一種羥基自由基強氧化處理高藻水的組合系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種羥基自由基強氧化處理高藻水的組合系統(tǒng)，涉及水處理。設(shè)有氣浮單元、羥基自由基(·OH)殺滅單元、活性炭吸附單元和中央控制系統(tǒng)；氣浮單元的入水口外接高藻水源，活性炭吸附單元出水口排放飲用水；氣浮單元設(shè)有絮凝室、氣浮分離室、刮渣機、排渣槽、排泥管、溶氣水泵、空壓機、氣浮溶氣罐、釋放器和攪拌器；殺滅單元設(shè)有第3水質(zhì)分析儀、過濾器、羥基自由基發(fā)生設(shè)備、混溶罐；羥基自由基發(fā)生設(shè)備制備的羥基自由基溶液與經(jīng)過濾器輸送至主管路的待處理高藻水體在混溶罐充分混合，同時殺滅有機污染物；活性炭吸附單元設(shè)有總氧化劑TRO檢測儀、活性炭吸附罐、第4水質(zhì)分析儀；活性炭吸附罐的進口接混溶罐的出口。
【專利說明】一種羥基自由基強氧化處理高藻水的組合系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于氣體放電學、自由基生物學及水處理應用技術(shù)等領(lǐng)域，涉及到一種羥 基自由基強氧化處理高藻水的組合系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 我國飲用水水源約有25%是湖泊水或河流庫區(qū)水，在全球變化與人類活動的干擾 下，營養(yǎng)鹽負荷日益增加，水體富營養(yǎng)化日趨嚴重，水華現(xiàn)象頻繁。水華發(fā)生時，藻類大量繁 殖，散發(fā)臭味，釋放藻毒素等有毒物質(zhì)，對人畜和水生動物造成毒害，破壞湖泊、河流生態(tài)平 衡。藻類大量繁殖引起的水源污染，會造成自來水廠被迫減產(chǎn)或停產(chǎn)，嚴重威脅城市供水和 飲用水安全。
[0003] 已頒布五年之久的《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5479-2006) 2012年7月1日開始 正式強制執(zhí)行，與1985年的舊版國標相比，新國標的指標由25項提高到106項，對飲用水 水質(zhì)標準提出了更嚴格的要求。然而中國95%以上的水廠仍采用沉淀一加藥反應、絮凝沉 淀一過濾一消毒的凈水工藝，并已沿用了數(shù)十年。這種工藝只能對細菌和微生物起作用，但 對高藻水、藻毒素、致嗅物質(zhì)、色素、有機污染物等無能為力，根本無法保障出水達到新標準 要求。
[0004] 針對"高藻水除藻"和"高藻水處理組合系統(tǒng)"，已有相關(guān)的報道。
[0005] 美國專利US6332980B1公開的"從水流中分離藻類及其他污染物的系統(tǒng)"通過一 個氣體接觸單元，利用氣浮法進行藻水分離。韓國專利KR20030012054A公開的"凝聚過濾 除藻設(shè)備"利用絮凝劑投加裝置以及過濾裝置去除水中的藻類。日本專利JP2002153704A 公開的"去除藻類裝置"和韓國專利KR100636265B1公開的"臭氧除藻方法及裝置"分別利 用氯、臭氧作為化學氧化劑進行除藻處理。美國專利US2012058248A1公開的"減少藻類數(shù) 量的方法和系統(tǒng)"利用以藻類為生的微生物除藻。
[0006] 中國專利CN200610152264. 4公開一種富營養(yǎng)化水處理方法和箱體，使用熟石灰 或生石灰去除污染物并加入絮凝劑；CN200910052470. 1公開一種促使水體中懸浮藻類快 速凝聚沉降的方法及其裝置；CN200610086290. 1公開一種磁控改性粉煤灰治理淡水水華 的方法及絮凝劑；CN200310113623. 1公開一種氣浮凈水方法及裝置結(jié)合使用絮凝、氣浮和 固液分離技術(shù)，但該法僅局限于處理微污染或中度污染的水體。
[0007] 傳統(tǒng)的氯法因在處理過程中伴隨產(chǎn)生三鹵甲烷等副產(chǎn)物而威脅到人體健康，采用 高效、綠色的氧化劑成為治理高藻水的難點。中國專利CN201210531099. 9公開一種銅鹽與 氯胺聯(lián)用控制銅綠微囊藻生長的方法；CN200410013515. 1公開一種臭氧與高錳酸鉀聯(lián)用 氧化助凝方法；CN200910077836. 0公開一種化學除藻方法，利用高錳酸鉀溶液+氯化亞銅/ 氯化鋁/氯化鈉混合溶液氧化除藻。
[0008] 高級氧化技術(shù)法（AOT):羥基自由基的產(chǎn)生途徑多來自于Fenton法、外加超聲、 紫外輻射及激勵水法或外加等離子體設(shè)備產(chǎn)生· 0H，快速將有機污染物去除或礦化。中 國專利CN201010277334. 5公開一種高藻水原水的超聲波-紫外線耦合預處理裝置； CN201110069510. O公開的自浮式等離子放電除藻裝置和CN201110068524. O公開的等離子 除藻裝置，采用超聲波、紫外線的低溫等離子技術(shù)除藻。
