CN103121743A - 一种城市污水回用反渗透浓缩水的处理方法 - Google Patents

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田陆梅
黄圣散
杨瑜芳
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Abstract

本发明属于污水处理领域,涉及一种城市污水回用产生的反渗透浓缩水的处理,在待处理水中加入过氧化氢和含金属离子的盐类或聚合物进行处理,其中金属离子为Fe2+、以及Fe3+或Al3+中的至少一种。本发明解决了城市污水回用过程中产生的反渗透浓缩水难于处理的问题。将Fenton试剂处理RO浓缩水中的有机物和除磷结合在一起,可以减少反应装置的占地面积,同时又能提高Fenton试剂的氧化效率,降低试剂投加成本。本发明操作简单方便,易于实施,处理出水可以达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准,减少了排放到环境中的污染物浓度。

Description

ー种城市污水回用反滲透浓缩水的处理方法
技术领域
[0001] 本发明属于污水处理领域,具体是ー种城市污水回用产生的反滲透浓缩水的处理。
背景技术
[0002] 我国全国性淡水资源紧张,缺水的城市已占到60 %。另ー方面,废水排放量日益增加,2010年,全国废水排放量617.3亿吨,比上年增加4.7%,其中城市生活污水排放量379.8亿吨,比上年增加7%。淡水资源的短缺和废水排放量的增加已严重影响到经济的持续发展和人民生活水平的提高,开发新的水资源成为当务之急。エ业废水和城市污水处理、回用即废水资源化是建立新的水资源的主要内容。
[0003] 根据建设部发布的《城市污水再生利用技术政策》,2015年北方缺水城市的再生水直接利用率达到城市污水排放量的20% -25%,南方沿海缺水城市达到10% -15%。膜技术作为ー种新型的分离技术在废水回用处理中得到了广泛的应用并显示了广阔的发展前景。近年来,多祥化的膜组合エ艺得到越来越多的关注,将不同种类的膜组合而成的膜集成系统能发挥各种膜技术的优势,形成废水深度处理的新エ艺。エ业废水、城市污水等通过生化处理后再经膜法深度处理后可回用为エ业浄水(循环水、エ艺水或冷却水等),提高了水资源的利用率。反滲透(RO)技术已成为废水深度处理中必用的膜过程之一。
[0004] 在这些组合回用エ艺中,反滲透浓缩水的产生是一个无法回避的问题,这是由于反滲透技术并不能真正降解废水中的有机污染物,只是将原有废水中的有机污染物进行转移和浓缩。城市污水回用产生的反滲透浓缩水除了具有一般反滲透浓缩水都具有的含盐量高、可生化性差的特点外,其氮磷的含量较高也是ー个处理的难点。
[0005]目前针对反滲透浓缩水的处理工艺大多数都是针对其含有的难降解有机物进行的处理,没有涉及到对于氮磷的处理,而氮磷含量较高的废水直接排放到环境会造成富营养化等问题,从而对生态环境造成较大的破坏。
[0006] 丁伟等(由动物脑组织提取神经节苷脂过程中产生的废水处理方法,发明专利授权公告号CN 100395192C)提到将除磷药剂与Fenton氧化反应的催化剂合ニ为一,可以降低除磷费用。但是如果要达到除磷的要求,Fenton反应中Fe2+的投加量较大,大量Fe2+的存在会导致过氧化氢的利用效率不高,使有机污染物降解不完全,同时也会増加了过氧化氢的投加费用。
[0007] 因此,寻找ー种经济有效的处理城市污水回用反滲透浓缩水的方法,使其处理出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》ー级B标准,对于采用膜法回用城市污水エ艺的推广具有重要的意义。
发明内容 [0008] 本发明要解决的技术问题是:针对城市污水回用过程中产生的可生化性差、氮磷含量高的反滲透浓缩水,提供一种有效结合高级氧化技术和生化技术,成本较低、操作简单的新エ艺。
[0009] 本发明的目的可以通过以下措施达到:
[0010] ー种城市污水回用反滲透浓缩水的处理方法,包含以下步骤:在待处理水中加入过氧化氢和含金属离子的盐类或聚合物进行处理,得到处理过的水;其中金属离子为Fe2+、以及Fe3+或Al3+中的至少ー种。
[0011] 过氧化氢与Fe2+的组合体系即为Fenton氧化体系,过氧化氢与Fe2+反应产生具有强氧化性的羟基自由基,能够快速无选择性的氧化有机污染物,是水处理过程中一种应用最为广泛和有效的高级氧化方法,适用于不同水质的处理。在Fenton试剂反应中,Fe2+会被氧化为Fe3+,产生混凝沉淀,因此,Fenton试剂在水处理中具有氧化和混凝两种作用。Fe3+或Al3+的加入在达到除磷的要求的同时,减少了 Fe2+的加入量,从而减少了由于过多的Fe2+的投加量对过氧化氢的消耗,提高了 Fenton试剂对有机物的氧化效率。
[0012] 该发明还包含以下步骤:将第一歩处理过的水调整pH至6-7后,经固液分离后进入脱氮型生物滤池处理,得到处理出水。由于Fenton氧化反应后的出水的pH偏低,不适于微生物的生存,需要将该出水pH调整至适宜微生物生存的范围。
[0013] 本发明中对于固液分离的具体方法没有特别限定。可以优选采用沉淀池方法。
[0014] 所述过氧化氢的投加量与待处理水中COD(化学需氧量)的质量比优选为1:1-3:1。过氧化氢的投加量对待处理水中COD的去除效果有较大的影响,过氧化氢的投加量过低,对COD的去除效果可能比较有限,投加量过高,过氧化氢本身也会消耗生成的强氧化性的羟基自由基,増加处理成本,降低其在实际工程中应用的可行性。
[0015] 所述过氧化氢的投加量与Fe2+的摩尔比优选为15: 1-30: I。Fe2+在Fenton试剂氧化反应中起催化剂的作用,过低的Fe2+的投加量可能会影响其催化效果,由于Fe2+是具有强还原性的物质,过高 的Fe2+的投加量一方面优选会消耗过氧化氢,另ー方面优选会消耗强氧化性的羟基自由基,降低Fenton试剂对有机物的氧化效率。
