城市污水再生利用病原微生物控制裝置及運行方法與流程

本發(fā)明屬于一種污水再生處理技術(shù)領(lǐng)域，具體的是一種城市污水再生利用過程中對再生水中的病原微生物進行控制消毒的裝置及運行方法。

背景技術(shù)：

城市污水再生利用是緩解水資源短缺的有效途徑之一，經(jīng)過凈化處理后的城市污水可以用作生活雜用水、市政綠化用水、工業(yè)用水、景觀生態(tài)補水和農(nóng)田灌溉等多種用途，可替代等量的新鮮水量。污水的再生利用既開辟了一個穩(wěn)定的新水源，又可減少廢水排放造成的環(huán)境負荷，對緩解水資源緊缺和改善水環(huán)境都有重要的意義。然而，由于城市污水來源復雜，二級或三級處理后的再生水中殘留的病原微生物能夠通過不同的回用途徑直接或間接的造成人體健康風險。因此，城市污水再生利用的衛(wèi)生安全保障問題是大規(guī)模城市污水再生利用中亟待解決的問題。

目前再生水消毒方法主要包括氯消毒、二氧化氯消毒、臭氧消毒、紫外線消毒等。這些方法雖能殺滅常見病原微生物，但無法對部分具有抗性的病原微生物進行有效消毒。如氯消毒技術(shù)對軍團菌、隱孢子蟲和賈第鞭毛蟲的滅活效果較差，紫外線消毒對腺病毒的滅活效果較差。

再生水在消毒過程中常產(chǎn)生有害消毒副產(chǎn)物，造成一定的健康風險。要解決病原微生物滅活與消毒副產(chǎn)物生成的矛盾。但目前污水領(lǐng)域尚未開展兩者綜合控制的相關(guān)研究。因此，需要提出病原微生物與消毒副產(chǎn)物協(xié)調(diào)控制的安全消毒技術(shù)及其組合工藝。

消毒工藝目的是殺滅水傳染病菌，提高對有機物、濁度、磷和氮等營養(yǎng)物質(zhì)及其他溶解性物質(zhì)的去除率，改善出水水質(zhì)，但難以徹底去除水中營養(yǎng)鹽及懸浮物、有毒有害微量污染物和色度等，難以保證出水水質(zhì)滿足地表水體的要求。因此，需要對目前的處理設(shè)備和工藝做進一步的改進，以提高污水深度處理的效果，進一步提高再生水的水質(zhì)，而且簡化運行工藝，降低運行成本，更好地滿足社會的需要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決上述技術(shù)問題，提出一種城市污水再生利用病原微生物控制裝置及運行方法，本裝置及工藝采用臭氧氧化、次氯酸鈉消毒工藝，通過臭氧氧化降解部分消毒副產(chǎn)物前驅(qū)物，去除再生水中微量有害污染物并殺滅部分病原微生物，后續(xù)氯消毒處理不僅可以氧化殺滅再生水中殘余的病原微生物而且能夠一直后續(xù)存儲輸配過程病原微生物的復活與繁殖。該裝置及工藝流程簡單、處理質(zhì)量高、投資省、占地小。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

一種城市污水再生利用病原微生物控制裝置，其特征是：設(shè)有臭氧氧化系統(tǒng)、次氯酸鈉消毒系統(tǒng)；所述臭氧氧化系統(tǒng)設(shè)有進水泵、氣體凈化器、臭氧發(fā)生器、臭氧接觸池；再生水通過進水泵和管道進入臭氧接觸池；空氣經(jīng)過氣體凈化器和氧氣進入臭氧發(fā)生器，臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧，通過管道與所述臭氧接觸池底部設(shè)置的曝氣板連通，臭氧經(jīng)曝氣板與池中再生水逆向流動，池中溢出的臭氧尾氣經(jīng)過收集管路收集和檢測后排放；

所述次氯酸鈉消毒系統(tǒng)設(shè)有依序由管路連通的次氯酸鈉藥液存儲罐、投加泵、氯接觸池；次氯酸鈉藥液存儲罐通過管路和投加泵與臭氧接觸池和氯接觸池之間的再生水管路連通，進行次氯酸鈉藥液的管道投加，在氯接觸池中設(shè)有攪拌器，注入次氯酸鈉藥液的再生水在氯接觸池中充分接觸消毒，然后通過排水管排放。

