CN103214141A - 一种可显著提高经济性的污水深度处理回用方法 - Google Patents
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Abstract
一种显著提高经济性的污水深度处理回用的方法,包括高效混凝沉淀、臭氧氧化和生化处理过程,其特征在于混凝沉淀阶段是集混凝、絮凝、沉淀和污泥回流于一体,利用强制污泥外循环回流方式,增大絮凝反应的污泥浓度,充分利用回流污泥的接触絮凝、沉积网捕的作用,提高了COD、悬浮物等的去除率,从而显著降低后续臭氧的投加量。臭氧氧化阶段通过投加臭氧进一步去除污水的COD,并且提高污水的可生化性。该阶段产生的臭氧尾气转化成纯氧后,经收集输送到前端生化阶段,为其提供曝气所需要的氧量,降低运行成本。生化处理过程采用曝气生物滤池去除臭氧氧化阶段产生的可生化降解的COD。
Description
技术领域
本发明属于污水处理领域,旨在提供一种运用“混凝沉淀-臭氧氧化-曝气生物滤池”方法,该方法具有显著减少臭氧投加量,实现臭氧尾气回用,降低运行成本的优点。
背景技术
污水回用是企业解决缺水,提高水资源利用率,降低生产成本,减少环境污染,促进企业可持续发展的必由之路。一些高污染的废水根据二级处理技术(如活性污泥法)净化功能对城市污水所能达到的处理程度,在一般情况下,还会含有相当数量的污染物质,如BOD520-30mg/l,COD60-100mg/l,悬浮物20-30mg/l,NH3-N15-25mg/l。此外,还可能含有细菌和重金属等有毒有害物质。深度处理方法一般存在着以下两个问题:(1)污染物颗粒粒径较小,一般沉淀池难以沉降。(2)废水中剩余的污染物结构稳定,降解难度大。一般来说,对于常规城镇污水水质,出水水质如若执行一级A标准,则处理难度相对较大,运行成本较高。
“混凝沉淀-臭氧氧化-曝气生物滤池”方法是近几年来备受业内青睐的一套污水深度处理方法,但是传统的混凝沉淀池包括混合池、反应池、沉淀池、污泥浓缩池等组成,方法流程长、占地面积大、耗水量大、建设费用高等缺点。而且还存在着COD、悬浮物去除率低等问题,导致后续的臭氧量投加量过大,运行成本高。
高效沉淀池是将絮凝、沉淀、污泥浓缩过程综合于一个构筑物中的综合设备,各部分相互牵制、相互影响,可显著减小设备空间,同时可解决上述传统深度处理方法存在的问题。高效沉淀池充分利用外循环回流污泥的沉积网捕作用,通过污泥回流管将污泥区的污泥回流至絮凝池,通过污泥的接触絮凝、沉积网捕,不仅提高悬浮物的去除率,快速增大矾花尺寸,加速沉降。而且,还可以提高投加药剂的利用率,比如,混凝池中投加的石灰利用率可达到80%以上。
臭氧氧化方法是一种化学法去除COD的高级氧化技术。其中,该方法中,臭氧的投加量、利用率是决定其运行成本的核心问题。本发明在于提供一种可显著降低后续臭氧方法运行成本的高效沉淀池,通过优化方法参数,使高效沉淀池代替传统沉淀池,与“臭氧氧化-曝气生物滤池”结合,实现实际应用,并显著降低运行成本,提高经济效益;普通的臭氧反应池中的纯净的臭氧尾气在进入尾气破坏器中转化成纯氧后排放,或将臭氧收集,用于原水的预氧化或消毒处理。本发明提供了一种全新的臭氧尾气回收利用方法,该方法是将尾气破坏器产生的纯氧通过抽气泵输送到前端处理的生化池(如A/O工艺)的曝气管中,为好氧池提供氧气,提高好氧菌的降解效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是污水深度处理流程中,普通的混凝沉淀池对COD和悬浮物去除率低,导致后续的臭氧氧化方法阶段处理负荷高,运行成本高,达不到回用标准,以及臭氧氧化方法产生的纯氧尾气回收利用率低的现状。
