本發(fā)明屬于飲用水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鹵代醛類消毒副產(chǎn)物前體物去除裝置及方法。
背景技術(shù)：
氯系消毒劑仍是目前飲用水處理中使用比例最高的消毒劑，氯消毒在保障飲用水微生物安全性的同時(shí)，能夠與飲用水中的有機(jī)物反應(yīng)，生成多種氯化消毒副產(chǎn)物。目前已發(fā)現(xiàn)的氯化消毒副產(chǎn)物有700余種，對人體健康構(gòu)成嚴(yán)重危害。飲用水中鹵代醛類消毒副產(chǎn)物含量僅次于三鹵甲烷、鹵乙酸，為第三大類消毒副產(chǎn)物，且鹵乙醛對人體的危害性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過三鹵甲烷和鹵乙酸。
隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和人口的快速增長，大量的生活污水，工業(yè)、養(yǎng)殖等廢水未經(jīng)處理直接進(jìn)入到水源水庫中，直接導(dǎo)致各水源水庫基本處于富營養(yǎng)狀態(tài)，消毒副產(chǎn)物前體物含量增加，導(dǎo)致鹵代醛類消毒副產(chǎn)物有較高的超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)。
化學(xué)預(yù)氧化是利用氧化勢較高的氧化劑來氧化分解或轉(zhuǎn)化水中污染物，同時(shí)削弱對常規(guī)處理工藝的不利影響，強(qiáng)化常規(guī)處理工藝的除污效能。同時(shí)化學(xué)預(yù)氧化在去除水中的有機(jī)物和控制氯化消毒副產(chǎn)物方面也有一定的應(yīng)用研究。
曝氣生物濾池結(jié)合了填料吸附截留和微生物降解雙重功能，能夠有效地去除水中的有機(jī)物、氨氮及消毒副產(chǎn)物前體物等微污染物質(zhì)，提高水質(zhì)的生物穩(wěn)定性。
但是，化學(xué)預(yù)氧化由于氧化劑的氧化能力不足以將有機(jī)物完全礦化，只能將大分子有機(jī)物氧化分解為小分子有機(jī)物，而這些小分子有機(jī)物很可能是鹵代醛類消毒副產(chǎn)物的前體物，因此單獨(dú)使用預(yù)氧化技術(shù)可能會使鹵代醛類消毒副產(chǎn)物的生成勢增加。
曝氣生物濾池若直接作為原水的預(yù)處理工藝，原水中的較大顆粒性雜質(zhì)、懸浮物可能堵塞填料，使曝氣生物濾池過水能力下降，從而減小濾池的工作周期、加大濾池的反沖洗頻率，從而增加水廠的運(yùn)行費(fèi)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的主要目的在于提供一種鹵代醛類消毒副產(chǎn)物前體物去除裝置及方法，將化學(xué)預(yù)氧化與生物預(yù)氧化相結(jié)合，更有利于去除鹵代醛類消毒副產(chǎn)物的前體物，有效控制鹵代醛類風(fēng)險(xiǎn)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種鹵代醛類消毒副產(chǎn)物前體物去除裝置，包括：用于混合高錳酸鉀、二氧化氯和待處理原水，對原水采用高錳酸鉀和二氧化氯進(jìn)行復(fù)合預(yù)氧化，去除所述原水中的一部分鹵代醛類消毒副產(chǎn)物前體物的加藥混合池反應(yīng)系統(tǒng)，以及用于利用填料的吸附作用和微生物的降解作用進(jìn)一步去除經(jīng)復(fù)合預(yù)氧化后的水中的鹵代醛類消毒副產(chǎn)物前體物的曝氣生物濾池處理系統(tǒng)，所述加藥混合池反應(yīng)系統(tǒng)與所述曝氣生物濾池處理系統(tǒng)通過管道連接。
