原生態水處理工藝及其處理系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種原生態水處理工藝及其處理系統，其工藝的具體步驟為：第一步：由源水提升裝置河流、湖泊的源水引入預過濾裝置；第二步：由液氧罐、換熱器及臭氧發生器制造臭氧并將臭氧送入預臭氧化處理裝置；第三步：相溶的臭氧與源水通過文丘里管接觸后進入前置臭氧反應器組進行強氧化反應；第四步：臭氧在強氧化反應后與源水通過管道進入脫氣室組，未脫氣完畢的臭氧形成微臭氧并與源水流入地下中間脫氣水池；第五步：帶有微臭氧的源水通過三級提升泵提升進入超濾膜內部并進行微泡反應，源水直接進入超濾膜膜體內部過濾并連續超濾出水。本發明占地僅是現有國外水處理工藝40％，投資僅是國內現有水處理工藝95％，運行費用與國內現有技術相比可節約62％。
【專利說明】
原生態水處理工藝及其處理系統
技術領域
[0001] 本發明涉及水處理工藝設備領域，尤其涉及原生態水處理工藝及其處理系統。
【背景技術】
[0002] 目前，國內外現用常規供水處理系統由混凝設備、加藥PAC設備、沉淀設備、絮凝設 備、加藥PAM設備、澄清設備、水提升栗、機械過濾設備、反沖洗設備、精密過濾設備、加化藥 藥劑設備、超濾設備、消毒設備、污泥提升栗、污泥濃縮設備、加藥PAM絮凝、污泥脫水設備、 污泥輸送設備等多種設備構成，其制水的工藝流程為取水栗投混凝劑、加氯后混凝、沉淀、 過濾（后加氯消毒）、清水池、送水栗房、城市管網，上述供水處理工藝及設備在水處理過程 中需要添加多種水處理藥劑，并且在水處理過程中會產生污泥，其需要污泥脫水系統裝備 進行污泥處理，因此水處理系統的占地面積大，運行費用高，工程總投資大。另外由于上述 水處理過程中添加多種水處理藥劑，因此用戶所得自來水均為投加各類水處理藥劑的處理 用水。

【發明內容】

[0003] 本
【申請人】針對上述現有問題，進行了研究改進，提供原生態水處理工藝及其處理 系統，該處理系統在運行過程中不需要添加任何水處理藥劑，而且無污泥產生，不需要額外 增加污泥脫水系統裝備。
[0004] 本發明所采用的技術方案如下：
[0005] 原生態水處理工藝及其處理系統，包括變壓器、電氣控制室、液氧罐、換熱器、冷卻 器，所述液氧罐、換熱器、冷卻器串聯后通過第一管路與互為串聯的多個臭氧發生器連接， 各互為串聯的多個臭氧發生器通過第二管路與預臭氧化處理裝置連接，使制備的臭氧運輸 至預臭氧化處理裝置內；還包括用于提取河流、湖泊源水的源水提升裝置，所述源水提升裝 置通過一級提升栗將源水輸送至預過濾裝置，所述預過濾裝置通過引水罐、增壓栗、第三管 路、二級提升栗將水輸送至預臭氧化處理裝置，所述預臭氧化處理裝置用于將水與臭氧相 溶;所述預臭氧化處理裝置通過文丘里管連接前置臭氧反應器組，所述前置臭氧反應器組 與脫氣室組、地下中間脫氣中間水池連接并通過三級提升栗將脫氣后源水輸送至超濾膜， 所述超濾膜通過管路與地下清水池連接，所述地下清水池通過超濾出水管及四級提升栗將 水排出至用戶使用。
[0006] 其進一步技術方案在于：
[0007] 還包括互為串聯的空氣壓縮機及壓縮空氣罐，所述空氣壓縮機、壓縮空氣罐通過 第四管路與反沖洗水栗連接并通過反洗進水管連接超濾膜；