针对目前废水深度处理存在的问题及现状,提高污水的回用率,结合“混凝沉淀-臭氧氧化-曝气生物滤池”方法,其具体的技术方案如下:
经过前期处理的废水进入“混凝沉淀-臭氧氧化-曝气生物滤池”方法,即包括混凝沉淀、臭氧氧化和曝气生物滤池生化处理。所述的混凝沉淀是在高效沉淀池中进行,该高效沉淀池是一个配有混凝剂和絮凝剂投加装置的斜管沉淀池,投加混凝剂的混凝池连接投加絮凝剂的絮凝池,絮凝池底部设有污泥回流管,污泥浓缩区的污泥经污泥管路回流至絮凝池;加有混凝剂和絮凝剂的原水在反应器内与高浓度的回流污泥相接触,脱稳杂质与污泥颗粒碰撞进行凝聚,结成重而大的絮凝体,在斜管沉淀-污泥浓缩单元中进行沉淀分离;絮凝池连接沉淀-污泥浓缩池;沉淀区与集水槽相连。
本发明方法还包括一种污泥强制外循环式沉淀处理步骤,即在絮凝池底部设有污泥回流管,通过调节回流比,回流来自沉淀区底部的部分污泥。
本发明方法的混凝沉淀步骤包括:
(1)混凝,在快速搅拌器的搅拌下,将自动投加装置投加的混凝剂与来水充分接触混合,停留时间为2-3min;
(2)絮凝,含有混凝剂、絮凝剂的污水与絮凝池中回流的污泥碰撞接触,形成具有强吸附、降解功能的颗粒;
(3)沉淀,夹杂有大量絮凝颗粒的污水经过斜壁推流池降速,随后进入斜管沉淀区进行沉淀;
(4)污泥浓缩和回流,设置在污泥浓缩区底部的刮泥机和集泥斗,定期对污泥进行浓缩,通过污泥输送管排出,部分含水量较高污泥经污泥回流管进入絮凝池。
本发明方法还包括臭氧尾气破坏步骤,其特征在于采用加热催化将纯净臭氧转化成纯氧,收集后在吸气泵的负压作用下,输送到前端生化处理工艺的曝气管中。
高效沉淀池主要有混凝池、絮凝池和沉淀-污泥浓缩池。混凝池为矩形,在该池中投加混凝剂,设置快速搅拌器,用于进水和混凝剂的快速混合。水进入絮凝区进行絮凝前,投加混凝剂溶液以混凝悬浮固体。经过混凝后的水进入絮凝池,在此投加絮凝剂。混凝剂和絮凝剂的投加量需要根据进水水质、流量按比例调节。
从絮凝池中出来的水进入沉淀-污泥浓缩池,该池是将两个功能集于一池即采用斜管模块将矾花和水分离,逆向流;沉淀在池子底部的污泥借助装有刮泥机系统的浓缩搅拌器加速浓缩;一定比例的污泥连续循环至絮凝池,通过污泥排放泵;定期将剩余污泥抽出,送到污泥混合池,控制池内的污泥量;污泥脱水前不需要进行浓缩。高效沉淀池内设置泥位检测,通过污泥排放泵控制池内的污泥量。
污泥浓缩区中,要根据水质和水量情况,调节泥层厚度,污泥浓缩时间以及排泥时间。
经过高效沉淀池的污水COD的去除率可达到30-40%,该去除率能明显降低后续臭氧投加量。出水进入臭氧氧化阶段,臭氧氧化阶段包括臭氧发生单元、臭氧接触反应单元。其中,臭氧发生单元包括臭氧发生装置、配置气源单元、臭氧投加系统、尾气破坏单元、冷却水单元、自动控制单元、仪器仪表单元等。
