設(shè)有整流填料，整流填料的管束狀結(jié)構(gòu)有利于降低氣液兩相的過度紊流，避免上浮的絮體顆粒被裹挾下行，更好地保障了 “氣浮分離”和“臭氧氧化”兩個功能分區(qū)各自發(fā)揮其作用。
[0018](4)臭氧具有一定的助凝效果，但現(xiàn)有臭氧氣浮工藝中絮凝出水直接與新產(chǎn)生的臭氧微氣泡接觸，此時氣相中臭氧濃度高，反而對絮凝不利。本發(fā)明中由于臭氧在氣浮區(qū)下部快速分解反應(yīng)，上升至上部絮體懸浮層的微氣泡中臭氧濃度已經(jīng)很低，這部分臭氧可起到很好的助凝效果，可降低混凝劑用量。
[0019](5)本發(fā)明提供的水處理方法不需對原水進(jìn)行預(yù)氯化，而且氣浮過程具有高效的除藻功能，因此可極大地避免消毒副產(chǎn)物和藻毒素的健康風(fēng)險。
[0020](6)本發(fā)明將逆流臭氧氣浮區(qū)與生物過濾區(qū)進(jìn)行有機(jī)組合，一方面可對臭氧氣浮出水中的殘余臭氧進(jìn)行消解，另一方面可截留氣浮出水中的殘余懸浮物，進(jìn)一步降低出水濁度，同時對臭氧氧化生成的小分子副產(chǎn)物進(jìn)行生物降解，保障出水的生物穩(wěn)定性和安全性。
[0021](7)本發(fā)明提供的一體化裝置整體結(jié)構(gòu)緊湊，便于加工組裝；一體化裝置的出水中濁度、色度、細(xì)菌、有機(jī)污染物、新興污染物等均得到高效去除，適合于飲用水和再生水工程應(yīng)用。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2為本發(fā)明裝置的平面示意圖。
[0024]圖中:1 一待處理水；2—混凝劑投加口 ；3 —管道混合器；4 一絮凝反應(yīng)區(qū)；5 —?dú)飧∨渌畢^(qū)；6 —布水器；7 —集渣槽；8 —往復(fù)式刮渣機(jī)；9 一整流填料；10 —逆流臭氧氣浮區(qū)；11 一釋放頭；12 —大孔集水板；13 —?dú)飧^(qū)集水管；14 一生物過濾配水區(qū)；15 —帶孔的布水斜板；16 —生物過濾區(qū)；17 —濾料層；18 —配水系統(tǒng)；19 —集水區(qū)；20—反沖洗水收集槽；21 —反沖洗氣管；22 —過濾產(chǎn)水管/反沖洗進(jìn)水管；23 —臭氧氣源(空氣或純氧);24 —臭氧發(fā)生器；25 —逆止閥；26 —回流水調(diào)節(jié)閥及流量計；27 —溶氣栗；28—溶氣罐。
【具體實施方式】
[0025]—種絮凝-逆流臭氧氣浮-生物過濾的水處理組合方法，將絮凝反應(yīng)區(qū)、逆流臭氧氣浮區(qū)和生物過濾區(qū)依次連接組合，待處理水在絮凝反應(yīng)區(qū)形成合適粒徑的絮體，由逆流臭氧氣浮區(qū)上部進(jìn)入與臭氧微氣泡逆流接觸，臭氧在水中快速分解反應(yīng)，氣相濃度由下而上快速降低，在氣浮區(qū)上部，水中的絮體顆粒被氣泡黏附上浮形成浮渣，去除了顆粒物的水流進(jìn)入氣浮區(qū)下部與臭氧氣泡發(fā)生快速傳質(zhì)及氧化反應(yīng)；臭氧氣浮處理