[0009] 綜合分析以上高藻水處理技術(shù)，物理法除藻雖然無污染，但效果不好、工作量較 大、時間周期較長；傳統(tǒng)化學氧化方法除藻具有速度快、效果明顯等特點，但容易造成二次 污染和副產(chǎn)物殘留。因此，針對日趨嚴峻的飲用水安全問題，研發(fā)高藻水源地供水衛(wèi)生安全 保障關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備，提升我國飲用水安全保障的應急處置能力已勢在必行。
[0010] 我國是自然災害和生化災害頻繁發(fā)生的國家，突發(fā)衛(wèi)生事件時有發(fā)生，在災害發(fā) 生地域水源往往受到嚴重污染，供水系統(tǒng)受到嚴重破壞，生活飲用水難以保障。在中西部及 貧困的部分城鎮(zhèn)、農(nóng)村地區(qū)，飲用水安全問題形勢嚴峻。因此，研發(fā)應急供水技術(shù)設(shè)備、解決 高藻水源地污染問題，對保障群眾的生活用水、維護社會穩(wěn)定具有重要意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明的目的在于提供一種羥基自由基強氧化處理高藻水的組合系統(tǒng)。
[0012] 本發(fā)明設(shè)有氣浮單元、羥基自由基（· 0H)殺滅單元、活性炭吸附單元和中央控制 系統(tǒng)；
[0013] 所述氣浮單元的入水口外接高藻水源，氣浮單元的出水口接羥基自由基（·〇Η)殺 滅單元的入水口，羥基自由基（· 0Η)殺滅單元的出水口接活性炭吸附單元的入水口，活性 炭吸附單元的出水口排放飲用水；
[0014] 所述氣浮單元設(shè)有絮凝室、氣浮分離室、刮渣機、排渣槽、排泥管、溶氣水泵、空壓 機、氣浮溶氣罐、釋放器和攪拌器；所述氣浮單元進水口通過進水水泵外接高藻水源；氣浮 單元底端出水口與溶氣水泵入口相連，溶氣水泵出水口與氣浮溶氣罐頂端入口相連；空壓 機的輸氣口與氣浮溶氣罐底端入口相連，氣浮溶氣罐底端出水口與釋放器相連；
[0015] 所述羥基自由基（·〇Η)殺滅單元設(shè)有第3水質(zhì)分析儀、過濾器、羥基自由基發(fā)生設(shè) 備、混溶罐；所述過濾器入水口與羥基自由基殺滅單元進水泵出水口相連，過濾器出水口分 別與羥基自由基發(fā)生設(shè)備入水口及混溶罐入水口相連，羥基自由基發(fā)生設(shè)備制備的羥基自 由基溶液與經(jīng)過濾器輸送至主管路的待處理高藻水體在混溶罐充分混合，同時殺滅藻體、 氧化降解有機污染物等；
[0016] 所述活性炭吸附單元設(shè)有總氧化劑TRO檢測儀、活性炭吸附罐、第4水質(zhì)分析儀； 活性炭吸附罐的進口接混溶罐的出口，活性炭吸附罐的飲用水出水口外接飲用水管網(wǎng)；
[0017] 所述中央控制系統(tǒng)分別與所有水質(zhì)分析儀、流量計、TRO檢測儀及壓力表電連接。
[0018] 所述進水水泵與高藻水源之間可設(shè)有第1電磁閥；所述進水水泵與氣浮單元入水 口之間可依次設(shè)有第1水質(zhì)分析儀、第1流量計；所述氣浮單元底端出水口與溶氣水泵之間 可依次設(shè)有第2電磁閥、第2流量計；所述空壓機與氣浮溶氣罐之間設(shè)有第3電磁閥；氣浮 單元上端出水口與羥基自由基殺滅單元進水泵入口之間設(shè)有第2水質(zhì)分析儀；所述第2水 質(zhì)分析儀與羥基自由基殺滅單元進水泵之間可設(shè)有第1出水閥；
[0019] 所述羥基自由基殺滅單元進水泵與過濾器之間可設(shè)有第3流量計；所述過濾器與 羥基自由基發(fā)生設(shè)備之間可依次設(shè)有第4電磁閥、第4流量計；所述羥基自由基發(fā)生設(shè)備與 混溶罐之間可設(shè)有第ITRO檢測儀；所述混溶罐與活性炭吸附單元入水口之間可依次設(shè)有 第2TR0檢測儀、第3水質(zhì)分析儀、第2出水閥和第1壓力表。
[0020] 所述活性炭吸附罐與飲用水出水口之間可依次設(shè)有第2壓力表、第3TR0檢測儀、 第4水質(zhì)分析儀和第3出水閥。
[0021] 經(jīng)羥基自由基殺滅單元處理后的出水被輸送至活性炭吸附罐進行深度處理。待處 理水體自活性炭吸附罐上端重力流至下端，殘余氧化劑和微量有機物被活性炭吸附?；钚?炭吸附罐出水輸送至飲用水管網(wǎng)。
[0022] 所述中央控制系統(tǒng)對氣浮單元、羥基自由基（· 0H)殺滅單元、活性炭吸附單元實 現(xiàn)集成控制；組合系統(tǒng)中所有水質(zhì)分析儀、流量計、TRO檢測儀及壓力表均與中央控制系統(tǒng) 連接，監(jiān)測數(shù)據(jù)均在線反饋至中央控制系統(tǒng)；根據(jù)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，中央控制系統(tǒng)通過控制各 閥門及泵實現(xiàn)運行參數(shù)的調(diào)節(jié)。
[0023] 所述中央控制系統(tǒng)，指示精度小于0. 1 %，控制反應時間小于0. Is。系統(tǒng)具有數(shù)字 顯示屏幕，可實時監(jiān)控系統(tǒng)運行狀況。所述系統(tǒng)具有完備的報警功能，可隨時檢查設(shè)備的運 轉(zhuǎn)情況。系統(tǒng)可隨時開關(guān)機，避免了設(shè)備由于無法立即停止而造成的損壞，并且實現(xiàn)了操作 及設(shè)備運行的簡單化，整個設(shè)備的運行更快捷。
[0024] 本發(fā)明處理高藻水的過程如下：
