CN103864244A - 温泉废水处理及综合利用的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种温泉废水处理及综合利用的方法，通过水源热泵技术将温泉废水热能进行回收，用于采暖、热水和制冷的供应；根据絮凝剂的选择原则，通过实验选择合适的絮凝剂组合；向经余热回收后的温泉废水中投加絮凝剂，加速废水中固体颗粒物的聚集和沉降，同时去除部分溶解性有机物；通过对植物导电率的检测确定相应指标的灌溉阀值，作为温泉水植物灌溉安全评估的警示灯；对处理的温泉废水进行消毒处理；将经过消毒处理的洗浴废水用于花卉灌溉、景观、洗车等各个方面。本发明提供的一种温泉废水处理及综合利用的方法，大大提升温泉资源的利用价值和使用率，节约了资源成本，节约了水资源，同时减少对生态环境的污染。

Description

温泉废水处理及综合利用的方法

技术领域

本发明属于温泉领域，尤其涉及一种温泉废水处理及综合利用的方法。

背景技术

温泉水中含有多种矿物离子，目前主要用于洗浴，洗浴后还含有大量的热能，但也有轻度污染，采取适当的方法处理后，可将余热回收以及用于灌溉、景观用水等。目前，开发利用模式主要有：地热直接供暖；浴疗保健；娱乐、旅游；种植、养殖；余热供暖；水产养殖；农业利用。

近几年，地热能的利用发展很快，尤其是地热供热、温泉疗养、游乐等发展迅速，规模不断扩大。温泉资源的浪费现象普遍存在。温泉企业很少在排放前将温泉水进行处理。由于温泉水中的矿物质很多，水温较高，排放不当易造成热污染。中国海洋大学海洋地球科学学院栾光忠教授曾指出，地热水的大规模开采以及尾水的大量排放，对生态环境、工程环境、土壤及地下水等方面都有明显的影响。但由于缺少相关开发技术和利用途径，导致仍可利用的温泉成了废水，极大降低了温泉水的利用率。

温泉废水对水源热泵系统的影响主要有两种：腐蚀与结垢。弱碱性温泉水，对热泵机组有腐蚀作用。腐蚀会影响水源热泵系统运行效果。产生腐蚀后，水源热泵系统中的金属管道遭到破坏而变薄，或局部点状腐蚀而凹陷甚至穿孔。金属腐蚀产物转入水中，使水中杂质增多，又加剧受热面的结垢过程。高价铁的水垢，容易引起垢下金属铁的腐蚀，铁的腐蚀又容易重新结成水垢，这种恶性循环会迅速致水管穿孔。废水中含有的钙镁离子、矿物质、氯离子、硫酸根离子、硅酸盐以及细菌、微生物等，对引起管道结垢影响极大。赵峰、邵林广、文远高认为利用物理方法、化学方法可以有效防止水源热泵管道结垢；添加缓蚀剂可以满足不同金属材料的防腐蚀要求。

我国近一半的温泉水利用形式都是洗浴及水疗。这种一次性应用的高温地热尾水的排放不仅是一种资源浪费，而且高温尾水进入地表水域后，会导致水域中溶解氧浓度降低、温度改变，影响水生生物群落的组成结构。温泉废水中含有多种矿物离子、以及一些微生物，容易致使一些藻类和水草蔓延，更有甚者，会使水域荒芜，破坏原水体环境指标及自然生态环境的平衡。如招远温泉、威海宝泉汤、文登大英汤等多处浴池尾水排水口附近无蛙类及其它生物。温泉含有大量矿物质，在地热水及废水流经区，可能带来土壤盐渍化现象。

洗浴废水具有水量大、污染轻、水质稳定的特点，温泉洗浴废水的综合利用具有重大意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种温泉废水处理及综合利用的方法，旨在解决目前温泉废水缺少相关开发技术和利用途径，导致仍可利用的温泉成了废水，降低了温泉水的利用率，温泉废水对水源热泵系统造成腐蚀与结垢，温泉废水容易致使一些藻类和水草蔓延，使水域荒芜，破坏原水体环境指标及自然生态环境的平衡的问题。

