CN101560028B - 一种污水物化处理方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种的污水物化处理方法及装置，该方法的具体步骤：(1)测定污水的pH值；(2)当污水的pH值超出pH＝5-8的范围时，投加酸或碱进行调整至pH＝5-8；(3)向在步骤(2)中的污水中投加复合还原剂，并进行反应；(4)向在步骤(3)中的污水中投加复合絮凝剂，并进行反应；(5)向在步骤(4)中的向污水中投加复合氧化剂，并进行反应；(6)向在步骤(5)中的向污水中投加助凝剂，并进行反应；(7)将投加药剂后的污水进行固液分离，之后把沉淀污泥与浮渣排除；(8)最后取出合格水。本发明提供了一种可以有效地处理污水中微生物难降解的物质、重金属，操作方便、运行成本低的污水物化处理方法及装置。
Description
技术领域
本发明属于污水处理领域，特别涉及一种适用于处理污水中难降解的有机物和重金属，特别是处理污水中对微生物有毒害作用的物质，以及对垃圾渗滤液进行深度处理的污水物化处理方法及装置。
背景技术
目前，在污水处理方法中，有的采用生物法进行处理，有的采用化学与物理相结合的处理方法。随着污水处理技术的不断发展，污水中难降解的有机物、重金属，以及对污水处理微生物具有毒害作用的物质的去除，成为了迫切需要解决的问题。而上述的生物处理方法不能解决这一技术问题，采用物理与化学相结合的处理方法是最佳途径。对于物化法处理污水方法而言，主要应用的技术有活性炭吸附、化学沉淀、化学氧化、化学还原、密度分离、离子交换、膜渗析、膜过滤、汽提及湿式氧化法等多种技术，其中混凝沉淀法和化学氧化法中的Fenton氧化法是较常用的两种技术。混凝沉淀技术主要作用是在污水中投加化学药剂来破坏胶体的稳定性，使污水中的胶体和小悬浮物聚集成具有可分离性的絮凝体，再加以分离去除。常用的混凝剂是铝盐和铁盐，另外还有有机高分子助凝剂。Fenton氧化法是近年来最常用的化学氧化法，是利用Fe2+和H2O2之间的链反应催化生成·OH自由基，而·OH自由基具有强氧化性，能氧化各种有毒和难降解的有机化合物，其反应方程式为：Fe+H2O2→Fe3++OH-+·OH(1)；R-H+·OH→R·+H2O(2)；R·+Fe3+→Fe+产物(3)；H2O2+·OH→H2O+H2O·(4)；2H2O2→H2O+O2(5)。由于Fenton反应产生的是强氧化作用，处理效果好，但存在反应条件要求苛刻，要在pH为2-3的酸性条件下进行，所以难以大规模生产应用。
公开日为2008年5月28日，专利申请号为200710114887.7，名称为造纸制浆废水Fenton两步法氧化处理工艺；所公开的方法是制浆污水中先加入Fe2+，然后加酸调pH，再进行絮凝沉淀。所述的Fe2+采用硫酸亚铁，硫酸亚铁和H2O2的加入量与废水中的COD的比例为0.6∶1∶2.25；所述的碱性药剂为金属催化剂和碱组成，在氧化后和一次沉淀后分两次加入，最终调整pH值为7。针对造纸制浆废水Fenton两步法氧化处理工艺而言，存在需要进行两次调节pH值的问题，增加了酸与碱的使用量，使得运行费用高、工艺复杂操作繁琐；而且没有提到对重金属的去除，只是去除COD和色度。