臭氧投加系统使用陶瓷/钛板微孔曝气头将臭氧投加到水里。陶瓷/钛板材质的曝气头可预防被臭氧溶解和腐蚀。
臭氧投加系统采用文丘里水射器使得臭氧与被处理水接触。臭氧气体流量通过一个流量计和流量控制阀控制。
废水在臭氧接触反应池中的水力停留时间约为45min,此时可保证COD大部分被转化成BOD,提高废水可生化性。过长的停留时间,尽管可以将COD转化成小分子物质直接去除,但可能导致臭氧量的消耗过大,经济性降低。
臭氧尾气破坏器设置吸气泵,使管路内产生负压,形成一个稳定的气流,通过输送管道送入前端生化方法的曝气管道中。
在臭氧反应池后加一个中间水池,一是为了处理多余的臭氧,二是在该池中投加酸或碱调节污水pH值,保护后续的曝气生物滤池步骤。
曝气生物滤池采用陶粒填料,下进水、下进气,使用长柄滤头及单孔膜曝气器布水布气,反冲洗周期5-10天。
曝气生物滤池后设置排放水池用来收集处理后的水,并作为曝气生物滤池反冲洗水泵和向回用装置供水泵的吸水池。
附图说明
图1本发明的装置流程图
图2本发明的高效沉淀池平面图
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步说明:
参见图1,废水的深度处理工艺是包括高效沉淀池A、臭氧接触反应池B及曝气生物滤池D三部分为主要装置,以臭氧尾气利用方法为辅的一套工艺流程。参见图2,经二级处理后的污水首先进入高效沉淀池由进水管1进入微涡流水力混合器2,在该池中使用自动投加装置4投加混凝剂,比如含量为41%的聚合FeCl3,石灰等,投加量根据进水量自动调节。在运行现场设置一个共用加药间储存药品,并配有液体药品配置系统,投加的混凝剂使用混凝搅拌器5搅拌,使污染物与混凝剂充分接触。经过混凝处理的废水通过底部管道6进入絮凝区,该反应池的有效面积与混凝池相同。絮凝池中布置一个导流装置,絮凝剂投加管7延伸到导流筒底部位置,为了使絮凝剂在水中迅速均匀分布,池中设有絮凝剂液体的布水管8。四壁设有导流隔板9,导流筒中间配有絮凝搅拌器10。絮凝池中设有污泥回流管3,在这里污水与定量回流的污泥进行混合。絮凝区内的搅拌器搅拌速度需根据水量、加药量定期调节,搅拌器材质均使用不锈钢304。经过絮凝反应的废水由斜壁推流池11自流入沉淀-污泥浓缩池,沉淀区为斜管沉淀池12,污染物在斜管的作用下沉淀下来,并由沉淀区中央的集泥斗13,污泥在污泥浓缩机14的浓缩耙15作用下由污泥排放管排出。底部还设有污泥回流管3,将部分污泥回流至混凝池。经过处理后的清水经集水槽16收集后流出出水渠并排出。
经过混凝沉淀反应的废水进入臭氧接触反应系统。设有专门的臭氧发生间,臭氧接触池每条反应线包括4个隔室,臭氧投加到前3个隔室,第4个隔室用来达到水力停留时间,同时释放水中的余臭氧,臭氧量的控制由球阀手动调节,每个隔室另配有一台流量计和一个压力表,臭氧投加采用陶瓷微孔扩散盘布置于反应池中,微孔布气盘及与曝气系统其他部分均使用不锈钢316L或更好,密封材料防腐。臭氧扩散效率可达到高于95%。
进入尾气破坏器的纯净臭氧通过加热催化方式转化成纯氧,释放的氧气通过吸气泵,通过管道输送到前端生化工艺如A/O工艺的曝气管中。
表1臭氧接触反应池每个隔室臭氧投加比例
隔室 | 1 | 2 | 3 | 4 |
