专利名称：粉体水处理材料在线调配、湿式投加处理水的方法
技术领域：
本发明涉及废水净化处理技术，尤其涉及采用粉体材料进行废水处理技术，适用于改 善水质，对被污染水的应急处理。
背景技术：
国家卫生部于2006年颁布了新的《生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)》，与1985 年《生活饮用水卫生标准(GB5749-85)》比较，主要的内容是提高了饮用水出厂水标准， 新标准特别增加了有机物(高锰酸钾指数〉和其他多种有毒有害微量有机物的标准，而常 规城市饮用水水厂在现有的工艺条件下难以保障饮用水水质。2007年太湖大面积暴发蓝 藻造成城市供水出现困难的事件，国家环保总局明确要求提高主要水体的污水排放标准， 原有污水处理厂需要通过技术改造达到一级处理排放标准，其中有机物(耗氧量C0Dcr) 需要从100mg/L提高到60mg/L;松花江环境污染事故后，沿江化工区都要求进一步完善 化学品泄漏、爆炸等事故引发的水污染事故的应急措施；在应对水污染事故的应急措施 和技术需求中，粉体水处理材料因其具有快速吸附能力以及有机物处理效果显著而得到越 来越广泛的重视和采用。
现有的提高水处理标准和应对水污染事故的技术或方法(如臭氧活性碳深度处理、
原水预处理等)存在的主要问题在于现有的工艺和设施难以满足新的要求，而且难以通 过简单的技术改造实现；已有的技术在应用和改造的过程中存在占地面积大、实施周期长、 投资额大诸方面的问题，因此，选择运行灵活、投资低、有机物处理效果好的粉体水处理 技术逐渐成为一种共识。
传统的粉体水处理技术长期难以得到广泛应用和推广，如粉末活性碳水处理技术， 由于其l)粉末活性碳粉末较细(约200目左右)，在投用时粉尘易飞扬，工作环境和劳 动环境恶劣；2) —般采用干式投加方法不仅存在操作环境的问题，而且难以对粉体水处 理材料计量；3)对于湿式投加方式，现有的技术多为间歇调配，所需调配池占地面积大， 投资建造成本高，且池内粉末活性碳易沉积，制约了粉末活性碳技术应用和推广。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用粉体水处理材料，进行在线调配，工作和劳动环境良 好，调配池占地面积小、建造投资成本低的粉体水处理材料在线调配、湿式投加处理水方 法。
本发明提出的粉体水处理材料在线调配、湿式投加处理水方法是这样实现的首先根 据应用场合和水质情况，通过计算得到单位时间需要投加的粉体水处理材料的干固体量 A(kg/h)，如粉末活性碳或沸石粉末或其他水处理粉末干固体的用量，并按照预先设定
的调配混合液固液比例(3=1% 3%确定单位时间的用水量Q(m3/h),通过螺旋推进器和 水力减压阀来控制粉末干固体A(kg/h)和用水量Q(mVh)稳定输送到调配池进行调配。调 配池容积按照(0.5 1.0) Q (m3)设计。整个在线调配、湿式投加由在线调配和投加自 动控制系统控制，根据控制调配池液位，同时开启或关闭预先设定好转速的螺杆推进器和 进水阀门，使粉末干固体和用水量按照设定比例投加，并通过在调配池安装的搅拌机快速 搅拌均匀成混合液，以防止粉末干固体在调配池中沉积，最后将在线调配好的混合液通过 泵或其他动力输送装置输送到水处理投放点。进水阀门由沿输水管道水流方向依次安装电 动阀门或气动阀门、调节阀、带压力调节器的减压阀组成，通过调节阀的开度粗调和减压 阀的微调输送需水量Q。
在遇到突发污染事件造成的水体污染时，可以根据水源污染的情况，加大投加粉末干 固体量A(kg/h)和用水量Q(m3/11)，并连续、快速进行在线调配，及时投加到水处理投 放点进行水处理。
本发明提出的粉体水处理材料在线调配、湿式投加方法，具体步骤如下-
(1〉计算所需的粉末干固体量和水量。针对需要应用的场合和水质情况，通过粉末
水处理材料静态吸附曲线得到单位时间粉末干固体量A(kg/h)，按照混合液的固液比q-l
% 3%调配混合液计算单位时间所需的水量Q(m3/h);
(2) 确定调配池容积。根据步骤(1)得到的单位时间所需水量Q，调配池容积按(0.5 l.O)Q设计，调配池的容积控制在8mS以内，调配池内配置搅拌机。当水处理规模较大时， 设计所需的调配池容积较大时，可将多个调配池组合为一个调配池使用。
(3) 确定输送设备。对上述步骤(1)中得到的粉末干固体量A和需水量Q，选择匹配 的螺杆推进器连续、稳定地输送粉末干固体量A和通过进水阀门组连续、稳定地输送需水