公开日为2006年2月22日，申请号为200510035803.1，名称为一种垃圾渗滤液的处理方法。该处理方法主要是将垃圾渗滤液进行混凝沉淀；将前述步骤所得上清液进行多级滤芯过滤；再对上述滤过液进行反渗透过滤；对经反渗透工艺的出水添加氯系氧化剂处理后，再输出排放至水体。这份公开的文件中提到进行混凝沉淀时，要将垃圾渗滤液的pH值调整到10.5-11.0之间，需要使用大量的NaOH，使得运行成本较高。此方法中的混凝主要的目的是去除垃圾渗滤液中的大部分污泥、杂质颗粒等悬浮物质，起到的是辅助作用。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供了一种可以有效地处理污水中微生物难降解的物质、重金属，特别是对微生物具有毒害作用的物质，以及能够进行深度处理生化处理后的垃圾渗滤液达到排放标准，工艺简单、操作方便、运行成本低的污水物化处理方法及装置。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种污水物化处理方法，关键在于该方法的具体步骤：
(1)测定污水的pH值；
(2)当污水的pH值超出pH＝5-8的范围时，投加酸或碱进行调整至pH＝5-8；
(3)向在步骤(2)中的污水中投加复合还原剂，并进行反应；
(4)向在步骤(3)中的污水中投加复合絮凝剂，并进行反应；
(5)向在步骤(4)中的向污水中投加复合氧化剂，并进行反应；
(6)向在步骤(5)中的向污水中投加助凝剂，并进行反应；
(7)将投加药剂后的污水进行固液分离，之后把沉淀污泥与浮渣排除；
(8)最后取出合格水。
更优的，所述的步骤(3)(4)(5)的顺序可以相互调换。
更优的，所述的复合还原剂为含有二价铁离子或二价铁离子和或铝离子和或铁离子的盐类化合物的混合物；所述的复合絮凝剂为含有钙离子或钙离子和或铝离子和或铁离子的碱或盐类化合物的混合物；所述的复合氧化剂为过氧化氢和或高锰酸钾和或次氯酸钠和或氯气；所述的助凝剂为聚丙烯酰胺。
更优的，所述的复合还原剂的投加量为10-2200mg/l；所述的复合絮凝剂的投加量为10-900mg/l；所述的复合氧化剂的投加量为20-1200mg/l；所述的助凝剂的投加量为0.5-3mg/l。
更优的，所述的复合还原剂的混合时间为10-60秒，反应时间为300-1800秒；所述的复合絮凝剂的混合时间10-30秒，反应时间为180-600秒；所述的复合氧化剂的混合时间为10-180秒，反应时间600-3600秒；所述的助凝剂的混合时间为10-30秒，反应时间为60-300秒。
一种污水物化处理装置，关键在于该装置包括酸投加装置、碱投加装置、复合还原剂投加装置、复合絮凝剂投加装置、复合氧化剂投加装置、助凝剂投加装置、组合式高效混合反应絮凝装置、高效固液分离装置、沉淀污泥排除装置、浮渣排除装置。
更优的，所述的酸投加装置包括酸储存设备、投加计量泵；所述的碱投加装置包括碱储存设备、投加计量泵；所述的复合还原剂投加装置包括复合还原剂储存设备、投加计量泵；所述的复合絮凝剂投加装置包括复合絮凝剂储存设备、投加计量泵；所述的复合氧化剂投加装置包括复合氧化剂储存设备、投加计量泵；所述的助凝剂投加装置包括助凝剂储存设备、投加计量泵；所述的组合式高效混合反应絮凝装置包括一个酸或碱与污水混合反应的pH值调节室、三个能够进行还原或絮凝或氧化作用的混合反应室、一个进行助凝作用的助凝室；所述的高效固液分离装置包括能够运行气浮与沉淀两种水处理工艺的构筑物和或设备。
本发明的有益效果是：充分利用投加药剂产生的还原、絮凝、氧化的协同作用，既可以有效地去除污水中的重金属离子，也可以很好地去除污水中的难降解的有机物，特别是可以很好地去除污水中对污水处理微生物具有毒性作用的物质。能够进行污水处理应急减毒，降低超标排放工业污水的毒性，为后续生物处理工艺的正常运行提供保证；又可以有效地对经过生物处理后的垃圾渗滤液，进行进一步的深度处理，降低其COD、氨氮以及总氮，提高可生化性，为进一步处理创造了条件。
附图说明
图1是本发明的污水物化处理装置构成示意图；
图2是本发明的污水物化处理方法流程示意图；
