申請日2013.08.20

　　公開(公告)日2014.09.24

　　IPC分類號C02F9/14; C02F1/32; C02F1/78

　　摘要

　　臭氧氧化、兩級生物增強(qiáng)活性炭、紫外消毒水處理裝置，它涉及一種水處理裝置。本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的水處理裝置中無法實現(xiàn)運(yùn)行模式多樣化，小規(guī)模運(yùn)行試驗和實時數(shù)據(jù)在線監(jiān)測的問題。本發(fā)明的臭氧氧化水處理裝置(2)和紫外消毒器(3)設(shè)置在一體化試驗裝置固定架(1)的左右兩側(cè)，兩級生物增強(qiáng)活性炭(4)和反沖洗水箱(5)由左至右依次設(shè)置在臭氧氧化水處理裝置(2)的右側(cè)，兩級生物增強(qiáng)活性炭(4)和反沖洗水箱(5)之間通過反沖洗水管(7)連接，反沖洗水泵(6)設(shè)置在反沖洗水管(7)上，紫外消毒器(3)設(shè)置在反沖洗水箱(5)的上部。本發(fā)明用于水處理。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種臭氧氧化、兩級生物增強(qiáng)活性炭、紫外消毒水處理裝置，它包括一體化試驗裝 置固定架(1)、臭氧氧化水處理裝置(2)和紫外消毒器(3)，臭氧氧化水處理裝置(2) 和紫外消毒器(3)設(shè)置在一體化試驗裝置固定架(1)的左右兩側(cè)，

　　臭氧氧化水處理裝置(2)包括原水水箱(9)、臭氧發(fā)生器(10)、臭氧輸送管(11)、 氣密性柱狀容器(12)、臭氧微孔曝氣頭(13)、原水輸水管(14)和第一蠕動泵(15)，原 水水箱(9)和氣密性柱狀容器(12)由左至右依次并列設(shè)置，臭氧發(fā)生器(10)設(shè)置在原 水水箱(9)上端，臭氧微孔曝氣頭(13)設(shè)置在氣密性柱狀容器(12)內(nèi)的下部，臭氧輸 送管(11)的一端與臭氧發(fā)生器(10)連接，臭氧輸送管(11)的另一端與臭氧微孔曝氣 頭(13)連接，原水水箱(9)與氣密性柱狀容器(12)的下端外壁之間通過原水輸水管(14) 連接，第一蠕動泵(15)設(shè)置在原水輸水管(14)上，

　　其特征在于：所述水處理裝置還包括兩級生物增強(qiáng)活性炭(4)、反沖洗水箱(5)、 反沖洗水泵(6)、反沖洗水管(7)、第一級傳輸水管(8)、第二蠕動泵(17)、監(jiān)測顯 示器(23)、多根數(shù)據(jù)傳輸線(24)和多個監(jiān)測探頭(25)，

　　兩級生物增強(qiáng)活性炭(4)和反沖洗水箱(5)由左至右依次設(shè)置在臭氧氧化水處理裝 置(2)的右側(cè)，兩級生物增強(qiáng)活性炭(4)和反沖洗水箱(5)之間通過反沖洗水管(7) 連接，反沖洗水泵(6)設(shè)置在反沖洗水管(7)上，紫外消毒器(3)設(shè)置在反沖洗水箱(5) 的上部，

　　兩級生物增強(qiáng)活性炭(4)包括第一級生物增強(qiáng)活性炭、第二級生物增強(qiáng)活性炭、第二 級傳輸水管(16)、第三蠕動泵(19)、出水管(18)、第四蠕動泵(22)、氣泵(20) 和輸氣管(21)，