[0008] 還包括用于去除水中色度、氣味及有機污染物的后置臭氧反應器，后置臭氧反應 器與第二管路連接，所述后置臭氧反應器還通過第五管路與接觸池連接；
[0009] 所述臭氧發生器為板式臭氧發生器;所述超濾膜為耐強氧化超濾膜；
[0010] 所述超濾膜還通過第六管路與化學清洗裝置連接，所述化學清洗裝置用于進一步 清洗超濾膜內部污染物，清洗時間間隔為12-18個月，所述污染物通過反洗出水管排出；
[0011] 所述預過濾裝置包括預格網過濾裝置及預沉淀裝置，所述預格網過濾裝置用于實 現河流、湖泊源水中的固體及液體分離，并通過反沖洗實現源水內顆粒物的去除;所述預沉 淀裝置用于處理因雨水季節帶來的高濁度沉積物；
[0012] 若源水濁度大于150mg/l時設置預沉淀裝置，所述預沉淀裝置與源水提升裝置連 接；
[0013] 一種利用原生態水處理系統進行水處理的水處理工藝，包括以下步驟：
[0014] 第一步：由源水提升裝置通過一級提升栗將河流、湖泊的源水引入預過濾裝置；
[0015] 第二步：由液氧罐、換熱器及臭氧發生器制造臭氧并通過二級提升栗將臭氧送入 預臭氧化處理裝置，利用預臭氧化處理裝置使臭氧與源水相溶。
[0016] 第三步：相溶的臭氧與源水通過文丘里管接觸后進入前置臭氧反應器組，臭氧在 前置臭氧反應器組內進行強氧化反應；
[0017] 第四步:臭氧在強氧化反應后與源水通過管道進入脫氣室組，對臭氧中不溶解源 水的氣體進行脫氣形成氧氣，未脫氣完畢的臭氧形成微臭氧并與源水流入地下中間脫氣水 池；
[0018] 第五步：帶有微臭氧的源水通過三級提升栗提升進入超濾膜內部并進行微泡反 應，源水直接進入超濾膜膜體內部過濾并連續超濾出水；
[0019] 所述強氧化反應用于處理源水中有機污染物、無機污染物及重金屬，流出預臭氧 化處理裝置的帶有臭氧的源水包含易溶解或小于300微米的污染物；
[0020] 所述第五步中源水連續超濾出水包含多種后處理出水模式，所述后處理出水模式 包括正常出水、活性炭過濾出水及后臭氧出水；
[0021 ]在所述微泡反應中，通過三級提升栗提升的源水中的氣泡向超濾膜膜體行進過程 中體積呈逐漸遞減，在超濾膜膜體外表面連續爆炸，使附著于超濾膜膜體表面的污染物沉 落至超濾膜底部；
[0022] 所述后臭氧出水時，由后置臭氧反應器通過第五管路與接觸池連接并將臭氧與超 濾出水接觸反應；
[0023] 超濾膜反沖洗由空氣壓縮機、壓縮空氣罐及反沖洗水栗提取地下清水池清水并通 過反洗進水管向超濾膜輸送汽水混合水進行每組超濾膜的階梯式反洗，反沖洗后的水通過 反洗出水管排出。
[0024]本發明的有益效果如下：
[0025] (1)預過濾裝置的布置可以實現水中雜質的固液分離，其可以有效去除水中的濁 度、濕度、異味、大腸桿菌、微量有機物、CODmn、藻類、及消除病原體和病毒、除鐵、猛、氧化氰 及農藥暫留物等水中污染物。
[0026] (2)本發明采用臭氧強氧化產生微小氣泡，利用微泡反應實現對超濾膜膜體的反 復碰撞，由此使附著于超濾膜膜體表面的污染物掉落并排出，其不僅實現了對超濾膜膜體 的自動清洗，防止其粘污，其不需要添加任何藥劑，也避免增設污泥脫水系統裝備。
