一种AO一体化净化微污染源水的反应器的制作方法

本实用新型涉及饮用水处理设备领域，具体涉及一种AO一体化净化微污染源水的反应器。

背景技术：

目前，饮用水源地受到污染现象较为普遍，导致源水中有机物、氨氮(总氮)、铁、锰、藻类等多项水质指标出现不同程度超标现象。受污染的源水对安全供水和人们的健康造成极大的威胁，为了保障居民的健康，必须对水源地加强保护。然而，水源地保护受到各种因素的限制难以做到完全避免污染，所以在水厂内采用必要的技术对源水进行处理也是有效的饮用水安全保障措施之一。目前受污染的源水处理技术较多，如采用臭氧-活性炭、氧化剂预氧化处理、采用滤膜处理、生物预处理等，每种方法有各自的适应范围和条件，如滤膜处理通常是去除大分子有机物和胶体等杂质，生物预处理通常是去除源水有机物等。对于单一污染因子的源水处理工艺相对简单，如微量有机物污染可以采用强氧化剂进行氧化处理，然而对于多参数的微污染源水处理，目前有效的技术尚比较缺乏。

臭氧-活性炭(生物)联用是当前微污染源水处理应用最为广泛的方法之一，臭氧氧化法具有脱色、杀菌、除臭和有效氧化水中有机物的独特优势，活性炭一般具有巨大的表面积和丰富的微孔结构，还可以为微生物的栖息提供场所。在净水工艺流程中，传统工艺混凝过滤对分子量>10000道尔顿的有机物可全部去除，<10000去除率仅30％左右(一般越小越难)；活性炭吸附对分子量小于3000，尤其是500～1000的有机物有较好的去除性；生物处理对分子量小于1000，尤其是小于500的有机物有更好的去除效果。臭氧活性炭可将各个范围的有机物保持一定的去除效率。臭氧-活性炭联用可以将臭氧氧化、活性炭吸附、生物降解(形成生物碳)、过滤等过程结合在一起，对微污染源水具有良好的处理效果(主要是有机物)，能将消毒副产物前驱物、有机物及氨氮同时去除，并且使色度、臭味等多项指标全面得到改善，可以有效改善出水水质。臭氧-生物活性炭工艺尽管对有机物的去除效果显著，但是也存在诸多缺点：(1)形成臭氧氧化副产物。如形成甲醛和溴酸盐[陈宏景等，臭氧/生物活性炭工艺处理微污染源水的效能，中国给水排水，2010，27(17)：18～21]；(2)生物安全和铝泄漏问题。经过臭氧活性炭处理，有病原微生物增加，铝的浓度增加现象[陆坤明，微污染水源和城市供水臭氧生物活性炭处理工艺的应用，净水技术2010,29(4):19～23]；(3)成本增加显著。如杭州南星水厂采用该工艺水厂总运行成本增加0.199元/m³[代荣等,臭氧-生物活性炭滤池运行及水厂成本变化研究,给水排水，2006，32(10)：12～19]；(4)水质化学稳定性的降低。如出现pH大幅度降低的现象[乔铁军,臭氧生物活性炭技术应用中水质安全研究，环境科学，2009，30(11)：3311～3315]。此外，对于含有铁锰的源水，臭氧-活性炭联用还存在很大的不利因素是铁锰氧化的产物都是非溶解性的物质[Fe²⁺氧化后形成非溶解性的氢氧化铁；Mn²⁺氧化后形成非溶解性的MnO2]，对活性炭运行造成不利影响。

生物氧化方法一般具有成本低廉的特点，由于在饮用水处理过程中由于有机物浓度较低，通常采用生物膜技术作为控制有机物的措施。但是，由于源水有机物浓度较低，生物膜的生长受到限制，导致生物氧化方法对有机物的去除率并不高，从饮用水安全的角度考虑，生物氧化方法难以作为控制有机物的唯一手段，需要与其他技术联用。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种AO一体化净化微污染源水的反应器，该反应器克服了现有技术的不足，对于总氮、浊度和色度也有一定的效果，使用工艺较简单，避免了投加大量化学氧化剂对水质造成的负面影响，可有效解决源水受到污染的水质安全保障问题。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

