一種城市污水二級(jí)生化出水深度處理的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種城市污水二級(jí)生化出水深度處理及回用的方法，包括如下處理步驟：（1）石灰軟化處理；（2）混凝沉淀處理；（3）氧化處理；（4）過(guò)濾處理；（5）超濾及反滲透處理；其中，步驟（3）所述的氧化處理以臭氧為氧化劑，氧化反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置吸附劑床層。該方法操作過(guò)程簡(jiǎn)單、流程短、處理費(fèi)用低，適用于處理COD、色度及鹽含量較高的城市污水處理廠出水，達(dá)到污水資源化利用和工業(yè)節(jié)水目的，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)和清潔生產(chǎn)等的要求。
【專利說(shuō)明】—種城市污水二級(jí)生化出水深度處理的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種城市污水二級(jí)生化出水的深度處理的方法，適用于處理C0D、色度、硬度及鹽含量較高的城市污水處理廠出水。
【背景技術(shù)】
[0002]城市污水深度處理回用是解決目前城市缺水問(wèn)題的有效途徑之一。城市污水是一種水量穩(wěn)定、供給可靠的潛在水資源，經(jīng)常規(guī)生化處理后，盡管BOD5已處理到10mg/L、甚至5mg/L以下，但二級(jí)生化出水COD仍高達(dá)100mg/L以上，含有部分難生物降解有機(jī)物，色度及無(wú)機(jī)鹽，無(wú)法滿足回用做工業(yè)鍋爐給水的水質(zhì)要求。
[0003]目前對(duì)城市污水廠二級(jí)生化出水通常采用“混凝+澄清+過(guò)濾+消毒”組合方法進(jìn)行深度處理，其目的主要是用于去除中水的懸浮物、濁度和殺滅水中傳染病菌，但對(duì)溶解性物質(zhì)的去除率較低，不能實(shí)現(xiàn)C0D、色度、總?cè)芙庑怨腆w及硬度、堿度的脫除，這種方法不適用于C0D、色度及鹽含量較高的城市污水處理廠出水的回用處理。為了保證城市污水廠出水回用做工業(yè)給水,CNlO 1544448A提出了一種城市污水回用于循環(huán)冷卻水和電廠鍋爐給水的方法，將城市污水廠經(jīng)二級(jí)處理后符合排放標(biāo)準(zhǔn)的外排污水送入移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器，在移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器中對(duì)BOD和氨氮進(jìn)行降解，出水依次進(jìn)入混凝、溶氣氣浮、多介質(zhì)過(guò)濾處理，處理后的出水再經(jīng)過(guò)超濾和反滲透脫鹽處理后回用。該方法是在廢水進(jìn)入雙膜前依靠移動(dòng)床膜生物反應(yīng)器(MBBR)和投加絮凝藥劑去除水中的可生化降解性有機(jī)物和大分子有機(jī)物，使水質(zhì)中的C0D、懸浮物和濁度滿足雙膜進(jìn)水控制要求，但MBBR生物處理占地大，投資高，不具備對(duì)可溶性難生物降解性有機(jī)物、色度和硬度、堿度的去除手段，因此不適于以工業(yè)廢水所占比例較高的城市污水處理廠二級(jí)生化處理出水的回用處理。CN1796314A提出一種城市污水深度處理方法，通過(guò)對(duì)出水采用混凝過(guò)濾、臭氧氧化、生物活性炭過(guò)濾、反滲透處理，達(dá)到去除城市污水廠二級(jí)生化出水中殘余的難降解微生物、細(xì)菌、病毒、色度等，實(shí)現(xiàn)市政中水安全回用的目的。但該工藝方法主要適用于COD≤ 50mg/L、色度≤ 30度的低濃度廢水處理，不適用于含有難降解性C0D、色度和硬度較高的工業(yè)廢水。CN101182084A提出再生水回用組合處理方法，通過(guò)對(duì)市政污水廠二級(jí)生化出水采用臭氧預(yù)氧化混凝、沉淀、砂濾、微孔過(guò)濾、臭氧氧化、活性炭吸附、消毒處理，實(shí)現(xiàn)市政中水回用。但該工藝方法雖然選擇臭氧氧化處理，但低濃度和短停留時(shí)間內(nèi)臭氧難以完全礦化有機(jī)物，且不具備除鹽工藝，因此，這種方法主要適用于鹽含量較低的城市污水二級(jí)生化出水，處理后的出水電導(dǎo)率、總鹽無(wú)法滿足回用做工業(yè)鍋爐給水的水質(zhì)要求。