本發(fā)明進一步完善和實施的補充方案是：

所述控制系統(tǒng)設(shè)有PLC控制器，所述進水泵設(shè)有電磁開關(guān)閥，進水泵與臭氧接觸池之間的管道上設(shè)有水流量計；在臭氧發(fā)生器和臭氧接觸池之間的管道上設(shè)有氣體流量計；在臭氧接觸池的臭氧尾氣收集管路上設(shè)有臭氧濃度計；在所述投加泵與次氯酸鈉投放管道上設(shè)有液體流量計；在氯接觸池的排水管上設(shè)有檢測再生水中次氯酸鈉濃度的余氯濃度計；所述PLC控制器與所述進水泵的電磁開關(guān)閥進行開關(guān)控制連接，PLC控制器與所述水流量計、氣體流量計、液體流量計進行流量信息獲取和流量控制連接；還與所述臭氧濃度計、余氯濃度計進行濃度信息獲取連接，其結(jié)構(gòu)是：當獲取的臭氧濃度和余氯濃度超過設(shè)定正常值時，則通過氣體流量計對臭氧投加量進行調(diào)節(jié)；通過液體流量計對次氯酸鈉藥液的投加量進行調(diào)節(jié)；并且根據(jù)運行過程的需要通過水流量計對再生水的流量進行調(diào)節(jié)，整個運行過程實現(xiàn)自動控制。

所述臭氧接觸池有效水深3-6m，池中水停留時間10-15min，臭氧投加量為1-15mg/L，優(yōu)選為3-8mg/L；

所述氯接觸池有效水深4－7m，池中水停留時間10－20min，次氯酸鈉投加量為1-5mg/L，優(yōu)選為2-3mg/L；

所述控制器還設(shè)有無線遠程信號發(fā)送模塊和報警模塊，其結(jié)構(gòu)是：將本控制裝置的運行信號適時遠程無線傳送至監(jiān)控中心服務器上，實現(xiàn)遠程適時監(jiān)控，并且，當運行不正常時發(fā)送報警信號。

上述的利用城市污水再生利用病原微生物控制裝置的運行方法，其特征包括以下步驟：

1)開啟PLC控制器，設(shè)定PLC控制器的設(shè)定值：設(shè)定PLC控制器的水流量計、水流量計、氣體流量計、液體流量計、臭氧濃度計、余氯濃度計的正常控制值，其中進水泵的流量設(shè)置要保證再生水在臭氧接觸池中的停留時間，臭氧濃度計的允許值為符合國家的廢氣排放標準值；余氯濃度計的允許值為符合國家的中水標準值；

2)配制并填裝次氯酸鈉藥液到存儲罐：次氯酸鈉有效率含量不低于10％；

3)開啟進水泵，待臭氧接觸池中再生水注滿后，開啟預處理器或氧氣源開關(guān)、臭氧發(fā)生器和次氯酸鈉藥液投加泵：臭氧接觸池中的再生水，與臭氧發(fā)生混合反應，臭氧對再生水中毒害微量有機物：雌激素類、抗生素類進行氧化降解，同時對溶解態(tài)難以生物降解的致色有機物進行臭氧氧化脫色降解，提高水中有機物的去除，同時進一步改善出水色度；在臭氧氧化過程中可以殺滅部分病原微生物；經(jīng)過臭氧接觸池處理后經(jīng)管道輸送至氯接觸池，進入氯接觸池的再生水從管道中加入次氯酸鈉藥液，在氯接觸池中再進行進一步消毒，達到中水標準；整個運行過程中，PLC控制器自動監(jiān)測排放廢氣和排放水中的臭氧和余氯含量，并進行臭氧和次氯酸鈉藥液的投加量的及時調(diào)整，保證再生水處理后的排放符合標準；

4)補充次氯酸鈉藥液存儲罐的藥液：當存儲罐中的次氯酸鈉藥液快用完時，進行補充添加。

5)值班收視遠程監(jiān)控中心的服務器：當發(fā)生故障報警時及時處理。

采用本發(fā)明的處理工藝，可以充分利用臭氧氧化去除毒害有機物，降低再生水中有機物帶來的風險，同時又可以有效的殺滅部分病原微生物。后續(xù)氯消毒能夠很好地控制病原微生物，殘留余氯也可以抑制后續(xù)過程微生物的繁殖。

因此，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)完善、工藝流程簡單、處理質(zhì)量好、效率高、投資省、占地小；能實現(xiàn)自動化控制，運行成本。在城市污水再生利用安全保障上有重要的應用前景。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行說明：實施例：參見附圖，一種城市污水再生利用病原微生物控制裝置，設(shè)有臭氧氧化系統(tǒng)、次氯酸鈉消毒系統(tǒng)；所述臭氧氧化系統(tǒng)設(shè)有進水泵3、氣體凈化器1、臭氧發(fā)生器2、臭氧接觸池5；再生水通過進水泵和管道進入臭氧接觸池；空氣經(jīng)過氣體凈化器和氧氣進入臭氧發(fā)生器，臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧，通過管道與所述臭氧接觸池底部設(shè)置的曝氣板連通，臭氧經(jīng)曝氣板與池中再生水逆向流動，池中溢出的臭氧尾氣經(jīng)過收集管路收集和檢測后排放；