(4) 在线调配、投加实现自动控制。在线调配通过调配池液位控制来实现，当液位较 低时，通过控制系统同时启动螺杆推进器和进水阀门，同时向调配池投加粉末干固体和水， 通过搅拌机快速搅拌均匀，实现在线、动态、按比例配置混合液，当液位到达一定高度时， 同时停止螺杆推进器和关闭进水阀门，停止调配。以此为循环达到在线、动态调配，调配 好的混合液通过泵送至使用点。
经过在线调配池调配的混合液通过泵送投加在水处理工艺中，也可投加到污水处理厂 的处理工艺流程中，在突发环境污染事件时也可以紧急启动快速投加到指定投加点，后续 的应用可以根据实际应用场合调整混合液的投加量。
在线调配、投加的方法也可以使用在对其他粉体水处理材料的干固体的定量、在线投 加系统应用中，如饮用水处理中沸石粉末的投加、低浊水处理中助凝剂的调配与投加等。
本发明的有益效果
1. 采用粉体水处理材料在线调配、投加的方法，解决了粉末干固体在水处理中连续 调配的困难，调配池容积为现有水处理调配池容积的十分之一，节约了投资建设成本。
2. 粉末干固体在线调配可以依据使用场合以及水质情况，通过调整螺杆推进器的转速 以及进水阀门的开启度方便地调整混合液的固液比，提高或降低混合液投加浓度和投加 量，以够满足不同场合的水处理要求。
3. 在遇到突发污染事件造成的原水水质污染时，本发明方法具有连续、快速、变剂量 在线调配、投加的特点，及时有效进行水处理，具有良好的经济效益和社会效益。
图1为现有常用的粉体水处理材料投加系统示意图。
图2为本发明的在线调配、湿式投加处理水方法的工艺示意图。
具体实施例方式
实施例l:"水质改善型"以粉末活性碳为例，在线调配、投加方法应用于饮用水水 厂强化有机物处理。
某城市供水厂基本情况该厂日供水量在15Xl(^mVd，正常情况下通过常规处理工 艺出水可以满足国家标准。但是由于取水水源受到季节性有机物污染严重影响供水水质， 经常规供水处理工艺处理后出水含有土腥味，色度超标，有机物含量(高锰酸盐指数
C0Dmn)在5-8mg/L。
为了改善水质，采用粉末活性碳在线调配、投加水处理方法，在常规供水处理工艺的 絮凝池前端投加粉末活性碳，进一步对水进行处理。
根据水厂出水水质情况，通过粉末静态吸附曲线得到需投入的粉末活性碳投加量 A=62. 5kg/h，按调配混合液固液比q取3%时确定用水量Q=A/q为2. lm3/h，调配池容积 1XQ，为2.1 m3。启动在线调配、投加自动控制系统，同时开启预先设定好转速的螺杆 推进器和进水阀门，将粉末干固体投加量A:62.5kg/h，用水量々=2. lm3/h，均匀稳定地 投加到调配池中，在线调配的粉末活性碳混合液含固率为3%，通过安装在调配池的搅拌 机快速搅拌均匀，防止粉末活性碳在调配池中沉积。当液位到达一定高度时，控制系统同 时停止螺杆推进器和关闭进水阀门，停止调配，以此循环调配工作进行在线、动态调配 粉末活性碳混合液。最后将在线调配好的粉末活性碳混合液通过泵输送到水处理投放点， 加注到常规工艺的混凝池前端，使经过初步混凝的原水与粉末活性碳充分和良好的反应， 达到吸附去除原水中有机物、异味和色度。
经粉末活性碳进一步处理，出水的有机物、异味和色度指标得到明显改善，达到了改 善水质的要求。
实施例2:"污染应急型"以粉末活性碳为例的投加系统应用于水源地取水口环境 污染事故应急处理处置。
某城市供水厂基本情况该厂日供水量在40Xl(^mVd左右，取水取自流经城市的河
流，由于河流上游城市沿河建设了多个大型的工业区，其中部分属于危险化学品生产企业 和石化企业。
为在水厂取水口建设应急水质处理装置以应对可能的船舶运输和上游企业事故造成 取水口水质污染，选择采用粉末活性碳在线调配、投加方法，提供快速、大剂量粉末干 固体投加应对水质污染事故。
根据环境污染类型和水污染程度，通过粉末活性炭静态吸附曲线得到投入的粉末活性 碳投加量A约为750kg/h，用水量Q=A/q为25m3/h (调配混合液固液比q取3% )，调配 池容积0. 5XQ为12. 5m3。启动在线调配和投加自动控制系统，同时开启预先设定好转速 的螺杆推进器和进水阀门，将粉末干固体投加量A^50kg/h，用水量Q:25mVh，均匀稳 定地投加到调配池中，在线调配的粉末活性碳混合液含固率为3%，通过安装在调配池的 搅拌机快速搅拌均匀，防止粉末活性碳在调配池中沉积。当液位到达一定高度时，控制系 统同时停止螺杆推进器和关闭进水阀门，停止调配，以此循环调配工作进行在线动态调配 粉末活性碳混合液。最后将在线调配好的粉末活性碳混合液通过泵输送到原水取水口或就 近在取水口部投加，使原水在输送管道中与粉末活性碳有充分和良好的反应，达到削减和 消除水源污染程度，改善原水的水质。