图3是本发明的污水物化处理方法处理企业超标排放污水流程示意图；
图4是本发明的污水物化处理方法处理模拟(调配)企业超标排放污水流程示意图；
图5是本发明的污水物化处理方法深度处理垃圾渗滤液流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
如图1至图5所示，如一种污水物化处理方法，该方法的具体步骤：(1)测定污水的pH值；(2)当污水的pH值超出pH＝5-8的范围时，投加酸或碱进行调整至pH＝5-8；(3)向在步骤(2)中的污水中投加复合还原剂，并进行反应；(4)向在步骤(3)中的污水中投加复合絮凝剂，并进行反应；(5)向在步骤(4)中的向污水中投加复合氧化剂，并进行反应；(6)向在步骤(5)中的向污水中投加助凝剂，并进行反应；(7)将投加药剂后的污水进行固液分离，之后把沉淀污泥与浮渣排除；(8)最后取出合格水。所述的步骤(3)(4)(5)的顺序可以相互调换。所述的复合还原剂为含有二价铁离子或二价铁离子和或铝离子和或铁离子的盐类化合物的混合物，即该还原剂可为硫酸亚铁，也可为硫酸亚铁与聚合氯化铝，也可为硫酸亚铁与聚合氯化铝铁；所述的复合絮凝剂为含有钙离子或钙离子和或铝离子和或铁离子的碱或盐类化合物的混合物，即该絮凝剂为氢氧化钙，也可为聚合氯化铝铁，还可为氢氧化钙与聚合硅酸铝铁；所述的复合氧化剂为过氧化氢和或高锰酸钾和或次氯酸钠和或氯气；所述的助凝剂为聚丙烯酰胺。所述的复合还原剂的投加量为10-2200mg/l；所述的复合絮凝剂的投加量为10-900mg/l；所述的复合氧化剂的投加量为20-1200mg/l；所述的助凝剂的投加量为0.5-3mg/l。所述的复合还原剂的混合时间为10-60秒，反应时间为300-1800秒；所述的复合絮凝剂的混合时间10-30秒，反应时间为180-600秒；所述的复合氧化剂的混合时间为10-180秒，反应时间600-3600秒；所述的助凝剂的混合时间为10-30秒，反应时间为60-300秒。
一种污水物化处理装置，该装置包括酸投加装置、碱投加装置、复合还原剂投加装置、复合絮凝剂投加装置、复合氧化剂投加装置、助凝剂投加装置、组合式高效混合反应絮凝装置、高效固液分离装置、沉淀污泥排除装置、浮渣排除装置。所述的组合式高效混合反应絮凝装置包括一个酸或碱与污水混合反应的pH值调节室、三个进行还原或絮凝或氧化作用的混合反应室、一个进行助凝作用的助凝室，所述的高效固液分离装置包括能够运行气浮与沉淀处理工艺的构筑物和或设备。所述的酸投加装置包括酸储存设备1、投加计量泵2；所述的碱投加装置包括碱储存设备3、投加计量泵4；所述的复合还原剂投加装置包括复合还原剂储存设备5、投加计量泵6；所述的复合絮凝剂投加装置包括复合絮凝剂储存设备7、投加计量泵8；所述的复合氧化剂投加装置包括复合氧化剂储存设备9、投加计量泵10；所述的助凝剂投加装置包括助凝剂储存设备11、投加计量泵12；所述的组合式高效混合反应絮凝装置包括酸或碱与污水混合反应的pH调节室15、复合还原剂与污水混合反应的还原室16、复合絮凝剂与污水混合反应的絮凝室17、复合氧化剂与污水混合反应的氧化室18、助凝剂与污水混合反应的助凝室19；高效固液分离装置包括能够对水进行气浮的分离室31与进行沉淀处理的分离室32。所述的高效固液分离装置为能够运行气浮与沉淀两种水处理工艺的构筑物和或设备。