專利名稱：一種自來水廠凈水處理組合裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種新型的自來水廠凈水處理組合裝置，具體涉及高效沉淀工藝、上向流臭氧生物活性炭工藝和浸沒式超濾膜工藝，特別涉及通過上述三種相對獨立工藝之間的有效組合，充分發揮其對原水中目標去除污染物質的去除功能，使各處理工藝環節能各司其職且相輔相成，有效保證出水的各項水質指標滿足或優于國家《生活飲用水衛生標準》(GB5749)。
背景技術：
臭氧生物活性炭工藝對于原水中的天然有機物和氨氮有較佳的去除率而成為各類城市自來水廠緩解有機物去除壓力的優選深度處理工藝，但目前國內外自來水廠多采用下向流生物活性炭濾池，在運行過程中會形成豐富的微生物群落，出水中細菌增加，并多與 細小的活性炭顆粒一起流出，特別是在南方河網水體的高溫季節，出水細菌數上升明顯，微生物滋生嚴重，生物安全性低，迫使后續的氯消毒用藥量加大，同時影響出廠水的嗅味。此夕卜，由于下向流生物活性炭濾池的水頭損失在I. 5m左右，一般在水廠內需設置中間提升泵房后方可實施，增大了水廠的運行能耗。超濾膜工藝被譽為21世紀的水處理技術，能夠有效地保障出水的濁度，能夠完全去除水中的細菌、藻類、兩蟲，還能去除部分病毒。近年來隨著我國采用PVC材料優質超濾膜的成功研制，使超濾膜處理工藝的建設和運行成本大幅下降，被譽為第三代給水處理方法。浸沒式超濾膜是指將中空纖維膜浸入水槽或水池中，依靠前后的水位差或者抽吸泵進行過濾的一種外壓膜形式。浸沒式膜單位容積的膜面積比較小，但由于其不需要裝填在容器中，可直接將膜置于水槽或水池中，互相之間間距較小，裝填密度較高。因而，從單位占地面積的有效膜面積而言，浸沒式膜較容器式膜更具優勢。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種能耗更小、效果更佳的自來水廠凈水處理組合裝置。為了實現上述目的，本實用新型的技術方案如下一種自來水廠凈水處理組合裝置，其特征在于該裝置包括依次連接的高效沉淀池、臭氧生物活性炭單元和浸沒式超濾膜池。所述臭氧生物活性炭單元包括后臭氧接觸池和上向流臭氧生物活性炭濾池，所述后臭氧接觸池的輸入端與高效沉淀池的輸出端連接，后臭氧接觸池的輸出端與上向流臭氧生物活性炭池的輸入端連接，該上向流臭氧生物活性炭池的輸出端與浸沒式超濾膜池的輸入端連接。為解決下向流生物活性炭水頭損失過大的問題，將生物活性炭工藝加以改進，采用上向流臭氧生物活性炭工藝，水頭損失可以減小到約O. 6m，可以取消中間提升泵房，且上向流臭氧生物活性炭僅采用氣反沖洗，無需進行水反沖洗，可節省水廠自用水量和水廠運行能耗。所述上向流臭氧生物活性炭濾池設有第一配水渠，第一配水渠通過進水管與進水井連接，進水井與位于主池體底部的配氣配水渠連通，配氣配水渠頂部設布水布氣管，布水布氣管頂由下而上依次設有承托層和活性炭層，活性炭層的上方設有不銹鋼指形集水槽。上向流臭氧生物活性炭工藝中，臭氧接觸池的出水通過第一進水渠、第一配水渠、進水管和進水井，均勻流入上向流臭氧生物活性炭濾池底部配氣配水系統，為保證每格濾池進水水量均勻一致，在每格濾池的配水堰上設置可調節堰板。在濾池主池體中，水流向上依次透過承托層和活性炭層，經指形集水槽匯集至出水渠，再經出水管至后續工藝單元。在一定的上升流速作用下，活性炭層處于膨脹流化狀態，水與炭間、炭與炭間發生持續的輕微碰撞磨擦，使活性炭顆粒生物膜(包括粘附的雜質)的生長和脫落保持動態平衡，生物膜得以有效更新，從而保持較高的生物活性和傳質效率。