[0027] (3)本發明占地僅是現有國外水處理工藝40%，投資僅是國內現有水處理工藝 95%，運行費用與國內現有技術相比可節約62%，智能化運行僅需一個人值班，也可直接通 過互聯網控制。有效去除水中的濁度、濕度、異味、大腸桿菌、微量有機物、鐵、猛、氧化氰及 農藥暫留物等水中污染物。保留人體所需的Mg、Ca等礦物質，PH值達到中性，處理后水質所 有指標優于國際及我國生活飲用水標準。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發明的結構示意圖。
[0029] 圖2為本發明中微泡與超濾膜接觸的過程示意圖。
[0030] 其中：1、變壓器;2、空氣壓縮機;3、壓縮空氣罐;4、液氧罐;5、換熱器;6、地下中間 脫氣水池;7、冷卻器;8、臭氧發生器;9、三級提升栗；10、電氣控制室；11、反沖洗水栗；12、接 觸池；13、后置臭氧反應器；14、超濾膜；15、超濾出水管。16、源水提升裝置；1601、一級提升 栗；17、預過濾裝置；171、引水罐；18、增壓栗；19、預臭氧化處理裝置；1901、二級提升栗； 1902、文丘里管；20、前置臭氧反應器組；21、脫氣室組；2201、第一管路；2202、第二管路； 2203、第三管路；2204、第四管路；2205、反洗進水管；2206、第五管路；2207、反洗出水管； 2208、第六管路;23、預沉淀裝置;24、化學清洗裝置;25、地下清水池;26、四級提升栗；
【具體實施方式】
[0031] 下面結合附圖，說明本發明的【具體實施方式】。
[0032] 如圖1所示，原生態水處理工藝及其處理系統包括變壓器1、電氣控制室10、液氧罐 4、換熱器5、冷卻器7,液氧罐4、換熱器5、冷卻器7串聯后通過第一管路2201與互為串聯的多 個臭氧發生器8連接，各互為串聯的多個臭氧發生器8通過第二管路2202與預臭氧化處理裝 置19連接，使制備的臭氧運輸至預臭氧化處理裝置19內。如圖1所示，本發明還包括用于提 取河流、湖泊源水的源水提升裝置16,源水提升裝置16通過一級提升栗1601將源水輸送至 預過濾裝置17,預過濾裝置17包括預格網過濾裝置及預沉淀裝置，預格網過濾裝置用于實 現河流、湖泊源水中的固體及液體分離，并通過反沖洗實現源水內顆粒物的去除;預沉淀裝 置23用于處理因雨水季節帶來的高濁度沉積物，預沉淀裝置用于處理因雨水季節帶來的高 濁度沉積物，若源水濁度大于150mg/l時設置預沉淀裝置23,預沉淀裝置23與源水提升裝置 16連接。上述預過濾裝置17可以有效去除水中的濁度、濕度、異味、大腸桿菌、微量有機物、 CODmn、藻類、及消除病原體和病毒、除鐵、猛、氧化氰及農藥暫留物等水中污染物。保留人體 所需的Mg、Ca等礦物質，PH值達到中性，處理后水質所有指標多優于國家生活飲用水標準。 如圖1所示，預過濾裝置17通過引水罐171、增壓栗18、第三管路2203、二級提升栗1901將水 輸送至預臭氧化處理裝置19,預臭氧化處理裝置19用于將水與臭氧相溶;預臭氧化處理裝 置19通過文丘里管1902連接前置臭氧反應器組20,前置臭氧反應器組20與脫氣室組21、地 下中間脫氣水池6連接并通過三級提升栗9將脫氣后源水輸送至超濾膜14,超濾膜14通過超 濾出水管15與地下清水池25連接，地下清水池25通過管路及四級提升栗26將水排出至用戶 使用。如圖1所示，本發明還包括互為串聯的空氣壓縮機2及壓縮空氣罐3,空氣壓縮機2、壓 縮空氣罐3通過第四管路2204與反沖洗水栗11連接并通過反洗進水管2205連接超濾膜14， 超濾膜14為耐強氧化超濾膜。