其中，所述鹵代醛類消毒副產(chǎn)物前體物去除裝置還包括：用于對所述曝氣生物濾池處理系統(tǒng)中的濾池進(jìn)行反沖洗的氣水反沖洗系統(tǒng)，所述氣水反沖洗系統(tǒng)與所述曝氣生物濾池處理系統(tǒng)通過管路連接。
其中，所述加藥混合池反應(yīng)系統(tǒng)包括：加藥混合池、高錳酸鉀藥液灌、二氧化氯藥液灌、磁力泵，以及放置在所述加藥混合池內(nèi)的攪拌器；其中：
所述加藥混合池設(shè)有進(jìn)水口和出水口，所述加藥混合池的出水口與所述曝氣生物濾池處理系統(tǒng)通過管路連接；
所述高錳酸鉀藥液灌通過加藥管與所述加藥混合池的進(jìn)水口連接，所述二氧化氯藥液灌通過加藥管與所述高錳酸鉀藥液灌的加藥管連接，并一同連接所述加藥混合池的進(jìn)水口；
所述高錳酸鉀藥液灌的加藥管及所述二氧化氯藥液灌的加藥管均與磁力泵的出水管相連接，使原水與藥劑在管段中混合均勻，并通過所述進(jìn)水口進(jìn)入加藥混合池中。
其中，各加藥管上設(shè)有隔膜式計(jì)量泵和閥門。
其中，所述進(jìn)水口設(shè)置在所述加藥混合池一側(cè)的上端，所述出水口設(shè)置在所述加藥混合池的進(jìn)水口相對一側(cè)的底端。
其中，所述曝氣生物濾池處理系統(tǒng)包括：進(jìn)水管、出水管、出水池、濾池、填料、溢流管，其中：
所述進(jìn)水管、出水管和溢流管分別設(shè)置在所述濾池上，所述進(jìn)水管位于所述濾池的一側(cè)上端，所述出水管位于所述濾池的底部，所述溢流管位于所述濾池的另一側(cè)的上端；所述填料設(shè)置在所述濾池內(nèi)；
所述加藥混合池的出水口與所述濾池上的進(jìn)水管相連接；
所述出水池與所述濾池上的出水管相連接。
其中，所述曝氣生物濾池處理系統(tǒng)還包括：曝氣管以及設(shè)置在所述曝氣管端部的曝氣頭，所述曝氣管位于曝氣頭的一端插入所述濾池內(nèi)，且所述曝氣頭位于所述填料之下；所述曝氣管的另一端連接所述氣水反沖洗系統(tǒng)。
其中，所述氣水反沖洗系統(tǒng)包括：空氣壓縮機(jī)、反沖洗水泵、反沖洗水管、空氣壓縮機(jī)、反沖洗氣管，其中：
所述反沖洗水管連接在所述出水池與所述濾池的底部之間；
所述反沖洗氣管連接在所述空氣壓縮機(jī)與所述濾池的底部之間；
所述空氣壓縮機(jī)還與所述曝氣管的另一端連接，所述空氣壓縮機(jī)通過所述反沖洗氣管及所述曝氣管向所述濾池鼓入空氣進(jìn)行氣洗；
所述反沖洗水泵連接在所述反沖洗水管上，所述反沖洗水泵從出水池抽水，并由反沖洗水管送入濾池進(jìn)行水洗，反沖洗后的水由所述溢流管排走。
本發(fā)明還提出一種鹵代醛類消毒副產(chǎn)物前體物去除方法，包括以下步驟：
獲取原水，將所述原水、高錳酸鉀和二氧化氯放入加藥混合池反應(yīng)系統(tǒng)，在所述加藥混合池反應(yīng)系統(tǒng)中對原水采用高錳酸鉀和二氧化氯進(jìn)行復(fù)合預(yù)氧化，去除所述原水中的一部分鹵代醛類消毒副產(chǎn)物前體物；
將復(fù)合預(yù)氧化后的水放入曝氣生物濾池處理系統(tǒng)，在所述曝氣生物濾池處理系統(tǒng)中，利用填料的吸附作用和微生物的降解作用進(jìn)一步去除經(jīng)復(fù)合預(yù)氧化后的水中的鹵代醛類消毒副產(chǎn)物前體物。