[0025] 1)高藻水由進水水泵輸送至氣浮單元，處理過程如下：a)第1水質(zhì)分析儀在線監(jiān) 測相應水質(zhì)參數(shù)（葉綠素及濁度等）；b)中央控制系統(tǒng)根據(jù)水質(zhì)參數(shù)給出相應的氣浮運行 參數(shù)（絮凝劑投加量，絮凝劑與助凝劑的質(zhì)量比，回流比）；c)依據(jù)氣浮運行參數(shù)，向絮凝室 中投加一定配比的絮凝劑并使其充分混合反應，投加量為5?30mg/L ;d)依據(jù)氣浮參數(shù)，調(diào) 節(jié)氣浮溶氣罐的溶氣壓力為〇. 3?0. 5MPa，通過第2電磁閥調(diào)節(jié)回流比為30%?50% ;整 個氣浮處理過程中，高藻水進入絮凝室后，與絮凝劑充分混勻形成大量絮凝體；絮凝體進入 氣浮分離室時，被回流溶氣水中的大量微氣泡粘附，并隨微氣泡上浮，從而實現(xiàn)固液分離； 上浮的高藻絮凝體被刮渣機及時清理至排渣槽；少量底泥經(jīng)排泥管排出；氣浮單元出水由 第1出水閥（即氣浮出水閥）排出。
[0026] 所述氣浮過程采用壓力溶氣氣浮工藝,水力停留時間為10?20min，表面水力負 荷為4?15m 3Am2 *h);管路中的設(shè)備可用法蘭及碳鋼管等連接；根據(jù)在線水質(zhì)分析儀提供 的原水濁度和葉綠素濃度，調(diào)節(jié)絮凝劑投加量為5?30mg/L，助凝劑與絮凝劑的質(zhì)量比為 1 : 100?1 : 10,回流比為30%?50%，實現(xiàn)水力停留時間為10?20min，表面水力負 荷為4?15m3Am 2 *h);其中，絮凝劑可為鋁鹽類或鐵鹽類化合物，如聚合氯化鋁、聚合硫酸 鋁、聚合氯化鋁鐵或聚合雙酸鋁鐵，助凝劑為聚丙烯酰胺。
[0027] 2)氣浮單元出水經(jīng)第1出水閥（即氣浮出水閥）排出，由羥基自由基殺滅單元進 水泵輸送進入羥基自由基殺滅單元，其殺滅過程如下：a)中央控制系統(tǒng)根據(jù)進水葉綠素濃 度確定總氧化劑濃度；b)羥基自由基發(fā)生設(shè)備制備羥基自由基溶液，制備過程為：02在羥 基自由基發(fā)生設(shè)備中經(jīng)被電離、離解生成大量的氧等離子體氣體，通過射流器的高壓水射 流方法高傳質(zhì)效率混溶于水中，經(jīng)一系列等離子體化學反應，規(guī)模高效地生成· OH溶液；c) 羥基自由基發(fā)生設(shè)備制備的高濃度羥基自由基溶液被輸送至混溶罐，與主管路中的待處理 水體進一步混溶，同時規(guī)模化快速殺滅水中藻類、病原微生物，氧化降解藻毒素等有機污染 物，凈化水體。
[0028] 所述羥基自由基發(fā)生設(shè)備制備羥基自由基溶液過程中，大氣壓強電離放電將O2電 離、離解成氧等離子體氣體，其濃度達到80?300mg/L，通過高壓射流氣液混溶注入到水 中生成以· OH為主的氧自由基溶液，其總氧化劑濃度TRO為1?30mg/L，高壓射流混溶生 成· OH時間僅為〇. Ims?ls，氧等離子體氣體混溶于水中的傳質(zhì)效率大于95%。
[0029] 所述羥基自由基快速處理高藻水的過程中，羥基自由基總氧化劑溶液制備用水占 總水量的1/4?1/20,總氧化劑濃度由第ITRO檢測儀和第2TR0檢測儀檢測。羥基自由基 (· 0H)殺滅單元的出水水質(zhì)由第3水質(zhì)分析儀在線監(jiān)測。
[0030] 所述羥基自由基（· 0H)殺滅單元的過濾器出水濁度降至1NTU?！?OH溶液被注入 到主管路中的混溶罐內(nèi)進一步混勻，同時規(guī)?；焖贇缢性孱悺⒉≡⑸?，氧化降解 藻毒素等有機污染物，并凈化水體?！?OH殺滅藻類的TRO閾值濃度在0. 2?2mg/L，生化反 應速率常數(shù)為IO7?l〇lclL/mol · s，殺滅時間為0. Ims?6s，出水藻濃度為100cells/mL以 下。經(jīng)氣浮單元與羥基自由基（· 0H)殺滅單元組合處理后的出水，水質(zhì)指標達到國家《生 活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749-2006)。
[0031] 3)羥基自由基（· 0H)殺滅單元出水經(jīng)第2出水閥排出，送至活性炭吸附單元； 活性炭吸附該單元采用壓力式吸附方式運行工作，工作壓力為〇.5MPa。吸附罐的進水口 的第1壓力表和出水口的第2壓力表實時反饋壓力參數(shù)至中央控制系統(tǒng)；當兩者壓力差 >0. 05MPa時，系統(tǒng)將自動控制進行反沖洗，反沖洗強度為5?10lV(s · m)。
[0032] 所述活性炭吸附罐的尺寸為：Φ 1600mmX4000mm，以顆?；钚曰钚蕴孔魈畛錇V料， 填料粒徑為0· 8?2mm，長度為3?8mm，濾層高度為I. 0?I. 2m。
[0033] 所述活性炭吸附單元吸附去除殘余氧化劑和微量有機物，出水的各項水質(zhì)指標達 到國家《飲用水凈水水質(zhì)標準》（CJ94-2005)，可直接飲用。
[0034] 4)中央控制系統(tǒng)
[0035] 利用中央控制系統(tǒng)對組合系統(tǒng)各串聯(lián)處理單元的實現(xiàn)集成控制。組合系統(tǒng)中所有 水質(zhì)分析儀、流量計、TRO檢測儀及壓力表的監(jiān)測數(shù)據(jù)均在線反饋至中央控制系統(tǒng)。