　　第一級生物增強(qiáng)活性炭和第二級生物增強(qiáng)活性炭并列豎直設(shè)置，第一級生物增強(qiáng)活性 炭和第二級生物增強(qiáng)活性炭之間通過第二級傳輸水管(16)連接，第三蠕動泵(19)設(shè)置 在第二級傳輸水管(16)上，臭氧氧化水處理裝置(2)與第一級生物增強(qiáng)活性炭之間通過 第一級傳輸水管(8)連接，第二蠕動泵(17)設(shè)置在第一級傳輸水管(8)上，第二級生 物增強(qiáng)活性炭與紫外消毒器(3)之間通過出水管(18)連接，第四蠕動泵(22)設(shè)置在出 水管(18)上，氣泵(20)設(shè)置在紫外消毒器(3)的上方，氣泵(20)與第一級生物增強(qiáng) 活性炭和第二級生物增強(qiáng)活性炭的下端通過輸氣管(21)連接，監(jiān)測顯示器(23)設(shè)置在 氣泵(20)上方，氣密性柱狀容器(12)、第一級生物增強(qiáng)活性炭和第二級生物增強(qiáng)活性炭 內(nèi)分別設(shè)有一個監(jiān)測探頭(25)，每個監(jiān)測探頭(25)分別通過一根數(shù)據(jù)傳輸線(24)與 監(jiān)測顯示器(23)連接。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臭氧氧化、兩級生物增強(qiáng)活性炭、紫外消毒水處理裝置，其 特征在于：所述第一級生物增強(qiáng)活性炭和第二級生物增強(qiáng)活性炭均包括壓力柱狀容器(26)、 炭床(27)、承托層(28)和活性炭曝氣頭(29)，壓力柱狀容器(26)豎直設(shè)置，炭床 (27)、承托層(28)和活性炭曝氣頭(29)由上至下依次設(shè)置在壓力柱狀容器(26)內(nèi)。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的臭氧氧化、兩級生物增強(qiáng)活性炭、紫外消毒水處理裝置，其 特征在于：承托層(28)為石英砂級配承托層或錳砂級配承托層。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的臭氧氧化、兩級生物增強(qiáng)活性炭、紫外消毒水處理裝置，其 特征在于：所述石英砂級配承托層或錳砂級配承托層由上至下依次為：粒徑為0.8mm-1.8mm 的石英砂或錳砂10mm-20mm;粒徑為2mm-4mm的石英砂或錳砂20mm;粒徑為4mm-8mm 的石英砂或錳砂10mm-20mm;粒徑為8mm-16mm的石英砂或錳砂10mm-20mm;粒徑為 16mm-32mm的石英砂或錳砂10mm-20mm。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的臭氧氧化、兩級生物增強(qiáng)活性炭、紫外消毒水處理裝置，其 特征在于：所述炭床(27)為柱狀活性炭或破碎活性炭。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的臭氧氧化、兩級生物增強(qiáng)活性炭、紫外消毒水處理裝置，其 特征在于：所述破碎活性炭的粒徑為0.5mm-3mm。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求2或6所述的臭氧氧化、兩級生物增強(qiáng)活性炭、紫外消毒水處理裝置， 其特征在于：所述壓力柱狀容器(26)為不銹鋼壓力柱狀容器或有機(jī)玻璃壓力柱狀容器。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的臭氧氧化、兩級生物增強(qiáng)活性炭、紫外消毒水處理裝置，其 特征在于：所述臭氧輸送管(11)、原水輸水管(14)、反沖洗水管(7)、第一級傳輸水管 (8)、第二級傳輸水管(16)、出水管(18)和輸氣管(21)均為PE管或硅膠管。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的臭氧氧化、兩級生物增強(qiáng)活性炭、紫外消毒水處理裝置，其 特征在于：所述水處理裝置還包括菌液循環(huán)水箱(30)、循環(huán)水泵(31)、菌液供給管(32) 和回流管(33)，菌液循環(huán)水箱(30)設(shè)置在一體化試驗裝置固定架(1)的外部，循環(huán)水 泵(31)設(shè)置在菌液循環(huán)水箱(30)內(nèi)，菌液供給管(32)的一端與菌液循環(huán)水箱(30) 連接，菌液供給管(32)的另一端分別與第一級生物增強(qiáng)活性炭和第二級生物增強(qiáng)活性炭 的下端連接，回流管(33)的一端與菌液循環(huán)水箱(30)連接，回流管(33)的另一端分 別與第一級生物增強(qiáng)活性炭和第二級生物增強(qiáng)活性炭的上端連接。

　　10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的臭氧氧化、兩級生物增強(qiáng)活性炭、紫外消毒水處理裝置， 其特征在于：所述水處理裝置還包括多個萬向輪(34)，多個萬向輪(34)設(shè)置在一體化 試驗裝置固定架(1)的底端。

　　說明書

　　臭氧氧化、兩級生物增強(qiáng)活性炭、紫外消毒水處理裝置

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種水處理裝置，具體涉及一種臭氧氧化、兩級生物增強(qiáng)活性炭、紫外消 毒水處理裝置，屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域。

　　背景技術(shù)