其中，所述鹵代醛類消毒副產(chǎn)物前體物去除方法還包括：
通過氣水反沖洗系統(tǒng)對所述曝氣生物濾池處理系統(tǒng)中的濾池進(jìn)行反沖洗。
本發(fā)明的有益效果是：提供一種化學(xué)與生物預(yù)處理相結(jié)合的鹵代醛類消毒副產(chǎn)物前體物去除裝置，采用高錳酸鉀和二氧化氯進(jìn)行復(fù)合預(yù)氧化，高錳酸鉀作為一種傳統(tǒng)的氧化劑在凈水處理中被廣泛應(yīng)用，一方面它可以氧化水中的有機(jī)物，將大分子有機(jī)物氧化分解成易于微生物降解的小分子有機(jī)物，同時(shí)高錳酸鉀氧化生成的新生態(tài)二氧化錳具有巨大的比表面積，有很強(qiáng)的吸附作用，可在水中形成較大的分子聚合物，并在膠體顆粒間起到架橋作用，使水中膠體結(jié)合在一起，起到強(qiáng)化混凝作用，使得一部分鹵代醛類消毒副產(chǎn)物前體物在加藥混合池中被去除。二氧化氯作為預(yù)氧化劑，與液氯相比，其與有機(jī)污染物反應(yīng)具有高度選擇性，且與有機(jī)物反應(yīng)主要以氧化反應(yīng)為主，基本不與有機(jī)腐殖質(zhì)發(fā)生氯化反應(yīng)，因此可以減少鹵代醛類消毒副產(chǎn)物的產(chǎn)生。另外，二氧化氯能有效控制藻類等水生生物的繁殖，促進(jìn)膠體和藻類脫穩(wěn)，使絮體有更好的沉降性，這些都有利于鹵代醛類消毒副產(chǎn)物前體物的去除。經(jīng)過化學(xué)預(yù)氧化后的水再進(jìn)入曝氣生物濾池進(jìn)行進(jìn)一步的處理，利用填料的吸附作用和微生物的降解作用使鹵代醛類消毒副產(chǎn)物前體物進(jìn)一步去除。該工藝組件布置緊湊、占地空間少，且各個(gè)工藝之間相互協(xié)調(diào)、功能互補(bǔ)，預(yù)氧化工藝去除了原水中較大的顆粒性雜質(zhì)、懸浮物，為曝氣生物濾池創(chuàng)造了良好的工作環(huán)境，同時(shí)曝氣生物濾池將預(yù)氧化工藝不能去除的小分子鹵代醛類消毒副產(chǎn)物前體物進(jìn)一步去除，從而降低鹵代醛類消毒副產(chǎn)物超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)。
附圖說明
圖1為本發(fā)明鹵代醛類消毒副產(chǎn)物前體物去除裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)號：
(1)為進(jìn)水口，(2)為出水口，(3)為加藥管，(4)為攪拌器，(5)為加藥混合池，(6)為高錳酸鉀藥液灌，(7)為二氧化氯藥液灌，(8)為磁力泵，(9)為隔膜式計(jì)量泵，(10)為進(jìn)水管，(11)為出水管，(12)為出水池，(13)為濾池，(14)為填料，(15)為溢流管，(16)為曝氣頭，(17)為曝氣管，(18)為反沖洗水泵，(19)為反沖洗水管，(20)為空氣壓縮機(jī)，(21)為反沖洗氣管。
本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)、功能特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合實(shí)施例，參照附圖做進(jìn)一步說明。
具體實(shí)施方式
