专利名称：跌水曝气生物预处理－超滤组合饮用水净化工艺的制作方法
技术领域：
本发明是一种微污染水源水净化处理技术。具体是跌水曝气充氧生物预处理与超滤组合工艺对饮用水进行处理，属于饮用水处理技术领域。
背景技术：
微污染水源水是指水源受到有机物、氨氮、藻类等微污染的水，简称原水。这种水不能直接作为饮用水使用，必须进行处理，使上述污染物得到去除，符合饮用水标准才行。目前，对于这种微污染水源水的处理方法是常规处理前设置生物预处理单元。该方法是当前给水处理去除水中氨氮和有机物的有效手段，且有助于改善水的理化性质和利于后续工艺的运行。但是后续常规工艺需投加混凝剂和预加氯。所以用这种方法得到的饮用水口感差，而且由于混凝剂投加后导致排泥量大。也可以在常规工艺后设置深度处理，深度处理包括膜过滤等。膜技术是饮用水处理中的热点，是水处理领域近10年来最重要的技术突破。MF膜和UF膜可截留水中绝大部分悬浮物、胶体和细菌，但是不能去除氨氮，对水中有机物去除率不高。总之，至今为止还没有既能保持饮用水好的口感和高的水质，又能使处理简单，成本低廉以及投资省的处理方法。
发明内容
本发明的目的在于公开一种工艺简单、投资和运行成本低廉、并保证水质的饮用水处理方法。
为了达到上述目的，本发明针对原水的有机物浓度低，但需要生物氧化，且需氧量较小的特点，经过863计划和对用于过滤的单纯跌水曝气的长期研究发现，将跌水曝气和生物预处理器结合组成跌水曝气的生物预处理装置能去除水中有机物和氨氮，先由跌水曝气生物预处理去除氨氮，转化溶解性有机物成微生物细胞固体，然后通过膜技术去除水中的悬浮物、胶体和细菌，上述组合工艺可以充分发挥两者的优势，达到制备安全卫生的饮用水的目的。
具体工艺是首先构建多级跌水曝气的生物预处理装置，然后将待处理的原水一次提升，逐级跌水充氧和生物接触氧化处理，利用跌水充氧生物预处理去除了水中的大部分氨氮、转化微量有机物和藻类等物质，最后，经多孔陶粒滤池过滤后，将已去除粗大颗粒悬浮物、浊度初步降低的出水直接泵入超滤膜组件，去除原水中的颗粒物、绝大部分悬浮物、胶体和细菌等物质，使超滤出水达到饮用水水质标准。
跌水曝气的生物预处理装置由2个以上，优选3～6个生物接触氧化反应器组成，各阶生物接触氧化反应器之间的跌水高度在0.2～0.6m，优选0.3～0.5m；生物接触氧化反应器总水力停留时间(HRT)0.5～2.0小时，优选1.0～1.5小时。
为了达到跌水曝气良好的预处理效果，除了生物接触氧化反应器内填料被导流板分成两部分，还通过反应器上设置的跌水堰，以及跌水堰下侧设有的多孔跌水挡板，使原水跌落在生物接触氧化反应器内被导流板分成两部分的一侧的填料后，从底部翻越向上，与另外一侧的填料进行氧化后，通过反应器上部设置的跌水堰，以及跌水堰底部设有的多孔跌水挡板，使原水跌落过程均匀且水滴分散，进行高效率的充氧，满足原水中有机污染物微生物氧化所需氧气。
本发明具有下述优点1.由于本发明前段采用跌水曝气方式的生物接触氧化工艺，该工艺无需投加混凝剂和预加氯，运行成本低，是一种绿色制水工艺。同时在生物预处理阶段氧化去除了水中的大部分氨氮、转化微量有机物和藻类等物质，并经多孔陶粒滤池过滤后去除粗大悬浮物并降低浊度，因此保护了膜组件，延长了膜的使用寿命。
2.与常规的需投加混凝剂和预加氯工艺相比，本发明的跌水曝气的充氧方式无需传统的鼓风曝气设备，无需投加混凝剂，因此生物膜污泥消化程度高，排泥量少，具有节省投资，操作管理方便的优点。
3.本发明采用超滤膜技术，设备占地面积小，出水水质卫生安全浊度(NTU)为0.4；NH3-N(mg/L)小于0.4；CODMn(mg/L)小于3.0；藻类(106个/L)小于0.4。
4.由于本发明的生物预处理反应器在水滴跌落过程中设置跌水堰，结合适当的跌水高度和水力停留时间进行高效率的充氧，因此能满足微污染源水中有机污染物微生物氧化所需氧气。
5.由于本发明的生物预处理反应器中的填料上附着生长所形成的生物膜，通过其新陈代谢、生物絮凝、吸附、附着作用和原、后生动物的捕食等作用机理实现对水中有机污染物、氨氮、藻类和颗粒物等的去除。
图1为本发明的工艺流程示意2为本发明的生物预处理反应器结构示意中标号说明1-导流板；2-填料；3-跌水堰；4-跌水多孔挡板；5-泥斗；6-排泥口。
具体实施例方式