　　隨著社會與經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，飲用水水源污染已經(jīng)成為主要環(huán)境問題之一。2007年7 月1日新的國家《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)正式頒布，水質(zhì)指標(biāo)由原標(biāo)準(zhǔn)的 35項增加到106項，新標(biāo)準(zhǔn)對水中多種微量污染物的控制更加嚴(yán)格。目前，我國大部分城 市給水廠普遍采用的混合-絮凝-沉淀-過濾-消毒等常規(guī)處理工藝，難以對水中持久性有機(jī)污 染物(POPs)、內(nèi)分泌干擾物(EDCs)和氨氮等典型污染物進(jìn)行有效去除，如何解決這些 問題是城市供水行業(yè)面臨的重要課題。在眾多飲用水深度處理技術(shù)中，以臭氧氧化-生物增 強(qiáng)活性炭(O3-BEAC)為核心的飲用水深度處理技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用。O3-BEAC技術(shù)將氧 的強(qiáng)氧化性性能、活性炭的高效吸附性能和高效功能菌群的生物降解作用相結(jié)合，能夠迅 速有效地降解水中微量有機(jī)污染物，具有較強(qiáng)的系統(tǒng)穩(wěn)定性和較強(qiáng)耐負(fù)荷沖擊能力，并對 活性炭有一定的生物再生作用，使活性炭的使用壽命比普通生物活性炭延長一年以上，因 此，O3-BEAC工藝是適合給水廠技術(shù)升級改造的主流技術(shù)之一。

　　O3-BEAC的實際凈水效能及系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、高效性及炭耗受到水源水質(zhì)、活性炭 種類、臭氧氧化工藝條件及負(fù)載活性炭上的功能菌種類的影響。因此，在應(yīng)用到實際工程 之前，需要根據(jù)確定適合水源水質(zhì)、活性炭品質(zhì)及功能菌種類的O3-BEAC運(yùn)行工藝參數(shù)， 以指導(dǎo)水廠實現(xiàn)O3-BEAC工藝的高效、穩(wěn)定運(yùn)行，有效延長活性炭的使用壽命。但這些 工藝參數(shù)的確定需在城市水廠設(shè)計施工之前完成，因此水廠無法在建設(shè)完成的實際水廠工 藝的處理構(gòu)筑物中完成相關(guān)試驗研究。這就需要借助小規(guī)模試驗實現(xiàn)對O3-BEAC工藝的 模擬，針對水源水質(zhì)特征開展實驗室內(nèi)的小規(guī)模運(yùn)行試驗，以此來確定最佳的臭氧氧化工 藝條件、選擇適宜生物強(qiáng)化的活性炭和構(gòu)建具有高效降解作用的功能菌。因此，開發(fā)多功 能一體化O3-BEAC試驗裝置具有重要的科學(xué)研究與實際意義。

　　綜上所述，現(xiàn)有的水處理裝置中無法實現(xiàn)運(yùn)行模式的多樣化，小規(guī)模運(yùn)行試驗和實時 數(shù)據(jù)在線監(jiān)測。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的水處理裝置中無法實現(xiàn)運(yùn)行模式的多樣化，小規(guī)模運(yùn) 行試驗和實時數(shù)據(jù)在線監(jiān)測的問題。進(jìn)而提供一種臭氧氧化、兩級生物增強(qiáng)活性炭、紫外 消毒水處理裝置。

　　本發(fā)明的技術(shù)方案是：臭氧氧化、兩級生物增強(qiáng)活性炭、紫外消毒水處理裝置，它包 括一體化試驗裝置固定架、臭氧氧化水處理裝置和紫外消毒器，臭氧氧化水處理裝置和紫 外消毒器設(shè)置在一體化試驗裝置固定架的左右兩側(cè)，

　　臭氧氧化水處理裝置包括原水水箱、臭氧發(fā)生器、臭氧輸送管、氣密性柱狀容器、臭 氧微孔曝氣頭、原水輸水管和第一蠕動泵，原水水箱和氣密性柱狀容器由左至右依次并列 設(shè)置，臭氧發(fā)生器設(shè)置在原水水箱上端，臭氧微孔曝氣頭設(shè)置在氣密性柱狀容器內(nèi)的下部， 臭氧輸送管的一端與臭氧發(fā)生器連接，臭氧輸送管的另一端與臭氧微孔曝氣頭連接，原水 水箱與氣密性柱狀容器的下端外壁之間通過原水輸水管連接，第一蠕動泵設(shè)置在原水輸水 管上，