當以平流沉淀池2 3NTU的出水作為上向流臭氧生物活性炭濾池進水時，由于沉淀池出水濁度相對較高，且有細小礬花跑逸，運行2^3周后，在炭濾池底部及活性炭層局部粘結成塊，日常運行及反沖洗時易形成柱塞現象；如將進水改為砂濾出水(濁度在O. 3NTU以下)后，持續運行半年也未發生上述柱塞現象，故上向流臭氧生物活性炭濾池對于進水濁度的控制十分關鍵。鑒于此，本實用新型中選用高效沉淀工藝作為上向流臭氧生物活性炭工藝的前處理，以保證上向流臭氧生物活性炭工藝的進水濁度(小于INTU)。·為解決臭氧生物活性炭的生物泄漏問題，在臭氧生物活性炭工藝后增設超濾膜處理工藝，超濾膜處理工藝的優點在于能有效去除原水中的細菌、病毒、微生物(如賈第鞭毛蟲、隱孢子蟲等)和藻類等，并能使出水濁度穩定在O. INTU以下。在臭氧生物活性炭工藝后增設超濾膜處理工藝，能有效攔截臭氧活性炭工藝出水中的細菌和微生物，提高整體出水的生物安全性，降低后續氯消毒用藥量。浸沒式超濾膜池設有第二進水渠，第二進水渠通過進水閘門與第二配水渠連接，第二配水渠通過進水堰與膜池主體連接，膜池主體內設有膜堆，膜堆頂部設有集水管，該集水管通過膜池母管與清水渠連接。進水閘門與第二配水渠之間設置活性炭顆粒攔截格網，以防活性炭顆粒進入膜池對膜絲造成損傷。膜池母管還與水反沖洗系統和化學洗循環系統連接，實現膜池濾后清水母管與膜池反沖洗水母管、膜池化學洗循環出水母管共用。超濾膜運行需要的真空系統、水反沖洗系統、氣反沖洗系統、化學洗循環系統均設于中間管廊內，具有高度的集成性。浸沒式超濾膜池采用在線化學清洗，只需通過膜池母管、水反沖洗系統、化學洗循環系統和清水管四者之間的合理切換來達到膜堆化學洗的目的，而無需將膜堆吊離膜池，也無需設置獨立的化學洗水池。本實用新型將高效沉淀工藝、上向流臭氧生物活性炭工藝與浸沒式超濾膜處理工藝三者相結合，有效保證出水的各項水質指標滿足或優于國家《生活飲用水衛生標準》(GB5749)。本實用新型的優點在于，充分發揮凈水處理組合裝置工藝中各個處理環節對原水中目標去除污染物質的去除功能，使各處理工藝環節各司其職且相輔相成。該項凈水處理組合裝置工藝的指導思想是以高效沉淀池去除水中的懸浮物，確保出水濁度穩定在INTU甚或以下，同時使相對分子質量大于10000的膠體有機物和相對分子質量在1000 10000之間的可能膠體形態有機物得以高效去除；上向流臭氧生物活性炭處理工藝又分臭氧氧化和上向流臭氧生物活性炭吸附兩個過程，臭氧氧化過程可將相對分子質量在1000 10000之間的親水性有機物降解成分子量小于1000的小分子有機物。上向流臭氧生物活性炭吸附則對分子量小于1000的小分子有機物予以吸附降解，同時生物作用可以去除一定濃度的氨氮；隨后以浸沒式超濾膜工藝作最后屏障，進一步降低濁度，截留上向流活性炭工藝中可能脫落的活性炭生物膜、臭氧氧化后生成的懸浮物，最大可能地降低水中微量有機物的含量，并利用超濾膜對濁度、藻類、細菌和病毒等超強的截留功能，去除原水中的藻類、細菌、病毒、微生物(如以賈第鞭毛蟲、隱孢子蟲為代表的“兩蟲”等)，確保組合裝置工藝的生物安全性，并使出水濁度穩定在O. INTU以下。
圖I為本實用新型的自來水廠凈水處理組合裝置的連接示意圖。圖2為上向流臭氧生物活性炭濾池剖面圖。圖3為浸沒式超濾膜池剖面圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實例對本實用新型作進一步描述。一種自來水廠凈水處理組合裝置，其特征在于該裝置包括依次連接的高效沉淀池101、臭氧生物活性炭單元和浸沒式超濾膜池104。