本发明是这样实现的，一种温泉废水处理及综合利用的方法，该方法包括：

步骤一:通过水源热泵技术将温泉废水热能进行回收，用于采暖、热水和制冷的供应；

步骤二:根据絮凝剂的选择原则，通过实验选择合适的絮凝剂组合；

步骤三：向经余热回收后的温泉废水中投加絮凝剂，加速废水中固体颗粒物的聚集和沉降，同时去除部分溶解性有机物；

步骤四：通过对植物导电率的检测确定相应指标的灌溉阀值，作为温泉水植物灌溉安全评估的警示灯；

步骤五：对处理的温泉废水进行消毒处理；

步骤六：将经过消毒处理的洗浴废水用于花卉灌溉、景观、洗车等各个方面。

进一步，絮凝剂的选择原则为：选择去除硫酸根、总硬度有去除率高的絮凝剂，为了达到处理效果，需要两种或两种以上絮凝剂及助凝剂一起使用；

选择经济且实用的絮凝剂、助凝剂、吸附剂，要控制投加量，避免因投加量过大造成处理成本的加大；

絮凝剂应有固定可靠的来源，物理化学性质稳定，药剂便于保存；

选择的絮凝剂不应对处理后的水产生二次污染。

进一步，絮凝的方法去除钙镁、硫酸根离子、溶解性固体物，选取的絮凝剂为聚合氯化铝与聚丙烯酰胺，吸附剂活性炭。

进一步，采用相对导电率的变化拟合Logistic生长模型的方法，计算半致死浓度值作为该指标的上限阀值（以下称阀值）。

用相对导电率拟合Logistic回归方程为:

$y=\frac{k}{1+{\mathrm{ae}}^{-\mathrm{bx}}}$

式中，y代表细胞伤害率，x代表各处理（pH、固体悬浮物、高锰酸钾、总溶解性固体值），K,a，b为方程参数，半致死浓度：LT=㏑a/b。

进一步，所述絮凝剂的组合为：聚合氯化铝：0.4g/L,聚丙烯酰胺：4mg/L的组合，活性炭颗粒：10g/L。

进一步，对于温泉洗浴废水，根据经济效益和操作实施两个方面进行考虑，添加次氯酸钠消毒剂50g/t,大肠杆菌、粪大肠菌去除率达到98%以上。

本发明提供的温泉废水处理及综合利用的方法，通过对温泉废水资源综合利用技术进行示范性研究,以资源的高效利用和减少环境污染为核心，将传统温泉资源开发单向利用线路—“温泉资源—产品—废弃物”转变为循环经济模式下的的多向、多元的开发利用模式—“温泉资源—产品—废弃物—再生资源—产品”。从而大大提升温泉资源的利用价值和使用率，节约了资源成本，节约了水资源，同时减少对生态环境的污染。

附图说明

图1是本发明提供的温泉废水处理及综合利用的方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是本发明提供的温泉废水处理及综合利用的方法流程图。为了便于说明，仅仅示出了与本发明相关的部分。

本发明提供的一种温泉废水处理及综合利用的方法，该方法包括：

在S101中:通过水源热泵技术将温泉废水热能进行回收，用于采暖、热水和制冷的供应；

在S102中:根据絮凝剂的选择原则，通过实验选择合适的絮凝剂组合；

在S103中：向经余热回收后的温泉废水中投加絮凝剂，加速废水中固体颗粒物的聚集和沉降，同时去除部分溶解性有机物；

在S104中：通过对植物导电率的检测确定相应指标的灌溉阀值，作为温泉水植物灌溉安全评估的警示灯；

在S105中：对处理的温泉废水进行消毒处理；

在S106中：将经过消毒处理的洗浴废水用于花卉灌溉、景观、洗车等各个方面。

作为本发明实施例的一优化方案，培养皿中介质的容重在0.25-0.35克/立方厘米，介质孔隙度达到75%以上。

絮凝法是一个重要的水处理方法，废水处理中投加絮凝剂可加速废水中固体颗粒物的聚集和沉降，同时也能去除部分溶解性有机物，是一种常用的高效、经济，简便的水污染处理技术。