通过粉末活性碳在线调配、快速投加应对突发性水源水水质污染，取水口头部原水中 受突发环境污染事故水质受到影响的程度得到有效削减，基本达到安全供水的要求。
实施例3:"平战结合型"粉末活性碳在线调配、投加方法同时应用于水源水质污 染应急处置和供水厂水质改善。
某城市供水厂基本情况该厂日供水量在10Xl(^mVd左右，取水取自流经城市的河 流，由于河流上游城市沿河建设了多个大型的工业区，其中部分属于危险化学品生产企业 和石化企业。同时由于生活污染源、农业面源以及工业污染源的排放，河流水质呈现季节 性有机污染特性，部分年份甚至有藻类暴发趋势。
为改善供水厂常规供水水质，同时建立突发环境污染事故水质应对措施，该厂选择采 用粉末活性碳对水源水质污染应急处置和对供水厂水质进行改善，实现在正常情况下连续 精确投加改善供水水质，突发污染事故时强制快速、大剂量投加。
以应对日常供水水质改善为目的的粉末活性碳在线调配湿式投加方法
根据水厂出水水质情况，通过粉末静态吸附曲线得到需投入的粉末活性碳投加量A 为42kg/h，用水量Q=A/q为4. 2m3/h (调配混合液固液比q取1 % )，调配池容积1 XQ为 4. 2m3 o
启动在线调配和投加自动控制系统，同时开启预先设定好转速的螺杆推进器和进水阔 门，将粉末活性碳投加量A=42kg/h，用水量(3= 4.2mVh，均匀稳定地投加到调配池中， 在线调配的粉末活性碳混合液含固率q为1 % ，通过安装在调配池的搅拌机快速搅拌均匀， 防止粉末活性碳在调配池中沉积。当液位到达一定高度时，控制系统同时停止螺杆推进
器和关闭进水阀门，停止调配，以此循环调配工作进行在线、动态调配粉末活性碳混合液。 最后将在线调配好的粉末活性碳混合液通过泵输送到水处理投放点，加注到常规工艺的混 凝池前端，使经过初步混凝的原水与粉末活性碳有充分和良好的反应，达到吸附去除原水 中有机物、异味和色度。
应急事故发生时，加大粉末活性碳的投加量A: 200kg/h，(约为正常使用量的5倍)， 将需水量Q调至7m3，调配池混合液含固率为3%，投加在单位水体中的干固体浓度约为 50mg/L 。启动在线调配和投加自动控制系统，通过螺杆推进器和进水阔门将粉末活性碳、 水均匀稳定地投加到调配池中，由调配池的搅拌机快速搅拌均匀后，通过泵输送投加到供 水厂内距离主体工艺最远的送水管道内，使原水在输送管道中与粉末活性碳有充分和良好 的反应，此时取水口部原水中受突发环境污染事故水质受到影响的程度得到有效削减，并 达到安全供应水质的要求。
权利要求
1.粉体水处理材料在线调配、湿式投加处理水的方法，其特征在于(1)根据需要水处理场合和水质情况，通过粉末干固体静态吸附曲线得到单位时间粉末干固体量A(kg/h)，按照混合液固液调配比例q＝1％～3％计算得到单位时间的需水量Q(m3/h)，按(0.5～1.0)Q确定调配池容积；(2)根据得到的粉末干固体量A和水量Q，选择匹配的螺杆推进器连续、稳定地输送粉末干固体量A和通过阀门组连续、稳定地输送需水量Q；(3)在线调配、投加自动控制，当液位较低时，控制系统同时启动螺杆推进器和进水阀门，同时向调配池投加粉末干固体和水，通过搅拌机快速搅拌均匀，实现在线、动态、按比例配置混合液，当液位到达一定高度时，同时停止螺杆推进器和关闭进水阀，停止调配，以此循环进行在线调配，调配好的混合液投加到水处理点。
2. 根据权利要求l所述的处理水的方法，其特征在于粉体水处理材料为粉末活性 碳或粉末沸石或粉末状助凝剂。
3. 根据权利要求1所述的处理水的方法，其特征在于进水阀门由沿输水管道水流方向依次安装电动阀门或气动阀门、普通调节阀、带压力调节器的减压阀组成。
全文摘要
本发明涉及废水净化处理技术，尤其涉及采用粉体材料进行废水处理技术，适用于改善水质，对被污染水的应急处理。本发明方法根据应用场合和水质情况首先确定所需粉末干固体量按照混合液固液调配比例确定需水量、确定调配池的容积选用匹配的输送设备，在在线调配、投加自动控制系统控制下，输送设备连续稳定地将粉末干固体和水投加到调配池内，并搅拌均匀，实现在线、动态、按比例配置混合液，调配好的混合液投加到水处理点。本发明方法解决了粉末干固体在水处理中连续调配的困难，投资建设成本较低，具有连续、快速、变剂量的在线调配、投加特点，能够及时有效进行水处理，具有良好的经济效益和社会效益。
文档编号C02F1/00GK101182046SQ200710047899
公开日2008年5月21日 申请日期2007年11月7日 优先权日2007年11月7日
发明者徐祖信, 曹达文, 伟 金 申请人:同济大学