污水通过进水管13进入组合式高效混合反应絮凝装置(构筑物或设备)，通过酸投加装置、碱投加装置、复合还原剂投加装置、复合絮凝剂投加装置、复合氧化剂投加装置、助凝剂投加装置分别向pH调节室15，还原室16、絮凝室17、氧化室18、助凝室19中投加处理药剂，在搅拌装置14的搅拌作用下，污水在通过高效混合反应絮凝装置(构筑物或设备)的过程中，与所投加的药液充分混合反应，形成良好的絮凝体后，通过穿孔花墙20进入高效固液分离装置(构筑物或设备)的沉淀室32，污水从沉淀室32底部进入气浮与沉淀填料装置21，水流沿斜板间缝隙流过，水中杂质颗粒--絮凝体沉淀至斜板上，并沿斜板滑落至池底，通过排泥装置23排入积泥斗后，由排泥管24排出系统。沉淀后的水通过气浮与沉淀填料装置21上部的沉淀集水管22收集进入高效固液分离装置(构筑物或设备)的气浮分离室31的接触区25，与溶气释放器26注入到接触区内的压力溶气水充分接触、混合后，水流通过接触区挡墙27进入气浮分离室31的分离区。在接触区内水中的微小絮凝体与微气泡发生碰撞粘附在一起形成的颗粒，流经分离区在分离区内上浮至水面被排渣装置30收集进入排渣槽29后排出被去除；澄清的水向下流入气浮集水管28收集后进入后续工序。
一、本发明应用在污水处理应急减毒当中，处理企业超标排放污水方面的实施例：
采用企业超标排放生产废水情况下的污水处理厂进水；或模拟企业超标排放生产废水情况，用污水处理厂正常进水与企业生产废水进行调配；处理水量5m3/h。
实施例1：
取生产锻造添加剂企业含有重金属铜的生产废水，经检测生产废水中含铜330mg/L，pH＝1.9，COD为7895mg/L，颜色为紫色。用污水处理厂进水按1∶10进行稀释，经检测稀释后水铜含量为39mg/L，pH＝2.9，COD为1285mg/L。利用本发明的物化方法进行处理，先投加复合絮凝剂300mg/L调节pH至7.5，再投加复合还原剂200mg/L，复合氧化剂150mg/L，助凝剂2mg/L，分别混合搅拌反应三十分钟后，沉淀三十分钟、气浮二十分钟。取沉淀气浮后的上清液检测含铜为2.6mg/L，PH＝6.8，COD为320mg/L。将上清液投加至生物反应池(CASS反应池)进行曝气生物处理，检测物化的处理效果。取生物反应池(CASS反应池)处理后出水检测含铜为0.2mg/L，pH＝7.2，COD为55mg/L。观察生物反应池中的活性污泥沉降速度快，液面无浮泥，活性污泥颗粒状态良好，活性较强，表明污泥活性没有受到影响。说明物化处理效果良好，对后续生物处理微生物不会造成毒性影响。
实施例2
取企业超标排放生产废水情况下污水厂进水，经检测污水中含六价铬5.3mg/L，pH＝2.6，COD为674mg/L。利用本发明的物化方法进行处理，先投加氢氧化钠400mg/L调节pH至6.0，再投加复合还原剂共300mg/L，复合絮凝剂200mg/L，复合氧化剂250mg/L，助凝剂2mg/L，混合搅拌反应三十分钟后，沉淀三十分钟，气浮二十分钟。取沉淀气浮后的上清液检测含六价铬0.38mg/L，PH＝6.5，COD为350mg/L。将上清液投加至生物反应池(CASS反应池)进行生物处理，检验物化处理效果，生物反应池处理后出水含六价铬0.03mg/L，PH＝6.9，COD为70mg/L。观察生物反应池中的活性污泥沉降速度快，液面无浮泥，活性污泥颗粒状态良好，活性较强，表明污泥活性没有受到影响。说明物化处理效果良好，对后续生物处理微生物不会造成毒性影响。
实施例3
取鞋料厂生产废水，乳白色，含有大量乳胶成分，经检测pH为7.0，COD为26564mg/L，用污水处理厂正常进水按1∶20比例进行稀释，稀释后水检测PH＝7.1，COD为1370mg/L。利用本发明的物化方法进行处理，投加复合还原剂200mg/L，复合絮凝剂100mg/L，复合氧化剂350mg/L，助凝剂为1mg/L，混合搅拌反应三十分钟后，沉淀三十分钟，气浮二十分钟。取沉淀气浮后的上清液检测，含CODcr为412mg/L，将上清液投加至生物反应池(CASS反应池)进行生物处理，检验物化处理效果，生物反应池的出水含COD为85mg/L。观察生物反应池中的活性污泥沉降速度快，液面无浮泥，活性污泥颗粒状态良好，活性较强，表明污泥活性没有受到影响。说明物化处理效果良好，对后续生物处理微生物不会造成毒性影响。