絮凝剂的选择原则：

选择去除硫酸根、总硬度有去除率高的絮凝剂，为了达到处理效果，需要两种或两种以上絮凝剂及助凝剂一起使用。

选择经济且实用的絮凝剂、助凝剂、吸附剂，要控制投加量，避免因投加量过大造成处理成本的加大。

絮凝剂应有固定可靠的来源，物理化学性质稳定，药剂便于保存。

选择的絮凝剂不应对处理后的水产生二次污染。

根据以上原则，用絮凝的方法去除钙镁、硫酸根离子、溶解性固体物，选取的絮凝剂为聚合氯化铝与聚丙烯酰胺，吸附剂活性炭。

单因子实验

①聚合氯化铝（PAC）

分别取三组浓度0.2g/L，0.4g/L，0.6g/L。

不同浓度的聚合氯化铝对南温泉洗浴废水中钙、镁、硫酸根离子的去除有不同的效果。实验结果显示，三种离子、溶解性固体物的去除率在PAC为0.4g/L时达最大。

②聚丙烯酰胺（PAM）

分别取三组浓度0.2mg/L，0.4mg/L，0.6mg/L。聚丙烯酰胺投加量为4mg/L时三种离子溶解性固体的去除率达到最大值。

③活性炭

分别取三组浓度6g/L，8g/L，10g/L。与聚合氯化铝，聚丙烯酰胺的去除率相比较而言，活性炭的单独出去效果并不理想，在投加量为10g/L时三种离子、溶解性固体物的去除率达到最大值。建立正交因素水平表:

表1正交设计水平表

从表1中不难看出，对钙镁、硫酸根离子、溶解性固体的去除起主导作用的则是聚合氯化铝。正交试验对钙镁、硫酸根离子、溶解性固体的去除效果最佳的实验条件是聚合氯化铝：0.4g/L,聚丙烯酰胺：4mg/L的组合，活性炭颗粒：10g/L。

对于温泉洗浴废水，根据经济效益和操作实施两个方面进行考虑，添加次氯酸钠消毒剂50g/t,大肠杆菌、粪大肠菌去除率达到98%以上。由于温泉洗浴废水中悬浮杂质很少，所以洗浴废水经水源热泵之后可直接进入废水井进行消毒处理。再将经过消毒处理的洗浴废水用于花卉灌溉、景观、洗车等各个方面。

尽管处理后的温泉废水达到园林植物灌溉、洗车等水质要求，但温泉水水质情况常常随着季节、人流量等特殊情况的变化而变化。因此本项目在南温泉水质一般情况的基础上进行水质成分的不同浓度对植物生长的影响研究。

本发明是通过检测处理前后温泉废水中各种离子的浓度，将其与模拟灌溉中各种离子的半致死浇灌浓度进行对比,确定温泉废水不处理直接灌溉的耐受洗浴人数上限阈值，并根据人流情况进行水质处理。

设计指标值以《城市污水再生利用城市杂用水水质》

（GB/T1989-2002）为基值，即固体悬浮物≤30mg/L、高锰酸钾≤15mg/L及总溶解性固体≤1200mg/L，pH6.0-9.0、固体悬浮物≤30mg/L、高锰酸钾≤15mg/L及总溶解性固体≤1200mg/L。在此基础上，固体悬浮物用加高岭土（主要成分是二氧化硅46.54%、三氧化二铝39.50%）进行模拟，以每增加（减少）10为1个梯度；高锰酸钾用高锰酸钾以每增加（减少）7为1个梯度；总溶解性固体采用氯化钠进行模拟，以每增加（减少）200为1个梯度；pH值用加1mol/L硫酸溶液和1mol/L氢氧化钠溶液进行模拟，分别以每增加（减少）0.5为1个梯度；总硬度用加碳酸钙进行模拟，以每增加（减少）200为1个梯度；总氮用硝酸铵以每增加（减少）7为1个梯度；氯化物用氯化物进行模拟，以每增加（减少）150为1个梯度，计算出每处理所需加入溶质的量，配置成试验用水，控制单一变量，对不同指标配置不同浓度的溶液，对每株植物进行定量定时浇灌。