應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
本發(fā)明考慮到：化學(xué)預(yù)氧化由于氧化劑的氧化能力不足以將有機(jī)物完全礦化，只能將大分子有機(jī)物氧化分解為小分子有機(jī)物，而這些小分子有機(jī)物很可能是鹵代醛類消毒副產(chǎn)物的前體物，因此單獨(dú)使用預(yù)氧化技術(shù)可能會使鹵代醛類消毒副產(chǎn)物的生成勢增加。
曝氣生物濾池若直接作為原水的預(yù)處理工藝，原水中的較大顆粒性雜質(zhì)、懸浮物可能堵塞填料，使曝氣生物濾池過水能力下降，從而減小濾池的工作周期、加大濾池的反沖洗頻率，從而增加水廠的運(yùn)行費(fèi)用。
因此，將化學(xué)預(yù)氧化與生物預(yù)氧化相結(jié)合，更有利于去除鹵代醛類消毒副產(chǎn)物的前體物，有效控制鹵代醛類風(fēng)險(xiǎn)。
具體地，本發(fā)明提出一種鹵代醛類消毒副產(chǎn)物前體物去除裝置，包括：用于混合高錳酸鉀、二氧化氯和待處理原水，對原水采用高錳酸鉀和二氧化氯進(jìn)行復(fù)合預(yù)氧化，去除所述原水中的一部分鹵代醛類消毒副產(chǎn)物前體物的加藥混合池反應(yīng)系統(tǒng)，以及用于利用填料的吸附作用和微生物的降解作用進(jìn)一步去除經(jīng)復(fù)合預(yù)氧化后的水中的鹵代醛類消毒副產(chǎn)物前體物的曝氣生物濾池處理系統(tǒng)，所述加藥混合池反應(yīng)系統(tǒng)與所述曝氣生物濾池處理系統(tǒng)通過管道連接。
由此，通過采用化學(xué)預(yù)氧化與生物處理相結(jié)合的工藝，充分發(fā)揮各工藝的特有功能，同時(shí)工藝之間相互協(xié)調(diào)、功能互補(bǔ)，預(yù)氧化工藝去除了原水中較大的顆粒性雜質(zhì)、懸浮物，為曝氣生物濾池創(chuàng)造了良好的工作環(huán)境，同時(shí)曝氣生物濾池將預(yù)氧化工藝不能去除的小分子鹵代醛類消毒副產(chǎn)物前體物進(jìn)一步去除，從而降低鹵代醛類消毒副產(chǎn)物超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)。
進(jìn)一步地，所述鹵代醛類消毒副產(chǎn)物前體物去除裝置還包括：用于對所述曝氣生物濾池處理系統(tǒng)中的濾池進(jìn)行反沖洗的氣水反沖洗系統(tǒng)，所述氣水反沖洗系統(tǒng)與所述曝氣生物濾池處理系統(tǒng)通過管路連接。
氣水反沖洗系統(tǒng)主要是通過氣水反沖洗將濾料中截留的有機(jī)物洗脫下來，并隨反沖洗水流排走，從而達(dá)到濾層再生的目的。
具體地，如圖1所示，所述加藥混合池反應(yīng)系統(tǒng)包括：進(jìn)水口(1)、出水口(2)、加藥管(3)、攪拌器(4)、加藥混合池(5)、高錳酸鉀藥液灌(6)、二氧化氯藥液灌(7)、磁力泵(8)、隔膜式計(jì)量泵(9)，其中：
在加藥混合池(5)一側(cè)上部設(shè)有進(jìn)水口(1)，加藥管(3)與磁力泵(8)出水管相連接，使原水與藥劑在管段中混合均勻，并通過進(jìn)水口(1)進(jìn)入加藥混合池(5)中；
在加藥混合池(5)中設(shè)有攪拌器(4)，使原水與藥劑進(jìn)一步充分反應(yīng)，在加藥混合池(5)進(jìn)水口(1)相對的一側(cè)底部設(shè)有出水口(2)，混合均勻的水樣從出水口(2)流出，在高錳酸鉀藥液灌(6)和二氧化氯藥液灌(7)中配好所需濃度的藥液，并由加藥隔膜式計(jì)量泵(9)將藥劑投入到磁力泵(8)出水管中；加藥混合池反應(yīng)系統(tǒng)用于使藥劑與原水充分混合、反應(yīng)完全，將大分子有機(jī)物打碎成小分子有機(jī)物。