[0036] 所述氣浮單元中，依據(jù)進水藻濃度與濁度，中央控制系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)相應的絮凝劑 與助凝劑的配比及投加量、回流比等參數(shù)，實現(xiàn)出水濁度降至3?5NTU以下、藻濃度降至 3000?10000cells/mL，除藻率為85%?95%。氣浮單元出水水量通過中央控制系統(tǒng)控制 第1出水閥和羥基自由基殺滅單元進水泵得以實現(xiàn)。
[0037] 羥基自由基（·0Η)殺滅單元中，依據(jù)進水藻濃度、濁度及處理量，中央控制系統(tǒng)調(diào) 控羥基自由基發(fā)生設(shè)備中氧活性粒子發(fā)生器、氣液混溶器、液液溶解器、殘余氣體消除器、 水泵、電磁閥等部件，實現(xiàn)總氧化劑TRO注入量的調(diào)控，保證TRO閾值濃度在0. 2?2mg/L。
[0038] 活性炭吸附單元中，吸附罐體的進出水壓力信號值、出水總氧化劑濃度以及水質(zhì) 參數(shù)連續(xù)反饋至中央控制系統(tǒng)。當進出水的壓力差大于〇. 〇5MPa、出水總氧化劑濃度以及水 質(zhì)參數(shù)達到警示線，中央控制系統(tǒng)將會自動控制活性炭吸附單元進行反沖洗，保證出水水 質(zhì)安全。
[0039] 所述中央控制系統(tǒng)，指示精度小于0. 1 %，控制反應時間小于0. Is。系統(tǒng)具有數(shù)字 顯示屏幕，可實時監(jiān)控系統(tǒng)運行狀況。所述系統(tǒng)具有完備的報警功能，可隨時檢查設(shè)備的運 轉(zhuǎn)情況。系統(tǒng)可隨時開關(guān)機，避免了設(shè)備由于無法立即停止而造成的損壞，并且實現(xiàn)了操作 及設(shè)備運行的簡單化，整個設(shè)備的運行更快捷。
[0040] 本發(fā)明所述組合系統(tǒng)處理能力為5?50噸/h。
[0041] 本發(fā)明由氣浮單元、羥基自由基（· OH)殺滅單元和活性炭吸附單元三部分串聯(lián) 組成。第一單元，氣浮工藝處理高藻水，出水濁度降至3?5NTU以下，藻濃度降至3000? lOOOOcells/mL以下，除藻率達到85%?95%。第二單元，利用大氣壓氣體電離手段放電電 離、離解O2生成高濃度的氧等離子體氣體。氧等離子體氣體通過射流器的高壓射流作用高 傳質(zhì)效率溶解于水中，而且通過一系列等離子體化學反應高效生成·〇Η，同時生成H 2O2及羥 基引發(fā)劑Η02_等。以·0Η為主的氧自由基基團，規(guī)?；焖贇绺咴逅械脑孱悺⒉≡⑸?物，氧化降解藻毒素等有機污染物、凈化水體，剩余·〇Η分解成0 2、Η20。第三單元，采用活性 炭吸附殘余氧化劑及微量有機物，進一步凈化水體。通過組合工藝第一、第二單元處理后， 出水水質(zhì)指標達到國家《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5479-2006);通過組合工藝第一、第二、 第三單元處理后，出水水質(zhì)的各項指標達到國家《飲用水凈水水質(zhì)標準》（CJ94-2005)，可直 接飲用。整個組合系統(tǒng)可實現(xiàn)分質(zhì)供水。
[0042] 本發(fā)明的技術(shù)效果和優(yōu)點是：①利用羥基自由基快速致死藻類的新技術(shù)途徑，建 立了高效、經(jīng)濟、安全的高藻水組合處理工藝。②通過氣浮單元及羥基自由基殺滅單元工藝 組合，出水水質(zhì)基本達到國家《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749-2006)，可作為非飲用生活用 水；通過氣浮單元、羥基殺滅單元及活性炭吸附單元工藝組合，出水水質(zhì)達到國家《生活飲 用水衛(wèi)生標準》（GB5749-2006)，可作為飲用水。③該組合系統(tǒng)可用于流域、湖泊、庫區(qū)等水 源水高藻爆發(fā)時的飲用水供給，也可以用于自然災害、突發(fā)事件以及城鎮(zhèn)、農(nóng)村的飲用水供 給。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0043] 圖1為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)組成示意圖。

【具體實施方式】
[0044] 以下實施例將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。
[0045] 參見圖1，本發(fā)明實施例設(shè)有氣浮單元1、羥基自由基（·0Η)殺滅單元2、活性炭吸 附單兀3和中央控制系統(tǒng)4。
[0046] 所述氣浮單元1的入水口外接高藻水源，氣浮單元1的出水口接羥基自由基 (· 0Η)殺滅單元2的入水口，羥基自由基（· 0Η)殺滅單元2的出水口接活性炭吸附單元3 的入水口，活性炭吸附單元3的出水口排放飲用水。
[0047] 所述氣浮單元1設(shè)有絮凝室1. 1、氣浮分離室1. 2、刮渣機1. 3、排渣槽1. 4、排泥管 1. 5、溶氣水泵1. 6、空壓機1. 7、氣浮溶氣罐1. 8、釋放器1. 9和攪拌器1. 10。