　　所述水處理裝置還包括兩級生物增強(qiáng)活性炭、反沖洗水箱、反沖洗水泵、反沖洗水管、 第一級傳輸水管、第二蠕動泵、監(jiān)測顯示器、多根數(shù)據(jù)傳輸線和多個監(jiān)測探頭，

　　兩級生物增強(qiáng)活性炭和反沖洗水箱由左至右依次設(shè)置在臭氧氧化水處理裝置的右側(cè)， 兩級生物增強(qiáng)活性炭和反沖洗水箱之間通過反沖洗水管連接，反沖洗水泵設(shè)置在反沖洗水 管上，紫外消毒器設(shè)置在反沖洗水箱的上部，

　　兩級生物增強(qiáng)活性炭包括第一級生物增強(qiáng)活性炭、第二級生物增強(qiáng)活性炭、第二級傳 輸水管、第三蠕動泵、出水管、第四蠕動泵、氣泵和輸氣管，

　　第一級生物增強(qiáng)活性炭和第二級生物增強(qiáng)活性炭并列豎直設(shè)置，第一級生物增強(qiáng)活性 炭和第二級生物增強(qiáng)活性炭之間通過第二級傳輸水管連接，第三蠕動泵設(shè)置在第二級傳輸 水管上，臭氧氧化水處理裝置與第一級生物增強(qiáng)活性炭之間通過第一級傳輸水管連接，第 二蠕動泵設(shè)置在第一級傳輸水管上，第二級生物增強(qiáng)活性炭與紫外消毒器之間通過出水管 連接，第四蠕動泵設(shè)置在出水管上，氣泵設(shè)置在紫外消毒器的上方，氣泵與第一級生物增 強(qiáng)活性炭和第二級生物增強(qiáng)活性炭的下端通過輸氣管連接，監(jiān)測顯示器設(shè)置在氣泵上方， 氣密性柱狀容器、第一級生物增強(qiáng)活性炭和第二級生物增強(qiáng)活性炭內(nèi)分別設(shè)有一個監(jiān)測探 頭，每個監(jiān)測探頭分別通過一根數(shù)據(jù)傳輸線與監(jiān)測顯示器連接。

　　本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下效果：

　　1.本發(fā)明是這樣實現(xiàn)運(yùn)行模式的多樣化小規(guī)模運(yùn)行試驗的：

　　(1)通過調(diào)節(jié)臭氧接觸反應(yīng)條件，通過添加不同類型的臭氧接觸填料，調(diào)節(jié)臭氧發(fā)生 器產(chǎn)臭氧量，能夠確定最佳的臭氧接觸反應(yīng)方式，臭氧投加量和接觸時間;

　　(2)通過在第一級生物增強(qiáng)活性炭和第二級生物增強(qiáng)活性炭中填裝不同類型的活性 炭、負(fù)載不同類型的功能菌種，能夠?qū)崿F(xiàn)對適宜生物強(qiáng)化的活性炭種類的確定及高效功能 菌種的確定：

　　(3)通過調(diào)整紫外計量，能夠?qū)崿F(xiàn)最佳紫外消毒工藝參數(shù)的確定。

　　2.本發(fā)明是這樣實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)在線監(jiān)測的問題的：本發(fā)明的多個監(jiān)測探頭探測到相應(yīng) 數(shù)據(jù)，通過監(jiān)測顯示器來第一時間獲取在線監(jiān)測數(shù)據(jù)。

　　3.本發(fā)明首次提出臭氧氧化-兩級生物增強(qiáng)活性炭-紫外消毒水處理裝置。通過兩級生 物增強(qiáng)活性炭水處理方法的建立，能夠同時滿足對不同水質(zhì)條件下生物增強(qiáng)活性炭凈水效 能的研究。

　　4.本發(fā)明提出的水處理裝置適用于不同類型流態(tài)研究的需要，本發(fā)明中的兩級生物增 強(qiáng)活性炭水處理裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對上向流、下向流、壓力流和重力流等四種流態(tài)及其組合工 況的模擬。

　　5.本發(fā)明水處理裝置結(jié)構(gòu)合理、組裝方便，能夠?qū)崿F(xiàn)實時數(shù)據(jù)在線監(jiān)測，能適應(yīng)多種 科學(xué)研究需要，實現(xiàn)多各工藝階段的多參數(shù)調(diào)控，對實際水處理工藝具有很好的模擬性， 可應(yīng)用于室內(nèi)科學(xué)研究。