[0016] 所述过氧化氢和含金属离子的盐类或聚合物的处理时间为15_60min。
[0017] 由于羟基自由基需要在偏酸性的条件下才能生成,所述过氧化氢和含金属离子的盐类或聚合物的处理时PH优选为3.0-5.0。
[0018] 所述含Fe2+金属离子的盐类或聚合物优选于硫酸亚铁或氯化亚铁中的一种或几种;所述含Fe3+或Al3+金属离子的盐类或聚合物优选于硫酸铝、无水氯化铝、明矾、三氯化铁、聚合硫酸铁、聚合硫酸铝、聚合氯化铝、或聚合氯化铁铝中的ー种或几种。
[0019] 所述的脱氮型生物滤池优选采用下部进水上部出水,中间曝气的操作模式。采用中间曝气的操作模式,生物滤池容易形成下部缺氧上部好氧的环境,有利于脱氮反应的进行。
[0020] 本发明解决了城市污水回用过程中产生的反渗透浓缩水难于处理的问题。将Fenton试剂处理RO浓缩水中的有机物和除磷结合在一起,可以减少反应装置的占地面积,同时又能提高Fenton试剂的氧化效率,降低试剂投加成本。本发明操作简单方便,易于实施,处理出水可以达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》ー级B标准,减少了排放到环境中的污染物浓度。
附图说明[0021] 图1是采用本发明的水处理工艺流程图。
具体实施方式
[0022] 实施例中的COD (化学需氧量)的測定采用标准重铬酸钾法(中华人民共和国国家标准GB11914-89),总氮的测定采用碱性过硫酸钾-消解紫外分光光度法(中华人民共和国国家标准GB11894-89),总磷的测定采用钥酸铵分光光度法(中华人民共和国国家标准GBl 1893-89)。其中的水质数据是测试中得到的平均值(每两周测试I次,半年的平均值)。
[0023] 实施例中使用的化学物质购买于国药集団化学试剂有限公司。
[0024] 实施例1
[0025] 如图1,采用本发明エ艺处理城市污水回用产生的反滲透浓缩水,处理水量为50m3/d,在待处理水中加入过氧化氢和硫酸亚铁与三氯化铁,其中过氧化氢的投加量与待处理水中COD的质量比为2,过氧化氢的投加量与Fe2+的摩尔比为20,三氯化铁的投加量根据待处理水中的总磷的含量确定为6mg/L(以Fe计),反应时间为30min,反应pH为4,反应结束后将处理过的水pH调整至6.5经沉淀池固液分离后进入脱氮型生物滤池进行处理。处理出水可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002) —级B标准。进出水水质如表I所示。
[0026] 表I试验进出水水质
[0027]
Figure CN103121743AD00051
[0028] 实施例2
[0029] 如图1,采用本发明エ艺处理城市污水回用产生的反滲透浓缩水,处理水量为60m3/d,在待处理水中加入过氧化氢和硫酸亚铁与聚合硫酸铝,其中过氧化氢的投加量与待处理水中COD的质量比为1,过氧化氢的投加量与Fe2+的摩尔比为15,聚合硫酸铝的投加量根据待处理水中的总磷的含量确定为10mg/L(以Al计),反应时间为20min,反应pH为3,反应结束后将处理过的水pH调整至6经沉淀池固液分离后进入脱氮型生物滤池进行处理。处理出水可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002) —级B标准。进出水水质如表2所示。
[0030] 表2试验进出水水质
[0031]
Figure CN103121743AD00052
[0032] 实施例3[0033] 如图1,采用本发明エ艺处理城市污水回用产生的反滲透浓缩水,处理水量为80m3/d,在待处理水中加入过氧化氢和氯化亚铁与聚合硫酸铁,其中过氧化氢的投加量与待处理水中COD的质量比为3,过氧化氢的投加量与Fe2+的摩尔比为30,聚合硫酸铁的投加量根据待处理水中的总磷的含量确定为13mg/L(以Fe计),反应时间为60min,反应pH为5,反应结束后将处理过的水pH调整至7经沉淀池固液分离后进入脱氮型生物滤池进行处理。处理出水可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002) —级B标准。进出水水质如表3所示。
[0034] 表3试验进出水水质
[0035]
Figure CN103121743AD00061
[0036] 对比例I
[0037] 试验处理水量为60m3/d,在待处理的城市污水回用产生的反渗透浓缩水中加入过氧化氢和硫酸亚铁,其中过氧化氢的投加量与待处理水中COD的质量比为2,过氧化氢的投加量与Fe2+的摩尔比为20,反应时间为30min,反应pH为4,反应结束后将处理过的水pH调整至6.5经沉淀池固液分离后进入脱氮型生物滤池进行处理。脱氮型生物滤池出水进入混凝沉淀池进行除磷,混凝沉淀池内聚合硫酸铁投加量为10mg/L(以Fe计),进出水水质如表4所示。
[0038] 表4试验进出水水质
[0039]
Figure CN103121743AD00062
[0040] 对比例2
[0041] 试验处理水量为40m3/d,在待处理的城市污水回用产生的反渗透浓缩水中加入过氧化氢和硫酸亚铁,其中过氧化氢的投加量与待处理水中COD的质量比为4,过氧化氢的投加量与Fe2+的摩尔比为20,反应时间为30min,反应pH为4,反应结束后将处理过的水pH调整至6.5经沉淀池固液分离后进入脱氮型生物滤池进行处理。进出水水质如表5所示。
[0042] 表5试验进出水水质
[0043]
Figure CN103121743AD00063
Figure CN103121743AD00071
[0044] 将实施例和对比例进行比较,从对比例I可以看出,采用本发明处理城市污水回用RO浓缩水时可以将去除有机物和除磷结合在一起,減少了混凝沉淀池的占地面积及操作的复杂性,从对比例2可以看出,采用本发明时可以提高Fenton试剂的氧化效率,降低过氧化氢的投加成本,提高出水 水质。