[0004]基于以上分析，對(duì)于以工業(yè)廢水所占比例較高的城市污水處理廠二級(jí)生化處理出水，因難生物降解性C0D、色度、硬度、堿度、電導(dǎo)率較高，目前尚無(wú)可靠的處理回用、特別是回用做工業(yè)鍋爐給水的工藝技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種城市污水廠二級(jí)生化出水深度處理的方法，適用于COD、色度、硬度及鹽含量較高的城市污水處理廠出水。采用該處理方法得到的出水可直接回用作工業(yè)鍋爐給水。
[0006]一種城市污水二級(jí)生化出水深度處理的方法，依次包括(I)石灰軟化處理；(2)混凝沉淀處理；(3)氧化處理；(4)過(guò)濾處理；(5)超濾及反滲透處理等處理單元，具體操作步驟如下:
(I)石灰軟化處理，來(lái)自城市污水處理廠的生化出水在管道混合器中與飽和石灰乳充分混合，控制混合液pH值達(dá)到9.5~10.5，使水中的HC03_與0H_發(fā)生中和反應(yīng)形成CO廣，與Ca2+、Mg2+等離子生成碳酸鹽沉淀，在隨后的混凝沉淀過(guò)程中得以去除，降低了水的硬度?；旌铣鏊M(jìn)行混凝沉淀處理。
[0007](2)混凝沉淀處理，步驟(1)石灰軟化處理后的混合廢水直接進(jìn)入混凝沉淀池，在投加的絮凝劑及殘余石灰助凝劑作用下，將水中的沉淀物和懸浮物通過(guò)澄清去除，澄清出水進(jìn)行氧化處理。該單元的PH值一直保持弱堿性，無(wú)須調(diào)節(jié)。廢水在混凝沉淀池的水力停留時(shí)間為10~30min。向混凝沉淀池中投加的絮凝劑為常規(guī)有機(jī)和無(wú)機(jī)型絮凝劑，其中有機(jī)絮凝劑為聚丙烯酰胺，投加量為I~5mg/L ;無(wú)機(jī)絮凝劑可以采用聚合硫酸鐵或三氯化鐵，投加量為10~30mg/L。通過(guò)該單元處理，廢水中原有的懸浮物以及步驟(1)所產(chǎn)生的沉淀物可以得到深度脫除，出水懸浮物≤10 mg/L、濁度≤5 NTU，出水硬度≤150 mg/L(以CaCO3計(jì))、堿度≤150 mg/L (以CaCO3計(jì))，同時(shí)色度、COD也得到部分去除。
[0008](3)氧化處理，將步驟(2)混凝沉淀處理后的廢水送入氧化反應(yīng)器，氧化劑為臭氧。氧化反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置吸附劑床層，吸附劑為陶粒、活性炭或無(wú)煙煤，粒徑為5~10 mm，填充比為反應(yīng)器體積的50%~75%。通過(guò)向氧化反應(yīng)中加入吸附性物質(zhì)，可快速吸收廢水中的難生物降解的有機(jī)物，使其停留在反應(yīng)器中，在堿性條件下充分進(jìn)行氧化反應(yīng)直至完全礦化，極大的提聞了 COD的去除效率,并減少了廢水的水力停留時(shí)間和臭氧的投加量。吸附劑上的有機(jī)物經(jīng)臭氧氧化后生成CO2和H2O,達(dá)到了改善水質(zhì)和脫色目的；吸附劑經(jīng)臭氧氧化再生后又可以恢復(fù)吸附特性，且處理后出水COD較低無(wú)需繼續(xù)進(jìn)行生化處理。具體過(guò)程為:經(jīng)混凝沉淀處理后出水在管道混合器中與臭氧氧化劑充分混合后由下部進(jìn)入氧化反應(yīng)器，廢水中的色度等難生物降解的有機(jī)物被截留在吸附層中，堿性條件下臭氧形成OH可將有機(jī)物完全氧化至CO2和H2O,達(dá)到脫除廢水的色度和提高COD去除率的目的。該單元的臭氧由處理裝置外的臭氧發(fā)生器提供，臭氧的投加量為5~20 mg/L廢水，最好為6~12 mg/L廢水，廢水在氧化反應(yīng)器中的水力停留時(shí)間為l(T20min。通過(guò)該單元處理，廢水中的色度可脫除90%以上，出水色度≤10度；出水COD ( 50 mg/L。
[0009](4)過(guò)濾處理，將步驟(3)吸附臭氧處理后的出水進(jìn)行過(guò)濾處理，處理后出水進(jìn)行超濾處理。粗過(guò)濾單元可選用常規(guī)的過(guò)濾設(shè)備，如多介質(zhì)過(guò)濾器、砂濾、流沙過(guò)濾器或微孔過(guò)濾器等。通過(guò)對(duì)廢水進(jìn)行過(guò)濾處理，使出水SS ^ 20 mg/L、濁度<5 NTU，滿足進(jìn)超濾及反滲透處理要求。