臭氧投加比例 | 50% | 25% | 25% | 0% |
中间水池中投加硫酸或NaOH平衡废水的pH,采用钢筋混凝土结构。
曝气生物滤池分为气水混合区、承托层、生物填料层、反冲洗布水布气层。填料层高度2.7-3m,生物填料采用重质滤料,底部设有布水布气管,曝气盘为曝气管均与罗茨鼓风机相连接。经过处理的水由出水堰流出,一部分清水作为反冲洗原水返回池底部。
经过本方法处理得到的炼化废水出水指标如下:
表2炼化废水深度处理经过各个步骤的进出水水质情况
经过本处理方法流程的废水出水水质达到国家一级A类标准或回用水标准。
本发明与现有方法相比主要存在以下四方面的创新:(1)弥补传统沉淀池占地面积大,各池之间结合不够密切的缺点,高效沉淀池将沉淀池的混合、絮凝、沉淀-污泥浓缩回流三部分综合于一个构筑物中,并通过优化装置中的工艺参数,显著降低后续臭氧氧化步骤中臭氧的投加量,具有很高的经济性;(2)采用强制外循环污泥回流的方式,在絮凝反应池中设置污泥回流管,调节污泥回流比,不仅充分利用回流污泥絮凝技术的沉积网捕和吸附作用,还可缓冲来水对设备的冲击;(3)高效沉淀池与臭氧接触反应池之间通过调节高程差,实现污水自流,降低成本;(4)实现了臭氧尾气回收再利用,臭氧尾气破坏器中释放的纯氧通过吸气泵送入前端生化阶段,实现回收再利用。
Claims (5)
1.一种污水深度处理回用的方法,包括高效混凝沉淀、臭氧氧化、和曝气生物滤池生化处理,其特征在于所述的高效混凝沉淀是在高效沉淀池中进行,该高效沉淀池是一个配有混凝剂和絮凝剂投加装置的斜管沉淀池,投加混凝剂的混凝池连接投加絮凝剂的絮凝池,絮凝池底部设有污泥回流管,污泥浓缩区的污泥经污泥管路回流至絮凝池;加有混凝剂和絮凝剂的原水在反应器内与高浓度的回流污泥相接触,脱稳杂质与污泥颗粒碰撞发生凝聚,结成重而大的絮凝体,在斜管沉淀-污泥浓缩单元中进行沉淀分离;絮凝池连接沉淀-污泥浓缩池;沉淀区与集水槽相连。
2.权利要求1所述的污水深度处理回用的方法,其特征在于还包括污泥强制外循环式沉淀处理步骤,即在絮凝池底部设有污泥回流管,通过调节回流比,回流来自沉淀区底部的部分污泥。
3.权利要求1或2所述的污水深度处理回用的方法,其特征在于混凝沉淀步骤包括:
(1)混凝,在快速搅拌器的搅拌下,将自动投加装置投加的混凝剂与来水充分接触混合,水力停留时间为2-3min;
(2)絮凝,含有混凝剂和絮凝剂的污水与絮凝池中回流的污泥碰撞接触,形成具有强吸附功能的颗粒;
(3)沉淀,夹杂有大量絮凝颗粒的污水经过斜壁推流池降速,随后进入斜管沉淀区进行沉淀;
(4)污泥浓缩和回流,设置在污泥浓缩区底部的刮泥机和集泥斗,定期对污泥进行浓缩,通过污泥输送管排出,部分含水量较高污泥经污泥回流管进入絮凝池。
4.权利要求1或2所述的污水深度处理回用的方法,其还包括臭氧尾气破坏步骤,其特征在于采用加热催化将纯净臭氧转化成纯氧,收集后在吸气泵的负压作用下,输送到前端生化处理工艺的曝气管中。
5.权利要求3所述的污水深度处理回用的方法,其还包括臭氧尾气破坏步骤,其特征在于采用加热催化将纯净臭氧转化成纯氧,收集后在吸气泵的负压作用下,输送到前端生化处理工艺的曝气管中。
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