[0048] 所述氣浮單元1進水口通過進水水泵6. 1外接高藻水源；氣浮單元1底端出水口 與溶氣水泵1.6入口相連，溶氣水泵1.6出水口與氣浮溶氣罐1.8頂端入口相連；空壓機 1. 7的輸氣口與氣浮溶氣罐1. 8底端入口相連，氣浮溶氣罐1. 8底端出水口與釋放器1. 9相 連。
[0049] 所述進水水泵6. 1與高藻水源之間可設(shè)有第1電磁閥5. 1 ;所述進水水泵6. 1與 氣浮單元1入水口之間可依次設(shè)有第1水質(zhì)分析儀7. 1、第1流量計8. 1 ;所述氣浮單元1 底端出水口與溶氣水泵1. 6之間可依次設(shè)有第2電磁閥5. 2、第2流量計8. 2 ;所述空壓機 1. 7與氣浮溶氣罐1. 8之間設(shè)有第3電磁閥5. 3 ;氣浮單元1上端出水口與羥基自由基殺滅 單元進水泵6. 2入口之間設(shè)有第2水質(zhì)分析儀7. 2 ;所述第2水質(zhì)分析儀7. 2與羥基自由 基殺滅單元進水泵6. 2之間可設(shè)有第1出水閥9. 1。
[0050] 所述羥基自由基（·0Η)殺滅單元2設(shè)有第3水質(zhì)分析儀7. 3、過濾器2. 1、羥基自 由基發(fā)生設(shè)備2. 2、混溶罐2. 4。
[0051] 所述過濾器2. 1入水口與羥基自由基殺滅單元進水泵6.2出水口相連，過濾器2. 1 出水口分別與羥基自由基發(fā)生設(shè)備2. 2入水口及混溶罐2. 4入水口相連，羥基自由基發(fā)生 設(shè)備2. 2制備的羥基自由基溶液與經(jīng)過濾器2. 1輸送至主管路的待處理高藻水體在混溶罐 2. 4充分混合，同時殺滅藻體、氧化降解有機污染物等。
[0052] 所述羥基自由基殺滅單元進水泵6. 2與過濾器2. 1之間可設(shè)有第3流量計8. 3 ; 所述過濾器2. 1與羥基自由基發(fā)生設(shè)備2. 2之間可依次設(shè)有第4電磁閥5. 4、第4流量計 8. 4 ;所述羥基自由基發(fā)生設(shè)備2. 2與混溶罐2. 4之間可設(shè)有第ITRO檢測儀2. 3. 1 ;所述混 溶罐2. 4與活性炭吸附單元3入水口之間可依次設(shè)有第2TR0檢測儀2. 3. 2、第3水質(zhì)分析 儀7. 3、第2出水閥9. 2和第1壓力表3. L 1。
[0053] 所述活性炭吸附單元3設(shè)有總氧化劑TRO檢測儀2. 3. 3、活性炭吸附罐3. 2、第4 水質(zhì)分析儀7. 4 ;活性炭吸附罐3. 2的進口接混溶罐2. 4的出口，活性炭吸附罐3. 2的飲用 水出水口外接飲用水管網(wǎng)。
[0054] 所述活性炭吸附罐3. 2與飲用水出水口之間可依次設(shè)有第2壓力表3. 1. 2、第 3TR0檢測儀2. 3. 3、第4水質(zhì)分析儀7. 4和第3出水閥9. 3。
[0055] 經(jīng)羥基自由基殺滅單元2處理后的出水被輸送至活性炭吸附罐3. 2進行深度處 理。待處理水體自活性炭吸附罐3. 2上端重力流至下端，殘余氧化劑和微量有機物被活性 炭吸附?；钚蕴课焦?. 2出水輸送至飲用水管網(wǎng)。
[0056] 所述中央控制系統(tǒng)4對氣浮單元1、羥基自由基（·0Η)殺滅單元2、活性炭吸附單 元3實現(xiàn)集成控制；組合系統(tǒng)中所有水質(zhì)分析儀、流量計、TRO檢測儀及壓力表均與中央控 制系統(tǒng)4連接，監(jiān)測數(shù)據(jù)均在線反饋至中央控制系統(tǒng)；根據(jù)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，中央控制系統(tǒng)4 通過控制各閥門及泵實現(xiàn)運行參數(shù)的調(diào)節(jié)。
[0057] 所述中央控制系統(tǒng)4,指示精度小于0. 1 %，控制反應時間小于0. Is。系統(tǒng)具有數(shù) 字顯示屏幕，可實時監(jiān)控系統(tǒng)運行狀況。所述系統(tǒng)具有完備的報警功能，可隨時檢查設(shè)備的 運轉(zhuǎn)情況。系統(tǒng)可隨時開關(guān)機，避免了設(shè)備由于無法立即停止而造成的損壞，并且實現(xiàn)了操 作及設(shè)備運行的簡單化，整個設(shè)備的運行更快捷。
[0058] 本發(fā)明處理高藻水的過程如下：
[0059] 1)高藻水由進水水泵6. 1輸送至氣浮單元1，處理過程如下：a)第1水質(zhì)分析儀 7. 1在線監(jiān)測相應水質(zhì)參數(shù)（葉綠素及濁度等）；b)中央控制系統(tǒng)4根據(jù)水質(zhì)參數(shù)給出相應 的氣浮運行參數(shù)（絮凝劑投加量，絮凝劑與助凝劑的質(zhì)量比，回流比）；c)依據(jù)氣浮運行參 數(shù)，向絮凝室I. 1中投加一定配比的絮凝劑并使其充分混合反應，投加量為5?30mg/L ;d) 依據(jù)氣浮參數(shù)，調(diào)節(jié)氣浮溶氣罐I. 8的溶氣壓力為0. 3?0. 5MPa，通過第2電磁閥5. 2調(diào)節(jié) 回流比為30%?50%;整個氣浮處理過程中，高藻水進入絮凝室I. 1后，與絮凝劑充分混勻 形成大量絮凝體；絮凝體進入氣浮分離室1. 2時，被回流溶氣水中的大量微氣泡粘附，并隨 微氣泡上浮，從而實現(xiàn)固液分離；上浮的高藻絮凝體被刮渣機1. 3及時清理至排渣槽1. 4 ; 少量底泥經(jīng)排泥管1. 5排出；氣浮單元1出水由第1出水閥（即氣浮出水閥）9. 1排出。