所述臭氧生物活性炭單元包括后臭氧接觸池102和上向流臭氧生物活性炭濾池103，所述后臭氧接觸池102的輸入端與高效沉淀池101的輸出端連接，后臭氧接觸池102的輸出端與上向流臭氧生物活性炭池103的輸入端連接，該上向流臭氧生物活性炭池103的輸出端與浸沒式超濾膜池104的輸入端連接。如圖2所示，所述上向流臭氧生物活性炭濾池包括進水部分、主池體、出水部分和中間管廊，其中進水部分由第一進水渠201、可調節堰板203、第一配水渠202、進水管204和進水井205構成，主池體由配氣配水渠206、布水布氣管207、承托層208、活性炭層209和不銹鋼指形集水槽210構成，出水部分由出水堰211和出水渠212構成。第一進水渠201通過可調節堰板203與第一配水渠202連接，第一配水渠202通過進水管204與進水井205連接，進水井205與位于主池體底部的配氣配水渠206連通。本實用新型設有與第一進水渠201連接的多格活性炭濾池，第一進水渠201與第一配水渠202之間的配水堰上設有可調節堰板203，可以通過調節其高度，保證每格活性炭濾池進水均勻。配氣配水渠206頂部設布水布氣管207，布水布氣管207頂由下而上依次設有承托層208和活性炭層209，活性炭層209的上方設有不銹鋼指形集水槽210。中間管廊內設置活性炭濾池的初濾水排放管213、反沖洗氣管214和放空管215等，高度集成。如圖3所示，浸沒式超濾膜池包括進水部分、膜池主體、溢流排水部分和中間管廊等，其中進水部分由第二進水渠I、進水閘門2、活性炭顆粒攔截格網3、第二配水渠4和進水堰5組成，進水閘門2與第二配水渠4之間設置活性炭顆粒攔截格網3以防活性炭顆粒進入膜池對膜絲造成損傷。第二配水渠4通過進水堰5與膜池主體連接，進水堰5上設有不銹鋼調節堰板，可以通過調節其高度，保證每格膜池進水均勻。第二進水渠通過溢流堰16與溢流排水部分的溢流渠18連接，溢流排水部分的排水渠6通過排水閘門7與膜池主體連接，膜池主體內設有浸沒式超濾膜堆8，膜堆8頂部設有集水管10，該集水管通過膜池母管11和清水管17與清水渠14連接。膜堆8頂部還設有曝氣管與氣反沖洗系統15連接。膜池母管11還與水反沖洗系統12、化學洗循環系統13連接。超濾膜運行需要的真空系統9、水反沖洗系統12、氣反沖洗系統15、化學洗循環系統13均設于中間管廊內，具有高度的集成性。浸沒式超 濾膜池采用在線化學清洗，只需通過膜池母管11、水反沖洗系統12、化學洗循環系統13和清水管17四者之間的合理切換來達到膜堆化學洗的目的，而無需將膜堆吊離膜池，也無需設置獨立的化學洗水池。本實用新型應用實例中的原水水質情況原水大多數水質指標均達到地表水環境質量標準(GB3838-2002)中的II III類標準，但耗氧量、氨氮等指標常超過III類標準。同時，隨著國家對凈水工藝低濁保障能力提出的更高要求。因此，本實例中將濁度、氨氮和耗氧量作為關鍵指標，研究本實用新型對上述關鍵指標的去除效能。針對上述原水水質特征，采用本實用新型的凈水處理組合裝置(見附圖1)，其中的高效沉淀工藝是確保供水水質的最基本手段，其主要功效是最大限度地“降濁”，確保出水濁度穩定在INTU以下，同時去除大分子有機物(相對分子質量大于10000)，減輕后續工藝處理負荷，為后續催化氧化工藝的高效經濟運行和最終出水濁度小于O. INTU打好基礎。組合裝置中的臭氧生物活性炭單元是去除原水中各類有機物、氨氮的最有效手段。臭氧生物活性炭單元包括后臭氧接觸池和上向流臭氧生物活性炭濾池，且后臭氧接觸池和上向流臭氧生物活性炭濾池依次置于高效沉淀池之后，用以去除有機物和氨氮。上向流臭氧生物活性炭濾池(見附圖2)類似于膨脹床工藝，炭層隨濾速膨脹，上升流速10 m/h,類似連續的水反沖洗，故不設單獨的水反沖洗設施，但保留了氣沖洗。