Claims (8)

1.ー种城市污水回用反滲透浓缩水的处理方法,其特征在于:包含以下步骤:在待处理水中加入过氧化氢和含金属离子的盐类或聚合物进行处理,得到处理过的水;其中金属离子为Fe2+、以及Fe3+或Al3+中的至少ー种。
2.根据权利要求1所述的城市污水回用反滲透浓缩水的处理方法,其特征在于:还包含以下步骤:将所述处理过的水调整PH至6-7后,经固液分离后进入脱氮型生物滤池处理,得到处理出水。
3.根据权利要求1所述的城市污水回用反滲透浓缩水的处理方法,其特征在于:所述过氧化氢的投加量与待处理水中COD的质量比为1: 1-3: I。
4.根据权利要求1所述的城市污水回用反滲透浓缩水的处理方法,其特征在于:所述过氧化氢的投加量与Fe2+的摩尔比为15: 1-30: I。
5.根据权利要求1所述的城市污水回用反滲透浓缩水的处理方法,其特征在于:所述过氧化氢和含金属离子的盐类或聚合物的处理时间为15-60min。
6.根据权利要求1所述的城市污水回用反滲透浓缩水的处理方法,其特征在于:所述过氧化氢和含金属离子的盐类或聚合物的处理时PH为3.0-5.0。
7.根据权利要求1所述的城市污水回用反滲透浓缩水的处理方法,其特征在于:所述含Fe2+金属离子的盐类或聚合物选自于硫酸亚铁或氯化亚铁中的ー种或几种;所述含Fe3+或Al3+金属离子的盐类或聚合物选自于硫酸铝、无水氯化铝、明矾、三氯化铁、聚合硫酸鉄、聚合硫酸铝、聚合氯化铝、或聚合氯化铁铝中的ー种或几种。
8.根据权利要求2所述的城市污水回用反滲透浓缩水的处理方法,其特征在于:所述的脱氮型生 物滤池采用下部进水上部出水,中间曝气的操作模式。
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