实施例4
取工(产)业园区4种生产废水与污水处理厂进水进行混合，混合后污水的pH为3.2，COD为2000mg/L、铜为10.5mg/L，镍为12.1mg/L。采用本发明方法处理，投加复合絮凝剂300mg/L，复合还原剂250mg/L，复合氧化剂350mg/L，助凝剂2mg/L，混合搅拌反应三十分钟后，沉淀三十分钟、气浮二十分钟。取沉淀气浮后的上清液检测含COD为197mg/L，铜含量为2.6mg/L，镍含量为2.16mg/L。将上清液投加至生物反应池(CASS反应池)进行生物处理，检验物化处理效果，生物反应池的出水含CODcr为43.4mg/L，铜为0.2433mg/L，镍为0.2mg/L。观察生物反应池中的活性污泥，沉降速度快，液面无浮泥，活性污泥颗粒状态良好，活性较强，表明污泥活性没有受到影响。说明物化处理效果良好，对后续生物处理微生物不会造成毒性影响。
二、本发明应用到处理垃圾渗滤液方面的实施例：
实施例1
将经过UASB-SBR生物处理工艺处理后的生活垃圾卫生填埋场的渗滤液，采用本发明方法进行处理。夏季雨水较多，UASB-SBR生物处理工艺出水COD为1500-2000mg/L，其它指标满足排放标准。
取经过生物处理后的垃圾渗滤液，经检测COD为1650mg/L，用(1+5)H2SO4调pH由8.0降至5.0，再投加复合絮凝剂400mg/L、复合还原剂1200mg/L、复合氧化剂600mg/L、助凝剂2mg/L。加药间隔为30s，混合搅拌速度为300r/min，混合时间为30s，反应阶段的搅拌速度为100r/min，反应时间为45min，沉淀时间30min。经处理后出水检测COD为210mg/L。再经生化处理可以达到排放标准。
实施例2
经过UASB-SBR生物处理工艺处理后的生活垃圾卫生填埋场的渗滤液，采用本发明方法进行处理。由于冬季降雨较少，经过UASB-SBR生物处理工艺处理后的垃圾渗滤液COD较高为2000-3500mg/L，其它指标达到排放标准。
取经过UASB-SBR生物处理后的垃圾渗滤液，经检测COD为3100mg/L，用(1+5)H2SO4调pH由8.6降至5.0，再投加复合絮凝剂600mg/L、复合还原剂1450mg/L、复合氧化剂800mg/L、助凝剂2mg/L。加药间隔为30s，混合搅拌转速为300r/min，混合时间为30s，反应搅拌速度为100r/min反应时间为45min，沉淀时间为30min。经处理后出水检测COD为350mg/L。再经2级生物处理可达到排放标准。
以上所述的仅是本发明污水物化处理方法及装置的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种污水物化处理方法，其特征在于该方法的具体步骤：
(1)测定污水的pH值；
(2)当污水的pH值超出pH＝5-8的范围时，投加酸或碱进行调整至pH＝5-8；
(3)向在步骤(2)中的污水中投加复合还原剂，并进行反应；
(4)向在步骤(3)中的污水中投加复合絮凝剂，并进行反应；
(5)向在步骤(4)中的向污水中投加复合氧化剂，并进行反应；
(6)向在步骤(5)中的向污水中投加助凝剂，并进行反应；
(7)将投加药剂后的污水进行固液分离，之后把沉淀污泥与浮渣排除；
(8)最后取出合格水；
其特征在于：