如圖1所示，本發明還包括用于去除水中色度、氣味及有機污 染物的后置臭氧反應器13,臭氧發生器8為板式臭氧發生器。后置臭氧反應器13與第二管路 2202連接，后置臭氧反應器13還通過第五管路2206與接觸池12連接，如圖1所示，超濾膜14 還通過第六管路2208與化學清洗裝置24連接，化學清洗裝置24用于進一步清洗超濾膜內部 污染物，清洗時間間隔為12-18個月，污染物通過反洗出水管2207排出，如圖1所示，上述超 濾膜14、預過濾裝置17也與反洗出水管2207連接。
[0033] 如圖1、圖2所示，利用上述原生態水處理系統進行水處理的水處理工藝，包括以下 步驟：
[0034] 第一步：由源水提升裝置16通過一級提升栗1601將河流、湖泊的源水引入預過濾 裝置17進行預過濾。預過濾裝置17包括預格網過濾裝置及預沉淀裝置23,預格網過濾裝置 用于實現河流、湖泊源水中的固體及液體分離，并通過反沖洗實現源水內顆粒物的去除;預 沉淀裝置23用于處理因雨水季節帶來的高濁度沉積物，預沉淀裝置23用于處理因雨水季節 帶來的高濁度沉積物，若源水濁度大于150mg/l時設置預沉淀裝置23,預沉淀裝置23與源水 提升裝置16連接。上述預過濾裝置17可以有效去除水中的濁度、濕度、異味、大腸桿菌、微量 有機物、CODmn、藻類、及消除病原體和病毒、除鐵、猛、氧化氰及農藥暫留物等水中污染物。 保留人體所需的Mg、Ca等礦物質，PH值達到中性，處理后水質所有指標多優于國家生活飲用 水標準。預過濾裝置17通過引水罐171、增壓栗18、第三管路2203、二級提升栗1901將水輸送 至預臭氧化處理裝置19,利用引水栗171內有水的條件，將增壓栗18提前灌滿水，保證了增 壓栗18的及時啟動。
[0035]第二步：由液氧罐4、換熱器5及臭氧發生器8制造臭氧，臭氧通過第二管路2202、二 級提升栗1901將臭氧送入預臭氧化處理裝置19,利用預臭氧化處理裝置19使臭氧與源水相 溶。臭氧制備是由臭氧發生器8與液氧罐4、換熱器5組成，同時也可以通過空氣由臭氧發生 器8直接制備臭氧。
[0036]第三步:臭氧在前置臭氧反應器組20內進行強氧化反應;強氧化反應用于處理源 水中有機污染物、無機污染物及重金屬，上述流出預臭氧化處理裝置19的帶有臭氧的源水 包含易溶解或小于300微米的污染物。
[0037]第四步:臭氧在強氧化反應后與源水通過管道進入脫氣室組21，利用脫氣室組21 對臭氧中不溶解源水的氣體進行脫氣形成氧氣，未脫氣完畢的臭氧形成微臭氧并與源水流 入地下中間脫氣水池6。
[0038]第五步：帶有微臭氧的源水通過三級提升栗9提升進入超濾膜14內部并進行微泡 反應，源水直接進入超濾膜14膜體內部過濾并連續超濾出水。在上述微泡反應中，如圖2所 示，通過三級提升栗9提升的源水中的氣泡向超濾膜14膜體行進過程中體積呈逐漸遞減，在 超濾膜14膜體外表面連續爆炸，使附著于超濾膜14膜體表面的污染物沉落至超濾膜底部并 排出。上述源水連續超濾出水包含多種后處理出水模式，后處理出水模式包括正常出水、活 性炭過濾出水及后臭氧出水。在后臭氧出水時，由后置臭氧反應器13通過第五管路2206與 接觸池12連接并將臭氧與超濾出水接觸反應。如圖1所示，后處理出水流入地下清水池25， 通過四級提升栗26提升并排出供用戶使用，在排出前適當加氯進行消毒。源水污染物超過 本發明系統設備處理能力20%時進行活性炭出水，源水污染物超過本發明系統設備處理能 力10%時采用后臭氧出水。