[0060] 所述氣浮過程采用壓力溶氣氣浮工藝,水力停留時間為10?20min，表面水力負 荷為4?15m3Am2 *h);管路中的設(shè)備可用法蘭及碳鋼管等連接；根據(jù)在線水質(zhì)分析儀提供 的原水濁度和葉綠素濃度，調(diào)節(jié)絮凝劑投加量為5?30mg/L，助凝劑與絮凝劑的質(zhì)量比為 I : 100?1 : 10,回流比為30%?50%，實現(xiàn)水力停留時間為10?20min，表面水力負 荷為4?15m3Am 2 *h);其中，絮凝劑可為鋁鹽類或鐵鹽類化合物，如聚合氯化鋁、聚合硫酸 鋁、聚合氯化鋁鐵或聚合雙酸鋁鐵，助凝劑為聚丙烯酰胺。
[0061] 2)氣浮單元1出水經(jīng)第1出水閥（即氣浮出水閥）9. 1排出，由羥基自由基殺滅單 元進水泵6. 2輸送進入羥基自由基殺滅單元2,其殺滅過程如下：a)中央控制系統(tǒng)4根據(jù)進 水葉綠素濃度確定總氧化劑濃度；b)羥基自由基發(fā)生設(shè)備2. 2制備羥基自由基溶液，制備 過程為：〇2在羥基自由基發(fā)生設(shè)備2. 2中經(jīng)被電離、離解生成大量的氧等離子體氣體，通過 射流器的高壓水射流方法高傳質(zhì)效率混溶于水中，經(jīng)一系列等離子體化學反應，規(guī)模高效 地生成·〇Η溶液；c)羥基自由基發(fā)生設(shè)備2. 2制備的高濃度羥基自由基溶液被輸送至混溶 罐2. 4,與主管路中的待處理水體進一步混溶，同時規(guī)?；焖贇缢性孱?、病原微生物， 氧化降解藻毒素等有機污染物，凈化水體。
[0062] 所述羥基自由基發(fā)生設(shè)備制備羥基自由基溶液過程中，大氣壓強電離放電將02 電離、離解成氧等離子體氣體，其濃度達到80?300mg/L，通過高壓射流氣液混溶注入到水 中生成以· OH為主的氧自由基溶液，其總氧化劑濃度TRO為1?30mg/L，高壓射流混溶生 成· OH時間僅為〇. Ims?ls，氧等離子體氣體混溶于水中的傳質(zhì)效率大于95%。
[0063] 所述羥基自由基快速處理高藻水的過程中，羥基自由基總氧化劑溶液制備用水占 總水量的1/4?1/20,總氧化劑濃度由第ITRO檢測儀2. 3. 1和第2TR0檢測儀2. 3. 2檢測。 羥基自由基（· 0H)殺滅單元2的出水水質(zhì)由第3水質(zhì)分析儀7. 3在線監(jiān)測。
[0064] 所述羥基自由基（·0Η)殺滅單元2的過濾器2. 1出水濁度降至1NTU?！?Η溶液被 注入到主管路中的混溶罐內(nèi)進一步混勻，同時規(guī)?；焖贇缢性孱?、病原微生物,氧化 降解藻毒素等有機污染物，并凈化水體?！?OH殺滅藻類的TRO閾值濃度在0. 2?2mg/L，生 化反應速率常數(shù)為IO7?l〇lclL/mol · s，殺滅時間為0. Ims?6s，出水藻濃度為IOOcells/ mL以下。經(jīng)氣浮單元1與羥基自由基（·0Η)殺滅單元2組合處理后的出水，水質(zhì)指標達到 國家《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749-2006)。
[0065] 3)羥基自由基（· 0Η)殺滅單元2出水經(jīng)第2出水閥9. 2排出，送至活性炭吸附 單元3 ;活性炭吸附該單元3采用壓力式吸附方式運行工作，工作壓力為0. 5MPa。吸附罐 的進水口的第1壓力表3. L 1和出水口的第2壓力表3. L 2實時反饋壓力參數(shù)至中央控制 系統(tǒng)4。當兩者壓力差>0. 05MPa時，系統(tǒng)將自動控制進行反沖洗，反沖洗強度為5?IOL/ (s · m)。
[0066] 所述活性炭吸附罐3. 2的尺寸為：Φ 1600mmX 4000mm，以顆?；钚曰钚蕴孔魈畛?濾料，填料粒徑為〇· 8?2mm，長度為3?8mm，濾層高度為I. 0?I. 2m。
[0067] 所述活性炭吸附單元3吸附去除殘余氧化劑和微量有機物，出水的各項水質(zhì)指標 達到國家《飲用水凈水水質(zhì)標準》（CJ94-2005)，可直接飲用。
[0068] 4)中央控制系統(tǒng)
[0069] 利用中央控制系統(tǒng)4對組合系統(tǒng)各串聯(lián)處理單兀的實現(xiàn)集成控制。組合系統(tǒng)中所 有水質(zhì)分析儀、流量計、TRO檢測儀及壓力表的監(jiān)測數(shù)據(jù)均在線反饋至中央控制系統(tǒng)。
[0070] 所述氣浮單元1中，依據(jù)進水藻濃度與濁度，中央控制系統(tǒng)4自動調(diào)節(jié)相應的絮凝 劑與助凝劑的配比及投加量、回流比等參數(shù)，實現(xiàn)出水濁度降至3?5NTU以下、藻濃度降至 3000?10000cells/mL，除藻率為85%?95%。氣浮單元1出水水量通過中央控制系統(tǒng)4 控制第1出水閥9. 1和羥基自由基殺滅單元進水泵6. 2得以實現(xiàn)。