一种AO一体化净化微污染源水的反应器，包括絮凝区、A区和O区，所述絮凝区的顶端作为反应器的进水端，其设在反应器的中间位置，所述A区设在絮凝区的下方，且A区的中心位置与絮凝区连通，所述A区内设有搅拌装置，所述搅拌装置包括电机、传动杆和搅拌板，所述电机设在絮凝区上方，所述传动杆连接在电机的输出端，且传动杆纵向穿过絮凝区后横向分布于A区内，所述搅拌板有若干块，间隔的纵向排列在A区内的传动杆上，所述O区的顶端作为反应器的出水端，其设在絮凝区的圆周外围，且O区的下端与A区的上端非中心位置连通，所述O区内设有曝气装置；

所述絮凝区内横向设有均流板，所述搅拌装置还包括散流板，所述散流板连接在位于絮凝区和A区交口处的传动杆上，散流板由支架和斜板块连接组成，所述斜板块所在的竖直面与支架所在的竖直面呈45°角交错。

进一步改进在于，所述曝气装置包括上层环向曝气管道和下层环向曝气管道，所述上层环向曝气管道和下层环向曝气管道均设置在O区的半径1/2处。

进一步改进在于，所述A区和O区的连通位置处由中心往外圈依次设有多孔板、隔板、过水通道、隔板和多孔板。

进一步改进在于，所述A区的底部设置有排泥管。

进一步改进在于，所述O区上部设置有排水用的溢流堰。

本实用新型的有益效果在于：反应器结构紧凑，集生物反应(悬浮微生物和附着微生物)、絮凝、吸附、沉淀于一体；使用该反应器处理污染水源，可以将水源中有机物、氨氮、锰、铁、亚硝酸盐氮等还原性指标均高效去除，且总氮、浊度、色度等指标也可以有效去除；反应器的使用方法较为简单，无需投加化学氧化剂(只需要投加少量的混凝剂和活性炭)，主要利用生物作用去除多种污染物质，次要利用化学药剂。

附图说明

图1为微絮凝生物碳生物膜AO一体化净化微污染源水的反应器的剖面结构示意图；

图2为散流板的结构示意图；

图中：1-絮凝区，2-A区，3-O区，4-电机，5-传动杆，6-搅拌板，7-上层环向曝气管道，8-下层环向曝气管道，9-隔板，10-多孔板，11-排泥管，12-溢流堰，13-均流板，14-散流板。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。

结合图1和图2所示，一种AO一体化净化微污染源水的反应器，其包括絮凝区1(圆柱形通道)、A区2(圆柱形池)和O区3(圆环形池)。

其中，絮凝区1的顶端作为反应器的进水端，其设在反应器的中间位置，絮凝区1内横向设有均流板13，用于保证污水导入后均匀的向下流动，有助于絮凝过程的进行；A区2设在絮凝区1的下方，且A区2的中心位置与絮凝区1连通，A区2内设有搅拌装置；O区3的顶端作为反应器的出水端，其设在絮凝区1的圆周外围，且O区3的下端与A区2的上端非中心位置连通，O区3内设有曝气装置。

搅拌装置由电机4、传动杆5、散流板14和搅拌板6组成，电机4设在絮凝区1上方，传动杆5连接在电机4的输出端，且传动杆5纵向穿过絮凝区1后横向分布于A区2内，散流板14连接于位于絮凝区1和A区2交口处的传动杆5上，散流板14由支架和斜板块连接组成，斜板块所在的竖直面与支架所在的竖直面呈45°角交错，这样在传动杆5转动时，能产生向外圈的推动力，保证从絮凝区1内的污水进入A区2后会缓慢的分散开来，避免污水内含物质的堆积。搅拌板6有若干块，间隔的纵向排列在A区2内的传动杆5上；

A区2底部设置有排泥管11，悬浮物浓度过大时从底部排出污泥(此污泥性质多种多样，与普通生物处理的污泥性质大不同，污泥包括生物碳、微絮凝形成的矾花、活性炭、源水颗粒物悬浮物、O区脱落的生物膜等)。O区3上部设置排水的溢流堰12，经过主反应器净化的源水从溢流堰12流出。

优选的，若反应器底部按照直径28m，水深4m考虑，则底部A区2容积是2460m³；上部池深度以5m考虑，则O区3容积为3080m³，曝气装置包括上层环向曝气管道7和下层环向曝气管道8，上层环向曝气管道7和下层环向曝气管道8均设置在O区3的半径1/2处，则布置为直径14m的环形。另外，A区2和O区3的连通位置处交替设有隔板9和多孔板10，因为无荷载要求，水流过孔的速度也很慢，故塑料多孔板即可。多孔板10的开孔率和孔径需要根据曝气时构成的大循环需要的流量考虑。