选取具有代表性的植物为研究对象—冷水花、木春菊。花盆规格上底*下底*高=8cm*6cm*8cm，用清水浇灌一周，使生长良好，大小一致。

采用相对导电率的变化拟合Logistic生长模型的方法，计算半致死浓度值作为该指标的上限阀值（以下称阀值）。

用相对导电率拟合Logistic回归方程为:

$y=\frac{k}{1+{\mathrm{ae}}^{-\mathrm{bx}}}$

式中，y代表细胞伤害率，x代表各处理（pH、固体悬浮物、高锰酸钾、总溶解性固体值），K,a，b为方程参数。

半致死浓度：LT=㏑a/b。

冷水花和木春菊在不同中水水质指标浓度值下的相对导电率、求得的Logistic回归方程及半致死浓度。

从前文图表中可以得出：冷水花和木春菊在不同水质成分灌溉下相对电导率表现不同，半致死浓度不同，但随处理浓度(值)的增大,叶片相对电导率也增大。达到一定上限后，导电率不再变化，但植物开始逐渐死亡：首先是叶边开始干枯变白、卷曲,最后整叶萎缩死亡,幼茎也枯死。但是从各个离子的半致死浓度浓度来看，都大于南温泉处理后的水质离子浓度，因此，处理后的温泉废水中各种关键离子的含量只要低于各种离子对植物影响的半致死浓度，该水质用于灌溉是可行的的。

当然，本发明还可有其他实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，所属技术领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种温泉废水处理及综合利用的方法，其特征在于，该方法包括：

步骤一:通过水源热泵技术将温泉废水热能进行回收，用于采暖、热水和制冷的供应；

步骤二:根据絮凝剂的选择原则，通过实验选择合适的絮凝剂组合；

步骤三：向经余热回收后的温泉废水中投加絮凝剂，加速废水中固体颗粒物的聚集和沉降，同时去除部分溶解性有机物；

步骤四：通过对植物导电率的检测确定相应指标的灌溉阀值，作为温泉水植物灌溉安全评估的警示灯；

步骤五：对处理的温泉废水进行消毒处理；

步骤六：将经过消毒处理的洗浴废水用于花卉灌溉、景观、洗车等各个方面。

2.如权利要求1所述的温泉废水处理及综合利用的方法，其特征在于，絮凝剂的选择原则为：选择去除硫酸根、总硬度有去除率高的絮凝剂，为了达到处理效果，需要两种或两种以上絮凝剂及助凝剂一起使用；

选择经济且实用的絮凝剂、助凝剂、吸附剂，要控制投加量，避免因投加量过大造成处理成本的加大；

絮凝剂应有固定可靠的来源，物理化学性质稳定，药剂便于保存；

选择的絮凝剂不应对处理后的水产生二次污染。

3.如权利要求1所述的温泉废水处理及综合利用的方法，其特征在于，如权利要求1所述的温泉废水处理及综合利用的方法，其特征在于，絮凝的方法去除钙镁、硫酸根离子、溶解性固体物，选取的絮凝剂为聚合氯化铝与聚丙烯酰胺，吸附剂活性炭。

4.如权利要求1所述的温泉废水处理及综合利用的方法，其特征在于，采用相对导电率的变化拟合Logistic生长模型的方法，计算半致死浓度值作为该指标的上限阀值；

用相对导电率拟合Logistic回归方程为:

$y=\frac{k}{1+{\mathrm{ae}}^{-\mathrm{bx}}}$

式中，y代表细胞伤害率，x代表各处理（pH、固体悬浮物、高锰酸钾、总溶解性固体值），K,a，b为方程参数，半致死浓度：LT=㏑ a/b。

5.如权利要求1所述的温泉废水处理及综合利用的方法，其特征在于，所述絮凝剂的组合为：聚合氯化铝：0.4g/L,聚丙烯酰胺：4mg/L的组合，活性炭颗粒：10g/L。

6.如权利要求1所述的温泉废水处理及综合利用的方法，其特征在于，对于温泉洗浴废水，根据经济效益和操作实施两个方面进行考虑，添加次氯酸钠消毒剂50g/t,大肠杆菌、粪大肠菌去除率达到98%以上。

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