連續的“水反洗”，可避免微生物的過度生長，并防止炭床堆積、老化后形成的微生物膜。為保持炭層的穩定膨脹，冬季時應采用較低的上升流速，而夏季時，宜采用較高上升流速。臭氧氧化后出水需穿過2. 5m (膨脹后約3. 5m)的活性炭層，不斷被懸浮對流的活性炭層切割，曲折上行，接觸傳質更充分；出水尾氣中幾乎無余臭氧，由于活性炭層的膨脹充分，炭顆粒間較為松散，阻力較小，且氣水同向運行，炭床內部不會有氣泡滯留形成氣阻，因此上向流臭氧生物活性炭濾池水頭損失也較小，約O. 6mο相比于下向流臭氧生物活性炭，本實用新型中的上向流臭氧生物活性炭對有機物的去除率平均提高約15%。本實用新型的凈水處理組合裝置采用浸沒式超濾膜池(見附圖3)最后把關，截留上向流活性炭工藝中可能脫落的活性炭生物膜、臭氧氧化后生成的懸浮物，以杜絕生物泄漏，并利用超濾膜對濁度、藻類、細菌和病毒等超強的截留功能，去除原水中的藻類、細菌、病毒、微生物(如以賈第鞭毛蟲、隱孢子蟲為代表的“兩蟲”等)，確保組合裝置工藝的生物安全性，并使出水濁度穩定在O. INTU以下。實例運行證明，本實用新型的凈水處理組合裝置的運用，確保了供水水質的生物安全性，使出水中的有機物、濁度、氨氮、病毒等主要控制指標符合或優于國家《生活飲用水衛生標準》(GB5749)。
權利要求1.一種自來水廠凈水處理組合裝置，其特征在于該裝置包括依次連接的高效沉淀池、臭氧生物活性炭單元和浸沒式超濾膜池。
2.按權利要求I所述的自來水廠凈水處理組合裝置，其特征在于所述臭氧生物活性炭單元包括后臭氧接觸池和上向流臭氧生物活性炭濾池，所述后臭氧接觸池的輸入端與高效沉淀池的輸出端連接，后臭氧接觸池的輸出端與上向流臭氧生物活性炭池的輸入端連接，該上向流臭氧生物活性炭池的輸出端與浸沒式超濾膜池的輸入端連接。
3.按權利要求2所述的自來水廠凈水處理組合裝置，其特征在于所述上向流臭氧生物活性炭濾池設有第一配水渠，第一配水渠通過進水管與進水井連接，進水井與位于主池體底部的配氣配水渠連通，配氣配水渠頂部設布水布氣管，布水布氣管頂由下而上依次設有承托層和活性炭層，活性炭層的上方設有不銹鋼指形集水槽。
4.按權利要求I所述的自來水廠凈水處理組合裝置，其特征在于浸沒式超濾膜池設有第二進水渠，第二進水渠通過進水閘門與第二配水渠連接，第二配水渠通過進水堰與膜池主體連接，膜池主體內設有膜堆，膜堆頂部設有集水管，該集水管通過膜池母管與清水渠連接。
5.按權利要求4所述的自來水廠凈水處理組合裝置，其特征在于進水閘門與第二配水渠之間設置活性炭顆粒攔截格網。
6.按權利要求4所述的自來水廠凈水處理組合裝置，其特征在于膜池母管還與水反沖洗系統和化學洗循環系統連接。
專利摘要本實用新型涉及一種自來水廠的凈水處理組合裝置，其特征在于該裝置包括依次連接的高效沉淀池、臭氧生物活性炭單元和浸沒式超濾膜池。所述臭氧生物活性炭單元包括后臭氧接觸池和上向流臭氧生物活性炭濾池，所述上向流臭氧生物活性炭濾池由于過濾時水流方向向上，活性炭一直處于流化狀態，故反沖洗時不需采用專門的水反沖洗，僅采用氣反沖洗即可達到較好的沖洗效果。本實用新型將高效沉淀工藝、上向流臭氧生物活性炭工藝與浸沒式超濾膜處理工藝三者相結合，有效保證出水的各項水質指標滿足或優于國家《生活飲用水衛生標準》(GB5749)。
文檔編號C02F1/78GK202744426SQ20122040812
公開日2013年2月20日 申請日期2012年8月17日 優先權日2012年8月17日
發明者鄭國興, 鐘燕敏, 張增榮, 肖敏杰, 姚潔, 方以清, 鄔亦俊 申請人:上海市政工程設計研究總院(集團)有限公司