[0071] 羥基自由基（·〇Η)殺滅單元2中，依據(jù)進水藻濃度、濁度及處理量，中央控制系統(tǒng) 4調(diào)控羥基自由基發(fā)生設(shè)備2. 2中氧活性粒子發(fā)生器、氣液混溶器、液液溶解器、殘余氣體 消除器、水泵、電磁閥等部件，實現(xiàn)總氧化劑TRO注入量的調(diào)控，保證TRO閾值濃度在0. 2? 2mg/L〇
[0072] 活性炭吸附單元3中，吸附罐體的進出水壓力信號值、出水總氧化劑濃度以及水 質(zhì)參數(shù)連續(xù)反饋至中央控制系統(tǒng)4。當進出水的壓力差大于0.05MPa、出水總氧化劑濃度以 及水質(zhì)參數(shù)達到警示線，中央控制系統(tǒng)4將會自動控制活性炭吸附單元3進行反沖洗，保證 出水水質(zhì)安全。
[0073] 所述中央控制系統(tǒng)4,指示精度小于0. 1 %，控制反應時間小于0. Is。系統(tǒng)具有數(shù) 字顯示屏幕，可實時監(jiān)控系統(tǒng)運行狀況。所述系統(tǒng)具有完備的報警功能，可隨時檢查設(shè)備的 運轉(zhuǎn)情況。系統(tǒng)可隨時開關(guān)機，避免了設(shè)備由于無法立即停止而造成的損壞，并且實現(xiàn)了操 作及設(shè)備運行的簡單化，整個設(shè)備的運行更快捷。
[0074] 本發(fā)明所述組合系統(tǒng)處理能力為5?50噸/h。
[0075] 高藻水的強氧化處理組合系統(tǒng)通過以下途徑實現(xiàn)。高藻水依次通過氣浮單元1、 羥基自由基殺滅單元2和活性炭吸附單元3進行處理，出水可達到飲用水標準。通過氣浮 單元1處理，出水濁度降至3?5NTU以下，藻濃度降至3000?10000cells/mL以下，除 藻率達到85 %?95 %。羥基自由基殺滅單元2中，氣浮單元1出水經(jīng)機械過濾，濁度降至 1NTU。羥基自由基發(fā)生設(shè)備2. 2制備的總氧化劑溶液，注入到主管路中規(guī)模化快速殺滅高 藻水中的藻類、病原微生物，氧化降解藻毒素等有機污染物、凈化水體，剩余· OH分解成02、 H20。經(jīng)第一單元與第二單元的組合工藝，出水水質(zhì)基本指標達到國家《生活飲用水衛(wèi)生標 準》（GB5749-2006)，可作為非飲用生活用水。活性炭吸附單元3吸附去除殘余氧化劑及微 量有機物等，處理后水質(zhì)的各項指標達到國家《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749-2006)，可作 為飲用水。三個處理單元的組合運行均由中央控制系統(tǒng)4自動化控制。
[0076] L氣浮單元處理高藻水
[0077] 高藻水由進水水泵6. 1輸送至氣浮單元1，處理過程如下。a)水質(zhì)分析儀7. 1在 線監(jiān)測相應水質(zhì)參數(shù)（葉綠素及濁度等）；b)中央控制系統(tǒng)4根據(jù)水質(zhì)參數(shù)確定氣浮工藝 運行參數(shù)（絮凝劑投加量，絮凝劑與助凝劑的質(zhì)量比，回流比）；c)依據(jù)氣浮運行參數(shù)，向絮 凝室I. 1中投加一定配比的絮凝劑并使其充分混合反應，投加量為5?30mg/L。d)依據(jù)氣 浮參數(shù)，調(diào)節(jié)氣浮溶氣罐1. 8的溶氣壓力為0. 3?0. 5Mpa，通過電磁閥5. 2調(diào)節(jié)回流比為 30%?50%。整個氣浮處理過程中，高藻水進入絮凝室I. 1后，與絮凝劑充分混勻形成大量 絮凝體。絮凝體進入氣浮分離室1. 2時，被回流溶氣水中的大量微氣泡粘附，并隨微氣泡上 浮，從而實現(xiàn)固液分離。上浮的高藻絮凝體被刮渣機1. 3及時清理至排渣槽1. 4。少量底泥 經(jīng)排泥管1. 5排出。氣浮單元1出水由氣浮出水閥9. 1排出。
[0078] 2.羥基自由基（· 0H)快速殺滅高藻、病原微生物
[0079] 氣浮單元1出水經(jīng)氣浮單元出水閥9. 1排出，由羥基自由基殺滅單元進水泵6. 2 輸送進入羥基自由基殺滅單元2,其殺滅過程如下。a)中央控制系統(tǒng)4根據(jù)進水葉綠素濃度 確定總氧化劑濃度；b)羥基自由基發(fā)生設(shè)備2. 2制備羥基自由基溶液，制備過程為：02在 羥基自由基發(fā)生設(shè)備2. 2中經(jīng)被電離、離解生成大量的氧等離子體，通過射流器的高壓水 射流方法高傳質(zhì)效率的混溶于水中，經(jīng)一系列等離子體化學反應，規(guī)模高效地生成· OH溶 液；c)羥基自由基發(fā)生設(shè)備2. 2制備的高濃度羥基自由基溶液被輸送至混溶罐2. 4,與主管 路中的待處理水體進一步混溶，同時規(guī)模化快速殺滅水中藻類、病原微生物，氧化降解藻毒 素等有機污染物，凈化水體。
[0080] 3.活性炭吸附罐深度處理
[0081] 經(jīng)羥基自由基殺滅單元2處理后的出水被輸送至活性炭吸附罐3. 2進行深度處 理。待處理水體自活性炭吸附罐3. 2上端重力流至下端，殘余氧化劑和微量有機物被活性 炭吸附?；钚蕴课焦?. 2出水輸送至飲用水管網(wǎng)。
[0082] 實施例1 :組合系統(tǒng)處理低濁高藻水