[0010](5)超濾及反滲透處理，將步驟(4)過(guò)濾處理后的出水進(jìn)行超濾及反滲透脫鹽處理，處理后的出水回用做工業(yè)鍋爐給水。超濾及反滲透單元可選用常規(guī)的超濾及反滲透設(shè)備。經(jīng)步驟(1)~(4)處理后的廢水指標(biāo)可以滿足進(jìn)超濾及反滲透的進(jìn)水指標(biāo)要求，如COD ^ 50 mg/L、濁度≤5 NTU、硬度≤150mg/L、堿度≤350mg/L、色度≤30度，經(jīng)本單元處理后出水水質(zhì)可全面滿足回用做工業(yè)鍋爐給水的水質(zhì)要求回用，并能保持膜的長(zhǎng)周期運(yùn)行。
[0011] 本發(fā)明方法以工業(yè)污水占有較大比例的城市污水處理廠二級(jí)生化出水為對(duì)象，分別采用石灰軟化、混凝沉淀、氧化處理、過(guò)濾、超濾及反滲透組合處理流程，處理過(guò)程簡(jiǎn)單，流程短、運(yùn)行費(fèi)用低，處理后出水可滿足回用做工業(yè)鍋爐給水的水質(zhì)要求回用，且能保證超濾及反滲透膜組件的長(zhǎng)周期運(yùn)行。
[0012]本發(fā)明提出的方法可以實(shí)現(xiàn)含C0D、色度、硬度及鹽含量較高的城市污水處理廠出水的深度處理，使其回用做工業(yè)鍋爐給水，達(dá)到污水資源化利用和工業(yè)節(jié)水目的，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)和清潔生產(chǎn)等的要求。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明一種具體城市污水廠二級(jí)生化出水深度處理的方法工藝流程示意圖。
[0014]1-石灰軟化管道混合器；2_混凝沉淀池；3_氧化反應(yīng)器；4_過(guò)濾器；5_超濾裝置；6-反滲透裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明方法的具體工藝過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明。
[0016]來(lái)自城市污水處理廠的二級(jí)生化出水用泵連續(xù)打入石灰軟化管道混合器1，與飽和石灰乳進(jìn)行充分混合，控制飽和石灰乳的加入量，將混合廢水的PH值保持在9.5~10.5，使水中的鈣鹽、鎂鹽與石灰乳發(fā)生化學(xué)沉淀反應(yīng)后，進(jìn)入混凝沉淀池2進(jìn)行絮凝澄清分離。同時(shí)向混凝沉淀池2中連續(xù)投入無(wú)機(jī)絮凝劑和有機(jī)絮凝劑，使廢水中原有的懸浮物以及石灰乳軟化過(guò)程所產(chǎn)生的鈣、鎂沉淀物在絮凝劑和過(guò)剩氫氧化鈣助濾劑的作用下絮凝沉淀，廢水中的硬度、懸浮物和濁度得到深度脫除，同時(shí)色度和COD也得到部分去除。絮凝澄清后的出水在管道混合器(圖中未列出)中與來(lái)自臭氧發(fā)生器(圖中未列出)的臭氧氧化劑充分混合后送入氧化反應(yīng)器3處理。在氧化反應(yīng)器3中，廢水中的有機(jī)物快速被吸附在吸附劑的表面上，堿性條件下臭氧在水中分解后產(chǎn)生羥基自由基(HO )等中間產(chǎn)物，HO-可直接將吸附劑上的有機(jī)物完全礦化，生成CO2和H2O,吸附劑再生后又恢復(fù)其吸附活性。吸附氧化后的出水送入過(guò)濾器4進(jìn)行脫懸浮物處理，出水再最終進(jìn)入超濾裝置5及反滲透裝置6進(jìn)行深度脫鹽處理。在超濾裝置5及反滲透裝置6中將廢水中的各種低濃度污染物、無(wú)機(jī)鹽等深度去除，所獲得的出水(純水)可滿足工業(yè)鍋爐給水水質(zhì)要求進(jìn)行回用。同時(shí)，因廢水進(jìn)超濾裝置5及反滲透裝置6前經(jīng)過(guò)了以上完善的預(yù)處理過(guò)程，主要進(jìn)水指標(biāo)COD ( 50 mg/L、濁度≤5 NTU、硬度≤150mg/L、堿度≤350mg/L、色度≤30度，可保持超濾及反滲透膜組件的長(zhǎng)期運(yùn)行。
[0017]采用發(fā)明方法對(duì)以工業(yè)污水占有較大比例的城市污水處理廠的二級(jí)生化出水采用石灰軟化、混凝沉淀、氧化、過(guò)濾、超濾及反滲透組合工藝處理，處理后出水可達(dá)到回用做工業(yè)鍋爐給水的水質(zhì)要求，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了高C0D、色度、硬度和鹽含量的城市污水資源化利用和工業(yè)節(jié)水目的，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)和清潔生產(chǎn)等的要求。
[0018]下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明方法和效果。
