[发明专利]无机高分子絮凝剂的微絮凝－深床直接过滤净水处理工艺

说明书

本发明专利涉及一种适合于无机高分子絮凝剂高效絮凝反应特点的微絮凝一深床直接过滤工艺，该工艺适用于城镇饮用水、工业给水或废水回用深度处理领域，特别适用于以湖泊、水库的低温、地浊，富藻高色水质作为饮用源水的中小城镇净水处理。

随着当前社会经济的高速发展，人民生活水平与质量的提高，人民对饮用水质量问题倍加关注，各国饮用水水质标准也趋于更严格，更规范。因此，安全、卫生的饮用水净化处理已成为当今国内外水处理领域研究的重点及热门课题。

然而，由于当前工农业废水的大量排放，已导致河流水质污染问题日趋严重，饮用水源水质微污染状况日趋严重，尤其城镇中、小河流已成为当地工业废水及生活污水的纳污地。因此，水库、湖泊水质已成为当今世界范围内重要饮用水源地。然而，水库、湖泊的低温低浊、低色、富藻水质的净化处理又成为当前给水处理的重点及难点之一。

传统给水净化处理工艺在处理这类水质时的主要问题在于，由于水中颗粒数目少、碰撞效率低而导致去除效果差。因此，需要在混凝处理工况，通过投加粘土颗粒或增加混凝剂剂量来增强颗粒碰撞几率，这不仅显著增加了药剂费用，同时也导致污泥量增加，继而增加了后续工艺负荷。同时，传统过滤工况的滤床较浅、滤料粒径小，从而导致了截污量小、运行周期短、产水率低等诸多问题。使用双层滤料或多层滤料可以提高截污量和滤速，但存在反冲洗困难，容易混层等缺点。此外，由于传统凝聚剂反应速度慢且对源水化学条件较敏感，絮凝净化效能低，这一切不仅造成现有水厂处理过程不畅，絮体上浮，滤池堵塞，处理费用显著增加，而且还导致水质超标，产水率下降等一系列问题。

早在70年代，美国Wisner等人研究证明，直接过滤对此类水质净化处理效果较好，而且可省去了传统工艺中的絮凝反应与沉淀澄清步骤，明显节省基建投资；且在合适水力条件下，可显著节省药剂投加量，延长过滤周期，减少污泥负荷，因而可显著节省操作运行费用。目前直接过滤工艺在美国、法国、澳大利亚等发达国家已得到较多的应用，尽管目前国内外都在研究开发直接过滤工艺技术，也有许多文献报道，但国外直接过滤工艺均采用传统硫酸铝或氯化铁作为凝聚剂，同时还需辅助阳离子型高分子絮凝剂，并以非离子型高分子絮凝剂作为过滤助剂。工艺过程较为复杂，投药品种多而控制难，且存在有机高分子潜在毒性问题，因此不适合我国给水净化处理。国内曾报道直接过滤工艺，滤床填充滤料深度一般仅现于1.2-2.0m，所用滤料粒径均在1.2-1.8mm，滤速也仅为10-12m，因此其处理效果不甚显著。

本发明目的在于提供一种适合于无机高分子絮凝剂高效絮凝反应特点的微絮凝—深床直接过滤净水工艺，它适用于低温、低浊、低色，富藻及有机物微污染的水库或湖泊水质，以及工业给水深度处理，含油废水、城市污水回用深度处理。该工艺也可用于现有传统过滤工艺的技术改造。该工艺具有处理水质好，运行周期长，产水率大，运行稳定，并且可显著节省基建费和降低药剂运行费，适用自动控制等优点。

本发明工艺流程是：被处理水与无机高分子絮凝剂通过在线管式混合器或机械搅拌槽短暂混合反应后(1-3分钟)，直接进入深床滤池进行净化处理。本发明主要特点在于：

1.它依据无机高分子絮凝剂(聚合氯化铝，聚合氯化铁，聚合硅铝)中的多羟基聚合络离子与水中胶体颗粒的强烈吸附/电中和凝聚脱稳，投加水中后即可迅速发生吸附凝聚脱稳而快速形成微絮体颗粒的特点，依据源水水质条件而通过计量泵与流动电流严格控制无机高分子絮凝剂的投加剂量，保证原水中杂质颗粒与絮凝剂发生强烈的电中和/吸附凝聚脱稳最佳投加剂量。

2.采用管式在线混合器，管式混合的水力条件控制为1-3分钟，保证投药后的原水进入滤池前只产生微絮凝矾花(粒径范围在50-100μm弱正电性的微絮体颗粒)，矾花增长和沉降过程在滤层中完成。因此滤池的截污分布均匀，有效深度大，同时省去传统工艺中的混合池和反应池，节省基建投资。

3.根据吸附在水中胶体颗粒表面上的无机高分子絮凝剂具有强烈的粘附架桥的絮凝特点以及由于水动力紊流运动在超大滤料间形成的微涡旋作用，采用均质超大滤料。滤料平均粒径在2.0-4.0mm，不均匀系数为1.2～1.5。滤床深度在3-5米，滤料填充高度为1.5-3米。保证增加微矾花絮体颗粒间的碰撞几率以及粘附架桥能力而被有效拦截在滤料间隙中，从而保证料在出水水质优良条件下，滤池截污能力明显提高，运行周期和产水率显著增加，而絮凝剂投加量则显著减少。