实施例1请参阅图1和2。首先构建多级跌水曝气的生物预处理装置，本发明采用三阶式(根据水质有机污染的程度，也可以大于三阶)跌水曝气的生物接触氧化反应器，各阶生物接触氧化反应器内的填料2的充填体积相等，并且填料2被导流板1分成两部分，反应器的接近填料端面处设置了由跌水堰3，跌水堰3的下面设有周边有围拦的跌水多孔挡板4，跌水多孔挡板4的孔眼的内径为3～5mm，其他构造和一般生物反应器类似。各阶跌水高度均为0.3m，生物接触氧化反应器总水力停留时间(HRT)约为1.5小时的工况下，原水经泵进入反应器，跌落在生物接触氧化反应器内被导流板1分成两部分的一侧的填料2后，从底部翻越向上，与另外一侧的填料2进行氧化处理后，通过反应器上部设置的跌水堰3，以及跌水堰底部设有的多孔跌水挡板4，使原水跌落过程均匀且水滴分散，尽量增加水与空气的接触面积，进行高效率的充氧，满足原水中有机污染物微生物氧化所需氧气，提高充氧效率，微生物在反应器中的填料2上附着生长所形成的生物膜，通过其新陈代谢、生物絮凝、吸附、附着作用和原、后生动物的捕食等作用机理实现对水中有机污染物、浊度、氨氮、CODMn、颗粒物、藻类和UV254的去除。各级反应器内填料2上的微生物对水中的有机物、氨氮和藻类等物质进行吸附、降解，实现将溶解性有机污染物经生物转化为固相微生物细胞，先沉降在反应器底部的泥斗5中，经过排泥口6排除。原水经生物预处理后，通过多孔陶粒滤池过滤，去除了水中的大颗粒物，水的浊度进一步降低，有效的保障了后续超滤膜的安全运行。再利用超滤膜精过滤(高效的除浊、除菌)作用，工艺采用内压式超滤膜组件，在错流式运行的条件下，超滤膜组件产水率高，膜污染得到减缓。使最终出水达到饮用水标准。其效果见表1。
表1生物预处理和组合工艺的净水效果(水温7.6℃，生物预处理停留时间1.5h)
实施例2与实施例1相同，先构建5个生物接触氧化反应器组成五阶式跌水曝气的生物预处理装置，然后将待处理的原水一次提升，且在跌水高度为0.5m，生物接触氧化反应器总水力停留时间(HRT)约为2.0小时的工况下逐级跌水充氧和生物接触氧化处理，利用生物跌水充氧生物预处理去除了水中的大部分氨氮、微量有机物和藻类等物质，接着经多孔陶粒滤池过滤后水浊度进一步降低，多孔陶粒滤池过滤后的出水直接进入超滤膜组件，去除水源水中的微量有机物、氨氮、颗粒物等物质，使超滤出水达到饮用水水质标准。
权利要求
1.跌水曝气生物预处理-超滤组合饮用水净化工艺，其特征在于首先，构建多级跌水曝气的生物预处理装置，然后将待处理的原水一次提升，逐级跌水充氧和生物接触氧化处理，利用跌水充氧生物预处理去除了水中的大部分氨氮、微量有机物和藻类等物质，最后，经多孔陶粒滤池过滤后，将浊度初步降低的出水直接进入超滤膜组件，去除原水中的颗粒物、绝大部分悬浮物、胶体和细菌等物质，使超滤出水达到饮用水水质标准。
2.根据权利要求1所述的跌水曝气生物预处理-超滤组合饮用水净化工艺，其特征在于所述的构建多级跌水曝气的生物预处理装置是将2个以上，优选3～6个生物接触氧化反应器，按照各阶反应器之间的跌水高度在0.2～0.6m，优选0.3～0.5m设置组合而成；原水跌落在生物接触氧化反应器内被导流板(1)分成两部分的一侧的填料(2)后，从底部翻越向上，与另外一侧的填料(2)进行氧化处理后，通过反应器上部设置的跌水堰(3)，以及跌水堰底部设有的多孔跌水挡板(4)，使原水跌落过程均匀且水滴分散，进行高效率的充氧，满足原水中有机污染物微生物氧化所需氧气。
3.根据权利要求1所述的跌水曝气生物预处理-超滤组合饮用水净化工艺，其特征在于所述的逐级跌水充氧和生物接触氧化处理是生物接触氧化反应器的总水力停留时间为0.5～2.0小时，优选1.0～1.5小时。
4.根据权利要求1所述的跌水曝气生物预处理-超滤组合饮用水净化工艺，其特征在于所述的多孔陶粒过滤是粒状介质过滤，对生物接触氧化预处理出水进行第一级过滤，去除较粗大的悬浮物并有效降低浊度，避免超滤膜组件堵塞和延长膜使用寿命。
全文摘要
跌水曝气生物预处理－超滤组合饮用水净化工艺，是一种微污染水源水净化处理技术。首先构建多级跌水曝气生物预处理装置，然后将待处理的原水一次提升，经逐级跌水充氧和生物接触氧化预处理去除了水中的大部分氨氮，将微量溶解性有机物转化成微生物细胞，先由保护性装置多孔陶粒滤池过滤后，再进入超滤膜组件，使水中的微量有机物、氨氮、颗粒物、绝大部分悬浮物、胶体和细菌等物质降低到满足饮用水水质标准。本发明无需投加混凝剂和预加氯，运行成本低，是一种绿色制水工艺；跌水曝气的充氧方式只需提升泵，节省投资，操作管理方便，工艺占地面积小，出水水质卫生安全。广泛适用于水源受到有机物、氨氮、藻类等微污染情况下的小型饮用水处理。
文档编号B01D61/14GK1807277SQ200610023790
公开日2006年7月26日 申请日期2006年2月8日 优先权日2006年2月8日
发明者吕锡武, 乐林生, 康兰英, 王华成, 吴今明, 鲍士荣, 朱光灿, 张东 申请人:上海自来水市北科技有限公司, 东南大学