所述次氯酸鈉消毒系統(tǒng)設(shè)有依序由管路連通的次氯酸鈉藥液存儲罐8、投加泵7、氯接觸池10；次氯酸鈉藥液存儲罐通過管路和投加泵與臭氧接觸池和氯接觸池之間的再生水管路連通，進行次氯酸鈉藥液的管道投加，在氯接觸池中設(shè)有攪拌器，注入次氯酸鈉藥液的再生水在氯接觸池中充分接觸消毒，然后通過排水管排放。

所述控制系統(tǒng)設(shè)有PLC控制器9，所述進水泵設(shè)有電磁開關(guān)閥，進水泵與臭氧接觸池之間的管道上設(shè)有水流量計4；在臭氧發(fā)生器和臭氧接觸池之間的管道上設(shè)有氣體流量計13；在臭氧接觸池的臭氧尾氣收集管路上設(shè)有臭氧濃度計6；在所述投加泵與次氯酸鈉投放管道上設(shè)有液體流量計12；在氯接觸池的排水管上設(shè)有檢測再生水中次氯酸鈉濃度的余氯濃度計11；所述PLC控制器與所述進水泵的電磁開關(guān)閥進行開關(guān)控制連接，PLC控制器與所述水流量計、氣體流量計、液體流量計進行流量信息獲取和流量控制連接；還與所述臭氧濃度計、余氯濃度計進行濃度信息獲取連接，其結(jié)構(gòu)是：當獲取的臭氧濃度和余氯濃度超過設(shè)定正常值時，則通過氣體流量計對臭氧投加量進行調(diào)節(jié)；通過液體流量計對次氯酸鈉藥液的投加量進行調(diào)節(jié)；并且根據(jù)運行過程的需要通過水流量計對再生水的流量進行調(diào)節(jié)，整個運行過程實現(xiàn)自動控制。

所述臭氧接觸池有效水深5m，池中水停留時間15min，臭氧投加量為10mg/L；所述氯接觸池有效水深6m，池中水停留時間20min，次氯酸鈉投加量為3mg/L。

所述控制器還設(shè)有無線遠程信號發(fā)送模塊和報警模塊，其結(jié)構(gòu)是：將本控制裝置的運行信號適時遠程無線傳送至監(jiān)控中心服務器上，實現(xiàn)遠程適時監(jiān)控，并且，當運行不正常時發(fā)送報警信號。

上述的利用城市污水再生利用病原微生物控制裝置的運行方法，包括以下步驟：

1)開啟PLC控制器，設(shè)定PLC控制器的設(shè)定值：設(shè)定PLC控制器的水流量計、水流量計、氣體流量計、液體流量計、臭氧濃度計、余氯濃度計的正?？刂浦担渲羞M水泵的流量設(shè)置要保證再生水在臭氧接觸池中的停留時間，臭氧濃度計的允許值為符合國家的廢氣排放標準值；余氯濃度計的允許值為符合國家的中水標準值；

2)配制并填裝次氯酸鈉藥液到存儲罐：次氯酸鈉有效率含量10％；

3)開啟進水泵，待臭氧接觸池中再生水注滿后，開啟預處理器和氧氣源開關(guān)、臭氧發(fā)生器和次氯酸鈉藥液投加泵：臭氧接觸池中的再生水，與臭氧發(fā)生混合反應，臭氧對再生水中毒害微量有機物：雌激素類、抗生素類進行氧化降解，同時對溶解態(tài)難以生物降解的致色有機物進行臭氧氧化脫色降解，提高水中有機物的去除，同時進一步改善出水色度；在臭氧氧化過程中可以殺滅部分病原微生物；經(jīng)過臭氧接觸池處理后經(jīng)管道輸送至氯接觸池，進入氯接觸池的再生水從管道中加入次氯酸鈉藥液，在氯接觸池中再進行進一步消毒，達到中水標準；整個運行過程中，PLC控制器自動監(jiān)測排放廢氣和排放水中的臭氧和余氯含量，并進行臭氧和次氯酸鈉藥液的投加量的及時調(diào)整，保證再生水處理后的排放符合標準；

4)補充次氯酸鈉藥液存儲罐的藥液：當存儲罐中的次氯酸鈉藥液快用完時，進行補充添加。

5)值班收視遠程監(jiān)控中心的服務器：當發(fā)生故障報警時及時處理。本實施例運行1個月，未發(fā)生一次報警。

本實施例中取用國內(nèi)某再生水廠進水處理，經(jīng)本實施例的工藝處理前后的指標對比：

檢測結(jié)果表明，經(jīng)過本發(fā)明的裝置后，達到以下效果：微量毒害有機物去除率達50％以上。色度<15度，該裝置的出水大腸桿菌穩(wěn)定達到<3個/L。該工藝簡單，投資運行費用少，節(jié)約物耗，環(huán)境影響小，控制靈活，操作簡便，自動化程度高，大大提高了污水再生深度處理設(shè)備的病原微生物處理和去除效果。