[0019]實(shí)施例1采用本發(fā)明的處理方法對(duì)國(guó)內(nèi)某城市污水處理廠二級(jí)生化出水進(jìn)行深度處理試驗(yàn)。該城市污水處理廠進(jìn)水中因含有大量的難生物降解的制藥廢水，經(jīng)二級(jí)處理后，生化出水COD100 ~140 mg/L,pH 7.2~?.5、氨氮 28-35 mg/L、色度 175 ~200 度、BOD5 O ~5 mg/L、濁度10 ~25NTU、總硬度 380 ~520 mg/L、總堿度 350 ~400 mg/L、電導(dǎo)率 3000 ~3200 μ s/cm。
[0020]釆用本發(fā)明的方法，對(duì)上述廢水進(jìn)行組合處理試驗(yàn)。廢水處理規(guī)模為lm3/h，各處理單元的主要試驗(yàn)裝置構(gòu)成、運(yùn)行條件及處理效果見(jiàn)表1。通過(guò)本發(fā)明的方法處理后，出水指標(biāo)可以滿足回用做鍋爐給水的水質(zhì)要求，即濁度≤0.3 NTU、CODffil≤ 2 mg/L、氨氮< 0.5mg/L、電導(dǎo)率≤ 100 μ s/cm、總硬度≤15mg/L(以 CaCO3 計(jì))、總堿度≤20mg/L(以 CaCO3計(jì))，可以替代去離子水作為工業(yè)鍋爐給水回用。
[0021]表1實(shí)施例1的主要處理單元構(gòu)成及處理效果
【權(quán)利要求】
1.一種城市污水二級(jí)生化出水深度處理的方法，其特征在于:包括如下處理步驟:(I)石灰軟化處理；(2)混凝沉淀處理；(3)氧化處理；(4)過(guò)濾處理；(5)超濾及反滲透處理；其中，步驟(3)所述的氧化處理以臭氧為氧化劑，氧化反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置吸附劑床層。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(1)的石灰軟化處理中石灰與廢水在管道混合器中混合，控制混合后廢水的pH值9.5~10.5。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(1)石灰軟化處理中采用飽和石灰乳。
4.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(2)混凝沉淀處理中廢水在混凝沉淀池內(nèi)的水力停留時(shí)間為10~30min。
5.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(2)混凝沉淀處理中所投加的絮凝劑為有機(jī)絮凝劑和無(wú)機(jī)絮凝劑。
6.按照權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于:步驟(2)混凝沉淀處理中所投加的無(wú)機(jī)絮凝劑為聚合硫酸鐵或三氯化鐵，投加量為10~30mg/L。
7.按照權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于:步驟(2)混凝沉淀處理中所投加的有機(jī)絮凝劑為聚丙烯酰胺，投加量為I~5mg/L。
8.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(3)氧化處理采用的吸附劑為陶粒、活性炭或無(wú)煙 煤，粒徑為5~10 mm，填充比為反應(yīng)器體積的50%~75%。
9.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(3)氧化處理中臭氧的投加量為5~20 mg/L廢水，廢水在氧化反應(yīng)器中的水力停留時(shí)間為l(T20min。
10.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(4)過(guò)濾處理采用多介質(zhì)過(guò)濾、砂濾、流沙過(guò)濾或微孔過(guò)濾。
【文檔編號(hào)】C02F9/04GK103787525SQ201210427652
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2012年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月1日
【發(fā)明者】張蕾, 李寶忠, 郭宏山, 許瑩, 朱衛(wèi) 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院