曝氣生物濾池處理系統(tǒng)包括進(jìn)水管(10)、出水管(11)、出水池(12)、濾池(13)、填料(14)、溢流管(15)、曝氣頭(16)、曝氣管(17)，加藥混合池(5)的出水口(2)與曝氣生物濾池(13)的進(jìn)水管(10)相連接，隔膜式計(jì)量泵(9)將混合池(5)中反應(yīng)完全的水樣送入曝氣生物濾池(13)中，濾池(13)中采用的填料(14)是陶粒，經(jīng)過濾池(13)處理后的水樣由出水管(11)排入到出水池(12)中，曝氣頭(16)安置在陶粒層下方0.6m處(該值可以根據(jù)實(shí)際情況選擇設(shè)置)，空氣壓縮機(jī)(20)通過曝氣管(17)將空氣鼓入到濾池(13)中；曝氣生物濾池處理系統(tǒng)主要是利用陶粒的吸附和附著在陶粒上的微生物的降解作用，將前續(xù)工藝中殘留的有機(jī)物進(jìn)一步去除。
氣水反沖洗系統(tǒng)包括反沖洗水泵(18)、反沖洗水管(19)、空氣壓縮機(jī)(20)、反沖洗氣管(21)，反沖洗水管(19)和反沖洗氣管(21)都安裝在濾池(13)底部，空氣壓縮機(jī)(20)通過反沖洗氣管(21)及曝氣管(17)向?yàn)V池(13)鼓入空氣進(jìn)行氣洗，反沖洗水泵(18)從出水池(12)抽水，并由反沖洗水管(19)送入濾池(13)進(jìn)行水洗，反沖洗后的水由溢流管(15)排走；氣水反沖洗系統(tǒng)主要是通過氣水反沖洗將濾料中截留的有機(jī)物洗脫下來，并隨反沖洗水流排走，從而達(dá)到濾層再生的目的。
以下詳細(xì)闡述本發(fā)明鹵代醛類消毒副產(chǎn)物前體物去除裝置的原理如下：
進(jìn)入水廠的原水由磁力泵(8)抽到加藥混合池(5)中，同時(shí)打開加藥隔膜式計(jì)量泵(9)，使其從高錳酸鉀藥液灌(6)和二氧化氯藥液灌(7)中抽取配制好的所需濃度的高錳酸鉀、二氧化氯溶液送到磁力泵(8)出水管中，使原水與高錳酸鉀、二氧化氯溶液充分混合，在磁力泵(8)的推動作用下，混合后的水樣進(jìn)入到加藥混合池(5)中，為了使水樣混合均勻且反應(yīng)完全，水樣在加藥混合池(5)中的水力停留時(shí)間至少為30分鐘，同時(shí)打開攪拌器(4)攪拌，經(jīng)預(yù)氧化處理后的水樣由隔膜式計(jì)量泵(9)送到曝氣生物濾池(13)處理，為了增強(qiáng)微生物的活性和降解作用，空氣壓縮機(jī)(20)通過曝氣管(17)不斷的向?yàn)V池(13)中鼓入空氣，經(jīng)曝氣生物濾池(13)處理之后的水由出水管(11)排入到出水池(12)中作為反沖洗水,。曝氣生物濾池(13)運(yùn)行一段時(shí)間后，填料(14)中截留了大量有機(jī)物，使濾池(13)過水能力下降且濾池(13)出水水質(zhì)變差，因此需要定期對濾池(13)進(jìn)行反沖洗，反沖洗時(shí)關(guān)閉濾池(13)的進(jìn)水閥和出水閥，依次打開反沖洗氣管(21)的進(jìn)氣閥和空氣壓縮機(jī)(20)進(jìn)行氣洗，氣洗完畢之后依次打開反沖洗水管(19)的進(jìn)水閥和反沖洗水泵(18)進(jìn)行水洗，反沖洗廢水通過溢流管(15)排走，反沖洗完畢之后濾池進(jìn)入下一個(gè)工作周期。