[0039] 在本發明工藝中若需要反沖超濾膜14時，超濾膜的反沖洗由空氣壓縮機2、壓縮空 氣罐3及反沖洗水栗11提取地下清水池清水25并通過反洗進水管2205向超濾膜14輸送汽水 混合水進行每組超濾膜14的階梯式反洗，反沖洗后的水通過反洗出水管2207排出。
[0040] 在本發明中整個處理水工藝過程中不需要添加任何藥劑，而且無污泥產生，不需 要污泥脫水系統裝備，超濾膜14運行中臭氧微泡連續自動清洗防止膜粘污，結合汽水反清 洗達到膜不結垢，反沖洗排水達到直接排放標準，出水達到原生態健康水標準，占地僅是現 有國外水處理工藝30-40%，投資僅是國內自來水項目工藝85-95 %，運行費用僅是國內自 來水項目工藝30%，本發明系統可以通過電氣控制室全程自動化操控，僅需要一人即可實 現對全套設備的操作，其中每噸水耗氧成本0.26元/噸水，每噸水耗電成本0.11元/噸水，每 噸水耗人工費0.01元/噸水。
[0041 ]本發明的出水標準前后對比表如圖下所示：
[0044]以上描述是對本發明的解釋，不是對發明的限定，本發明所限定的范圍參見權利 要求，在不違背本發明的基本結構的情況下，本發明可以作任何形式的修改。
【主權項】
1. 原生態水處理系統，其特征在于:包括變壓器（1)、電氣控制室（10)、液氧罐(4)、換熱 器(5)、冷卻器(7)，所述液氧罐(4)、換熱器(5)、冷卻器(7)串聯后通過第一管路(2201)與互 為串聯的多個臭氧發生器(8)連接，各互為串聯的多個臭氧發生器(8)通過第二管路(2202) 與預臭氧化處理裝置（19)連接，使制備的臭氧運輸至預臭氧化處理裝置（19)內；還包括用 于提取河流、湖泊源水的源水提升裝置（16)，所述源水提升裝置（16)通過一級提升栗 (1601)將源水輸送至預過濾裝置（17)，所述預過濾裝置（17)通過引水罐（171)、增壓栗 (18)、第三管路(2203)、二級提升栗（1901)將水輸送至預臭氧化處理裝置（19)，所述預臭氧 化處理裝置（19)用于將水與臭氧相溶;所述預臭氧化處理裝置（19)通過文丘里管（1902)連 接前置臭氧反應器組(20 )，所述前置臭氧反應器組(20)與脫氣室組（21 )、地下中間脫氣中 間水池(6)連接并通過三級提升栗(9)將脫氣后源水輸送至超濾膜（14)，所述超濾膜（14)通 過管路與地下清水池(25)連接，所述地下清水池(25)通過超濾出水管及四級提升栗(26)將 水排出至用戶使用。2. 如權利要求1所述的原生態水處理系統，其特征在于:還包括互為串聯的空氣壓縮機 (2)及壓縮空氣罐(3)，所述空氣壓縮機(2)、壓縮空氣罐(3)通過第四管路(2204)與反沖洗 水栗(11)連接并通過反洗進水管(2205)連接超濾膜(14)。3. 如權利要求1所述的原生態水處理處理系統，其特征在于：還包括用于去除水中色 度、氣味及有機污染物的后置臭氧反應器（13)，后置臭氧反應器（13)與第二管路(2202)連 接，所述后置臭氧反應器(13)還通過第五管路(2206)與接觸池（12)連接。4. 如權利要求1所述的原生態水處理系統，其特征在于:所述臭氧發生器為板式臭氧發 生器;所述超濾膜為耐強氧化超濾膜。5. 