[发明专利]饮用水深度处理的反应器及其水厂深度处理饮用水的方法

说明书

技术领域

本发明涉及饮用水的处理领域，特别涉及将饮用水常规处理的反应器改造为饮用水深度处理的反应器，以及水厂利用该饮用水深度处理的反应器进行饮用水深度处理的方法。

背景技术

我国将于2012年强制执行《生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)》。与《生活饮用水卫生标准(GB5749-1985)》相比，新的饮用水标准大幅增加了农药化学品等人工合成有机物以及消毒副产物的指标，并将水中氨氮浓度限值设置为0.5mg/L。此外，有的城市饮用水源遭受天然有机物污染，耗氧量难以达标；有的城市存在藻类及其代谢物等污染问题，出厂水嗅味强度较高，影响饮用水口感。我国工程中普遍采用的以混凝、沉淀、过滤、消毒等为基础的常规处理工艺往往难以从根本上解决上述水质问题。微滤和超滤技术从本质上说不属于深度处理技术；纳滤或反渗透可以大幅提高有机物等污染物去除能力，但是存在成本较高、运行管理复杂、产水率低等问题，在我国市政饮用水厂中应用非常少。臭氧/活性炭、臭氧/生物活性炭等饮用水深度处理工艺在许多水厂升级改造中得到采用。

臭氧/活性炭、臭氧/生物活性炭工艺的基本原理是，利用臭氧氧化破坏农药等小分子有机物，并将分子量较大的、微生物难以利用的有机物转化为分子量较小、易被微生物利用的小分子有机物。在活性炭(或生物活性炭)单元中，利用活性炭的吸附作用和活性炭表面生长的微生物的降解作用去除有机物，并改善口感。臭氧与活性炭的协同作用使得臭氧/活性炭、臭氧/生物活性炭等能长期保持良好的净化效果。但是，臭氧/活性炭、臭氧/生物活性炭工艺往往需要新建构筑物，高昂的工程投资使得许多水厂难以承受。此外，对于有数十年历史、最初未规划深度处理工艺的老水厂，往往厂区可用空间有限，没有足够的土地用于新建一套臭氧/活性炭深度处理工艺构筑物。因此，在水厂已有的常规处理构筑物基础上，开发将饮用水常规工艺改造为深度处理工艺的新方法，尽可能减少新建构筑物，避免大幅增加厂区占地面积并有效降低工程投资，这对于我国许多城市水厂升级改造工程具有重要意义。

超滤技术在近年来逐渐得到发展并推向工程应用，且随着超滤的大规模应用，投资和运行成本均得到有效降低。但是，超滤对水中细菌、病毒、藻类、胶体等颗粒污染物的截留去除能力较高，而对溶解性天然有机物、人工合成有机物、氨氮等几乎没有去除能力。不少研究者提出以超滤为核心的短流程处理工艺，即将混凝与超滤结合，利用混凝的吸附、卷扫等作用将溶解性有机物转化为颗粒态有机物，这可以有效提高超滤工艺对溶解性大分子有机物的去除能力。采用该方法进行处理，混凝反应出水可省略沉淀单元而直接进入膜池进行超滤膜分离(或直接将超滤膜组件放置在原有的沉淀池中)，并且超滤出水浊度往往在0.1NTU以下。但是，此方法对中等分子量或小分子量的天然有机物、农药等微污染物的去除能力有限，对氨氮更是无能为力。因此，从本质上说，该方法属于常规处理工艺而不是深度处理工艺。

本发明针对上述问题，提出在水厂现有构筑物的基础上，通过将超滤膜技术与深度处理工艺结合，不仅实现了饮用水深度净化，而且充分利用现有构筑物，在最大程度上避免新建构筑物，并降低了工程投资。本发明可用于受污染水源的饮用水深度净化，也可应用于城市污水厂深度处理和再生水深度净化。

发明内容

本发明的目的是提供一种无需大幅增加占地面积且在工程中易于改造实施的将饮用水常规处理的反应器改造为饮用水深度处理的反应器。

本发明的再一目的是为水厂提供一种利用目的一的饮用水深度处理的反应器进行饮用水深度处理的方法。

一般情况下，饮用水常规处理工艺主要包括(混凝)反应池、沉淀池、过滤池等处理构筑物。混凝剂投加到待处理水中，经混合器与水充分混合之后进入(混凝)反应池中发生胶体脱稳、凝聚、絮凝等反应生成颗粒较大的絮体；之后进入沉淀池进行絮体沉降，绝大多数絮体在重力沉降作用下得以去除，少量未能沉降去除的细小颗粒进入过滤池，在滤床的截留过滤作用下得以去除。

为了实现饮用水常规处理工艺改造为深度处理工艺的目的，本发明采取以下方案：

(1)静态混合器和混凝反应池不做改动。

(2)将沉淀池改造为超滤膜池。

(3)在超滤膜池后端增设一个中间水池以及用于水提升的提升泵。

(4)增设一个主臭氧氧化池。

(5)将原有的砂滤池改造为颗粒活性炭滤池。