所述的复合还原剂为含有二价铁离子的混合物，投加量为10-2200mg/l，混合时间为10-60秒，反应时间为300-1800秒；
所述的复合絮凝剂为含有钙离子的混合物，投加量为10-900mg/l，混合时间10-30秒，反应时间为180-600秒；
所述的复合氧化剂为过氧化氢，投加量为20-1200mg/l，混合时间为10-180秒，反应时间600-3600秒；
所述的助凝剂为聚丙烯酰胺，投加量为0.5-3mg/l，混合时间为10-30秒，反应时间为60-300秒；
污水通过进水管进入组合式高效混合反应絮凝装置，通过酸投加装置、碱投加装置、复合还原剂投加装置、复合絮凝剂投加装置、复合氧化剂投 加装置、助凝剂投加装置分别向pH调节室，还原室、絮凝室、氧化室、助凝室中投加处理药剂，在搅拌装置的搅拌作用下，污水在通过高效混合反应絮凝装置的过程中，与所投加的药液充分混合反应，形成良好的絮凝体后，通过穿孔花墙进入高效固液分离装置的沉淀室，污水从沉淀室底部进入气浮与沉淀填料装置，水流沿斜板间缝隙流过，水中杂质颗粒--絮凝体沉淀至斜板上，并沿斜板滑落至池底，通过排泥装置排入积泥斗后，由排泥管排出系统；沉淀后的水通过气浮与沉淀填料装置上部的沉淀集水管收集进入高效固液分离装置的气浮分离室的接触区，与溶气释放器注入到接触区内的压力溶气水充分接触、混合后，水流通过接触区挡墙进入气浮分离室的分离区，在接触区内水中的微小絮凝体与微气泡发生碰撞粘附在一起形成颗粒，流经分离区在分离区内上浮至水面被排渣装置收集进入排渣槽后排出被去除；澄清的水向下流入气浮集水管收集。
2.一种使用权利要求1所述方法的污水物化处理装置，其特征在于该装置包括酸投加装置、碱投加装置、复合还原剂投加装置、复合絮凝剂投加装置、复合氧化剂投加装置、助凝剂投加装置、组合式高效混合反应絮凝装置、高效固液分离装置、沉淀污泥排除装置、浮渣排除装置；
所述的酸投加装置包括酸储存设备、投加计量泵；所述的碱投加装置包括碱储存设备、投加计量泵；所述的复合还原剂投加装置包括复合还原剂储存设备、投加计量泵；所述的复合絮凝剂投加装置包括复合絮凝剂储存设备、投加计量泵；所述的复合氧化剂投加装置包括复合氧化剂储存设备、投加计量泵；所述的助凝剂投加装置包括助凝剂储存设备、投加计量泵；所述的组合式高效混合反应絮凝装置包括一个酸或碱与污水混合反应 的pH值调节室、三个能够进行还原或絮凝或氧化作用的混合反应室、一个进行助凝作用的助凝室；所述的高效固液分离装置包括能够运行气浮与沉淀两种水处理工艺的构筑物和/或设备；
污水通过进水管进入组合式高效混合反应絮凝装置，通过酸投加装置、碱投加装置、复合还原剂投加装置、复合絮凝剂投加装置、复合氧化剂投加装置、助凝剂投加装置分别向pH调节室，还原室、絮凝室、氧化室、助凝室中投加处理药剂，在搅拌装置的搅拌作用下，污水在通过高效混合反应絮凝装置的过程中，与所投加的药液充分混合反应，形成良好的絮凝体后，通过穿孔花墙进入高效固液分离装置的沉淀室，污水从沉淀室底部进入气浮与沉淀填料装置，水流沿斜板间缝隙流过，水中杂质颗粒--絮凝体沉淀至斜板上，并沿斜板滑落至池底，通过排泥装置排入积泥斗后，由排泥管排出系统；沉淀后的水通过气浮与沉淀填料装置上部的沉淀集水管收集进入高效固液分离装置的气浮分离室的接触区，与溶气释放器注入到接触区内的压力溶气水充分接触、混合后，水流通过接触区挡墙进入气浮分离室的分离区，在接触区内水中的微小絮凝体与微气泡发生碰撞粘附在一起形成颗粒，流经分离区在分离区内上浮至水面被排渣装置收集进入排渣槽后排出被去除；澄清的水向下流入气浮集水管收集。
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