如權利要求1所述的原生態水處理處理系統，其特征在于:所述超濾膜（14)還通過第 六管路(2208)與化學清洗裝置(24)連接，所述化學清洗裝置(24)用于進一步清洗超濾膜內 部污染物，清洗時間間隔為12-18個月，所述污染物通過反洗出水管(2207)排出。6. 如權利要求1所述的原生態水處理處理系統，其特征在于:所述預過濾裝置（17)包括 預格網過濾裝置及預沉淀裝置，所述預格網過濾裝置用于實現河流、湖泊源水中的固體及 液體分離，并通過反沖洗實現源水內顆粒物的去除;所述預沉淀裝置用于處理因雨水季節 帶來的高濁度沉積物。7. 如權利要求1所述的原生態水處理處理系統，其特征在于:若源水濁度大于150mg/l 時設置預沉淀裝置(23)，所述預沉淀裝置(23)與源水提升裝置(16)連接。8. 如權利要求1所述的原生態水處理處理系統，其特征在于:所述超濾膜（14)、預過濾 裝置也與反洗出水管(2207)連接。9. 一種利用權利要求1所述原生態水處理系統進行水處理的水處理工藝，其特征在于 包括以下步驟： 第一步：由源水提升裝置通過一級提升栗將河流、湖泊的源水引入預過濾裝置； 第二步：由液氧罐、換熱器及臭氧發生器制造臭氧并通過二級提升栗將臭氧送入預臭 氧化處理裝置，利用預臭氧化處理裝置使臭氧與源水相溶。 第三步：相溶的臭氧與源水通過文丘里管接觸后進入前置臭氧反應器組，臭氧在前置 臭氧反應器組內進行強氧化反應； 第四步:臭氧在強氧化反應后與源水通過管道進入脫氣室組，對臭氧中不溶解源水的 氣體進行脫氣形成氧氣，未脫氣完畢的臭氧形成微臭氧并與源水流入地下中間脫氣水池； 第五步：帶有微臭氧的源水通過三級提升栗提升進入超濾膜內部并進行微泡反應，源 水直接進入超濾膜膜體內部過濾并連續超濾出水。10. 如權利要求9所述的利用原生態水處理系統進行水處理的水處理工藝，其特征在 于:所述強氧化反應用于處理源水中有機污染物、無機污染物及重金屬，流出預臭氧化處理 裝置的帶有臭氧的源水包含易溶解或小于300微米的污染物。11. 如權利要求9所述的利用原生態水處理系統進行水處理的水處理工藝，其特征在 于:所述第五步中源水連續超濾出水包含多種后處理出水模式，所述后處理出水模式包括 正常出水、活性炭過濾出水及后臭氧出水。12. 如權利要求9所述的原生態水處理系統進行水處理的水處理工藝，其特征在于：在 所述微泡反應中，通過三級提升栗提升的源水中的氣泡向超濾膜膜體行進過程中體積呈逐 漸遞減，在超濾膜膜體外表面連續爆炸，使附著于超濾膜膜體表面的污染物沉落至超濾膜 底部。13. 如權利要求9所述的利用原生態水處理系統進行水處理的水處理工藝，其特征在 于:所述后臭氧出水時，由后置臭氧反應器通過第五管路與接觸池連接并將臭氧與超濾出 水接觸反應。14. 如權利要求9所述的利用原生態水處理系統進行水處理的水處理工藝，其特征在 于:超濾膜反沖洗由空氣壓縮機、壓縮空氣罐及反沖洗水栗提取地下清水池清水并通過反 洗進水管向超濾膜輸送汽水混合水進行每組超濾膜的階梯式反洗，反沖洗后的水通過反洗 出水管排出。
【文檔編號】C02F9/04GK106007060SQ201610457624
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月22日
【發明人】丁南華, 吳鵬飛, 丁青, 姜華, 蔣磊
【申請人】江蘇新紀元環保有限公司