相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供一種化學(xué)與生物預(yù)處理相結(jié)合的鹵代醛類消毒副產(chǎn)物前體物去除裝置，采用高錳酸鉀和二氧化氯進(jìn)行復(fù)合預(yù)氧化，高錳酸鉀作為一種傳統(tǒng)的氧化劑在凈水處理中被廣泛應(yīng)用，一方面它可以氧化水中的有機(jī)物，將大分子有機(jī)物氧化分解成易于微生物降解的小分子有機(jī)物，同時(shí)高錳酸鉀氧化生成的新生態(tài)二氧化錳具有巨大的比表面積，有很強(qiáng)的吸附作用，可在水中形成較大的分子聚合物，并在膠體顆粒間起到架橋作用，使水中膠體結(jié)合在一起，起到強(qiáng)化混凝作用，使得一部分鹵代醛類消毒副產(chǎn)物前體物在加藥混合池中被去除。二氧化氯作為預(yù)氧化劑，與液氯相比，其與有機(jī)污染物反應(yīng)具有高度選擇性，且與有機(jī)物反應(yīng)主要以氧化反應(yīng)為主，基本不與有機(jī)腐殖質(zhì)發(fā)生氯化反應(yīng)，因此可以減少鹵代醛類消毒副產(chǎn)物的產(chǎn)生。另外，二氧化氯能有效控制藻類等水生生物的繁殖，促進(jìn)膠體和藻類脫穩(wěn)，使絮體有更好的沉降性，這些都有利于鹵代醛類消毒副產(chǎn)物前體物的去除。經(jīng)過化學(xué)預(yù)氧化后的水再進(jìn)入曝氣生物濾池進(jìn)行進(jìn)一步的處理，利用填料的吸附作用和微生物的降解作用使鹵代醛類消毒副產(chǎn)物前體物進(jìn)一步去除。該工藝組件布置緊湊、占地空間少，且各個(gè)工藝之間相互協(xié)調(diào)、功能互補(bǔ)，預(yù)氧化工藝去除了原水中較大的顆粒性雜質(zhì)、懸浮物，為曝氣生物濾池創(chuàng)造了良好的工作環(huán)境，同時(shí)曝氣生物濾池將預(yù)氧化工藝不能去除的小分子鹵代醛類消毒副產(chǎn)物前體物進(jìn)一步去除，從而降低鹵代醛類消毒副產(chǎn)物超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)。
此外，本發(fā)明還提出一種鹵代醛類消毒副產(chǎn)物前體物去除方法，基于上述裝置而實(shí)施，該方法包括以下步驟：
s1，獲取原水，將所述原水、高錳酸鉀和二氧化氯放入加藥混合池反應(yīng)系統(tǒng)，在所述加藥混合池反應(yīng)系統(tǒng)中對原水采用高錳酸鉀和二氧化氯進(jìn)行復(fù)合預(yù)氧化，去除所述原水中的一部分鹵代醛類消毒副產(chǎn)物前體物；
s2，將復(fù)合預(yù)氧化后的水放入曝氣生物濾池處理系統(tǒng)，在所述曝氣生物濾池處理系統(tǒng)中，利用填料的吸附作用和微生物的降解作用進(jìn)一步去除經(jīng)復(fù)合預(yù)氧化后的水中的鹵代醛類消毒副產(chǎn)物前體物。
進(jìn)一步地，所述鹵代醛類消毒副產(chǎn)物前體物去除方法還包括：
s3，通過氣水反沖洗系統(tǒng)對所述曝氣生物濾池處理系統(tǒng)中的濾池進(jìn)行反沖洗。
本發(fā)明鹵代醛類消毒副產(chǎn)物前體物去除的原理，請參照上述裝置實(shí)施例，在此不再贅述。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其它相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。