[0083] 按照本發(fā)明所述的方法及系統(tǒng)，研制出20噸/h的組合系統(tǒng)裝置。待處理水體的 濁度為15. 7NTU，藻濃度為20 X 104cells/mL，屬于低濁高藻水體。氣浮單元處理工藝參數(shù)如 下：絮凝劑聚合氯化鋁投加量為12mg/L，助凝劑聚丙烯酰胺投加量為0. 2mg/L，溶氣壓力為 0. 3?0. 5MPa，回流比為30%?50%。氣浮工藝運行過程中，水力停留時間為10?20min， 表面水力負荷為4?15mV(m 2 · h)。羥基自由基快速殺滅處理單元中，主管路中TRO濃度 為0.4mg/L?；钚蕴课絾卧钚蕴课焦薰ぷ鲏毫?.5MPa。組合系統(tǒng)處理各級單元的 出水效果如表1?表3所示。氣浮單元出水濁度〈3NTU，藻濃度為lOOOOcells/mL。羥基自 由基殺滅處理單元的出水的藻濃度僅為28cell S/mL，細菌未檢出?；钚蕴课絾卧鏊?水質(zhì)達到《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749-2006)的要求。
[0084] 表1各單元的藻類殺滅效果

【權(quán)利要求】
1. 一種羥基自由基強氧化處理高藻水的組合系統(tǒng)，其特征在于設(shè)有氣浮單元、羥基自 由基（?OH)殺滅單元、活性炭吸附單元和中央控制系統(tǒng)； 所述氣浮單元的入水口外接高藻水源，氣浮單元的出水口接羥基自由基（?〇!!)殺滅單 元的入水口，羥基自由基（?0H)殺滅單元的出水口接活性炭吸附單元的入水口，活性炭吸 附單元的出水口排放飲用水； 所述氣浮單元設(shè)有絮凝室、氣浮分離室、刮渣機、排渣槽、排泥管、溶氣水泵、空壓機、氣 浮溶氣罐、釋放器和攪拌器；所述氣浮單元進水口通過進水水泵外接高藻水源；氣浮單元 底端出水口與溶氣水泵入口相連，溶氣水泵出水口與氣浮溶氣罐頂端入口相連；空壓機的 輸氣口與氣浮溶氣罐底端入口相連，氣浮溶氣罐底端出水口與釋放器相連； 所述羥基自由基（?〇!!)殺滅單元設(shè)有第3水質(zhì)分析儀、過濾器、羥基自由基發(fā)生設(shè)備、 混溶罐；所述過濾器入水口與羥基自由基殺滅單元進水泵出水口相連，過濾器出水口分別 與羥基自由基發(fā)生設(shè)備入水口及混溶罐入水口相連，羥基自由基發(fā)生設(shè)備制備的羥基自由 基溶液與經(jīng)過濾器輸送至主管路的待處理高藻水體在混溶罐充分混合，同時殺滅藻體、氧 化降解有機污染物； 所述活性炭吸附單元設(shè)有總氧化劑TRO檢測儀、活性炭吸附罐、第4水質(zhì)分析儀；活性 炭吸附罐的進口接混溶罐的出口，活性炭吸附罐的飲用水出水口外接飲用水管網(wǎng)； 所述中央控制系統(tǒng)分別與所有水質(zhì)分析儀、流量計、TRO檢測儀及壓力表電連接。
2. 如權(quán)利要求1所述一種羥基自由基強氧化處理高藻水的組合系統(tǒng)，其特征在于所述 進水水泵與高藻水源之間設(shè)有第1電磁閥；所述進水水泵與氣浮單元入水口之間依次設(shè)有 第1水質(zhì)分析儀、第1流量計；所述氣浮單元底端出水口與溶氣水泵之間依次設(shè)有第2電磁 閥、第2流量計；所述空壓機與氣浮溶氣罐之間設(shè)有第3電磁閥；氣浮單元上端出水口與羥 基自由基殺滅單元進水泵入口之間設(shè)有第2水質(zhì)分析儀；所述第2水質(zhì)分析儀與羥基自由 基殺滅單元進水泵之間設(shè)有第1出水閥。
3. 如權(quán)利要求1所述一種羥基自由基強氧化處理高藻水的組合系統(tǒng)，其特征在于所述 羥基自由基殺滅單元進水泵與過濾器之間設(shè)有第3流量計；所述過濾器與羥基自由基發(fā)生 設(shè)備之間依次設(shè)有第4電磁閥、第4流量計；所述羥基自由基發(fā)生設(shè)備與混溶罐之間設(shè)有第 ITRO檢測儀；所述混溶罐與活性炭吸附單元入水口之間依次設(shè)有第2TR0檢測儀、第3水質(zhì) 分析儀、第2出水閥和第1壓力表。
4. 如權(quán)利要求1所述一種羥基自由基強氧化處理高藻水的組合系統(tǒng)，其特征在于所述 活性炭吸附罐與飲用水出水口之間依次設(shè)有第2壓力表、第3TR0檢測儀、第4水質(zhì)分析儀 和第3出水閥。
5. 如權(quán)利要求1所述一種羥基自由基強氧化處理高藻水的組合系統(tǒng)，其特征在于所述 中央控制系統(tǒng)對氣浮單元、羥基自由基（?〇!!)殺滅單元、活性炭吸附單元實現(xiàn)集成控制；組 合系統(tǒng)中所有水質(zhì)分析儀、流量計、TRO檢測儀及壓力表均與中央控制系統(tǒng)連接，監(jiān)測數(shù)據(jù) 均在線反饋至中央控制系統(tǒng)；根據(jù)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，中央控制系統(tǒng)通過控制各閥門及泵實現(xiàn) 運行參數(shù)的調(diào)節(jié)。
【文檔編號】C02F9/04GK104310663SQ201410649698
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】白敏冬, 陳錚, 洪偉辰, 張均東, 滿化林, 張芝濤 申請人:廈門大學