上述反应器的使用方法为：

步骤1：在(受污染的)源水中加入絮凝剂，一般情况下，絮凝剂投加量比较少，为5～10mg/L，因为后面还有生物碳和生物膜的生物絮凝作用存在；絮凝剂加入后的混合搅拌20～30s。

搅拌完成后立即加入粉末活性炭，粉末活性炭粒度必须比较小，否则容易堆积在A区底部，形成死区，粉末活性炭规格采取200目以上，投加量为2～5mg/L，如果源水有机物污染较为严重，考虑酌情增加，加入粉末活性炭后搅拌混合处理5～10s。

步骤2：将处理后的源水导入到反应器的絮凝区1(实际上是进水通道，垂直的入流管)，絮凝区1无搅拌作用，在此区域絮凝形成的细微矾花和粉末活性炭在入流过程中互相碰撞。

步骤3：絮凝区1内的源水自然下沉(重力作用)进入反应器的A区2，在缓慢的搅拌状态下源水颗粒物、粉末活性炭、絮凝剂形成的矾花在A区2沉淀。

本步骤不要求投加的絮凝剂立即形成大的矾花，矾花只是A区2污泥组成中很少量的一种，而且在A区还有缓慢的搅拌过程，仍可以有类似混凝反应过程需要的水力条件。投加的活性炭具有吸附源水中有机物的作用，大量源水有机物和细小的颗粒物也随着活性炭吸附进入而滞留在A区(生物碳区)。

A区2的活性炭、微生物、矾花、源水颗粒物等细小的粒子(大体上相当于悬浮物的性质)浓度逐渐增加，聚集在反应器的底部区域，形成“污泥”。由于该区域不供氧，而微生物和有机物的存在逐渐消耗氧，故形成缺氧区，即A区。A区低速搅拌，采用螺旋桨或搅拌板进行搅拌，搅拌的作用有：避免生物碳堆积在反应器底部形成死区，促进絮凝剂形成矾花，增加传质效果。

在A区，活性炭上生长大量的微生物形成生物碳，微生物进行活动，部分有机物得到降解，部分色度得到去除。

步骤4：源水从A区2进入反应器的O区3，O区3曝气，曝气可以引导源水在O区3实现小循环，为无动力循环；另外投加悬浮填料作为生物膜的载体。

悬浮填料上面逐渐附着生长多种微生物，由于O区3有机物入流负荷很小，故生物膜主要是化能自养型细菌，包括具有氧化铁锰能力的细菌，如氨化和亚硝化细菌等。铁、锰、氨氮和亚硝酸盐氮被分别氧化为氧化铁，二氧化锰，硝酸盐等。氧化铁，二氧化锰为非溶解性物质，逐渐被微生物(污泥)吸附形成污泥的组成部分，而硝酸盐则大部分随水流出。

由于O区3不是全池曝气(只是在侧面曝气)，故在O区3范围内形成小循环，一部分源水可以回流到A区2则形成大循环。为了改善循环效果，也为了增加单个反应器的有效容积，O区3中间位置应该分隔开来。为了能够调节循环效果，曝气管道分两层布置，当需要大循环的流量小，开启上层曝气管；当需要大循环的流量大，开启下层曝气管或两层都开启。

回流到A区2的源水在缺氧的环境下硝酸盐可以被还原(A区2有生物碳故有微生物，A区2有有机物，环境为缺氧，都满足反硝化的条件)，故总氮亦有部分去除效果。但是由于大循环不能够针对全部的水进行循环，故基于大循环的反硝化反应不能很彻底，故总氮只能部分去除。

O区3脱落的微生物，大部分也将随大循环进入A区2并在A区2滞留，增加了A区2悬浮物的来源。

步骤5：源水经O区3生物膜氧化后排出，进入沉淀-过滤-消毒的处理程序，完成净化。

排出的源水只是将主要污染物去除，故仍需要正常的沉淀、过滤、消毒等处理程序，这里为现有技术，不详细介绍。

经过上述处理后，有机物、氨氮、锰、铁、亚硝酸盐氮等还原性指标均可以得到高效去除；而总氮、浊度、色度等指标可以有效去除。对于含藻类浓度不高的源水，部分藻类亦可去除，但是对于含藻类浓度特别高的源水，由于藻类亦可看作悬浮物，会对系统产生严重的冲击和负面影响，应该先行除藻以确保工艺的正常运行。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。