[发明专利]一种介孔碳强化炭砂滤池处理消毒副产物的装置及方法

说明书

本发明公布了一种介孔碳强化炭砂滤池处理消毒副产物的装置及方法，利用介孔碳结合炭砂滤池改良了传统给水处理工艺，有效提高了消毒副产物的去除率，解决了炭层砂层由于密度不同而导致的反冲洗操作时炭砂分离，炭层易流失的情况，同时本发明工艺操作简单，滤料来源广泛，成本适中，不易堵塞，经济效益明显适合推广。

技术领域

本发明涉及给水处理技术领域，具体属于一种介孔碳强化炭砂滤池处理消毒副产物的装置及方法。

背景技术

饮水消毒副产物（disinfection by-products），简称DBPs，是饮用水消毒过程中消毒剂与水中有机物反应产生的一系列副产物。研究表明，DBPs对人体有致突变和致癌变作用的消毒副产物，对生活饮用水质量构成潜在危害。氯化消毒产生的DBPs主要有三卤甲烷（THMs）、卤乙酸（HAAs）、亚氯酸盐和氯酸盐等。饮用水中以氯仿为主的三卤甲烷的产生机理是氯化消毒时，氯与水中存在的天然有机物如腐殖酸、富里酸等有机物发生反应而形成，国内外研究机构对饮用水与肿瘤的相关性进行了大量的调查研究，确认三卤甲烷与直肠、结肠等消化系统癌症有关；卤代乙酸在氯化消毒副产物中的含量高达14％。现有的研究表明，卤代乙酸的致癌风险占消毒副产物总致癌风险的91.9％以上，是公认引起严重健康危害的消毒副产物；相关研究结果表明亚氯酸盐对肝功能和免疫反应功能有影响，导致含巯基基团受到抑制，肝出现坏死病变，肾和心肌营养不良。亚氯酸盐对于哺乳期的幼仔尤其不利，由于DBPs的高风险性，目前国内许多给水厂已经开始针对DBPs的治理进行提标改造，目前常用的方法分为以下几种：（1）化学法。化学方法中主要以氧化技术为主，使有机物矿化或部分矿化以达到水质要求。化学法效率高，对某些DBPs的去除效率高，但是成本高，且有些DBPs未完全矿化，有二次污染风险，故未推广使用。（2）生物法。微生物是通过体内的酶催化有机物，有机物通过一系列生化过程最终氧化成 CO₂。生物法成本低，不过在处理DBPs时效率低，甚至有时并没有效果，故也没有大规模采用。（3）物化法。主要有膜分离技术和吸附技术。研究表明，采用反渗透膜和超滤膜对水中的DBPs去除效果较好，不过由于膜孔道易堵塞、膜通量不能保证以、成本高、维护管理复杂等因素限制了它的扩大应用。吸附法主要是利用具有较大比表面积或者具有发达的孔隙结构的吸附剂对DBPs进行去除。调研可以看出，由于介孔碳具有较大的比表面积，丰富的孔隙结构，现有的吸附剂中介孔碳附剂不仅对有机物的吸附量大，而且来源广泛，经济实惠，无毒害，现已在工程中大范围推广应用。

因此，利用介孔碳强化砂滤池对消毒副产物进行处理，是一种由应用前景的工艺，对给水处理厂的提标改造具有现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供了一种介孔碳强化炭砂滤池处理消毒副产物的装置及方法，利用介孔碳和椰壳炭的强吸附作用，结合原石英砂滤池对一定浓度的DBPs共同治理，以达到缓解甚至解决DBPs的问题。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：

一种介孔碳强化炭砂滤池处理消毒副产物的装置，它包括进水区、滤池区和反冲洗区，所述的进水区在滤池区右端，包括沉淀池进水区和加药区，所述的加药区包括加药桶、计量泵、加药进水阀和加药进水流量计，所述的沉淀池进水区与加药区并联于滤池区的进水管上，沉淀池进水区位于滤池区和加药区中间，包括沉淀池进水泵、沉淀池进水阀和沉淀池进水流量计，所述的滤池区包括进出水部分、处理部分和反冲洗部分，所述的处理部分为炭砂滤池，所述的进出水部分包括进水管、出水管和出水阀，所述的进水管位于炭砂滤池的中上部，所述的出水管位于炭砂滤池底部，所述的反冲洗部分包括反冲洗进水（气）管、反冲洗出水管和反冲洗出水阀，所述的反冲洗进水（气）管位于炭砂滤池底部，所述的反冲洗出水管和反冲洗出水阀位于炭砂滤池最顶端，所述的反冲洗区在滤池区左端，包括气反冲洗区和水反冲洗区，所述的水反冲洗区包括反冲洗水桶、反冲洗水泵、反冲洗水阀和反冲洗水流量计，与所述的气冲洗区并联于炭砂滤池的反冲洗进水（气）管上，所述的气反冲洗区位于水冲洗区和炭砂滤池9中间，包括空压机、气冲洗阀和气冲洗流量计。

进一步，所述炭砂滤池直径30 cm，高2.26 m，滤池材质为钢化玻璃。