CN105645678A

CN105645678A - 一种工业园区重金属废水深度处理的装置及方法

Info

Publication number: CN105645678A
Application number: CN201610005657.6A
Authority: CN
Inventors: 岳伟; 吴银; 向磊; 张俊; 甄文华
Original assignee: NANJING CLP ENVIRONMENTAL PROTECTION ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: NANJING CLP ENVIRONMENTAL PROTECTION ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2016-01-05
Filing date: 2016-01-05
Publication date: 2016-06-08

Abstract

一种工业园区重金属废水深度处理的装置，包括依次连接的物理过滤系统(1)、多功能混凝沉淀系统(2)、组合生化系统(3)、MBR膜系统(4)四部分；物理过滤系统为2mm细格栅，去除污水中较小的漂浮物及直径大于2mm的固体物质，以保证后续生物处理系统的效果及维护设备的稳定运行。组合生化池由水解+A2O池，MBR膜系统以及配套污泥浓缩池。依次利用是上述装置进行水处理工艺。物理过滤系统为2mm细格栅，在厌氧和缺氧段内设搅拌机；厌氧、缺氧和好氧三个区严格分开，有利于不同微生物菌群的繁殖生长，脱氮除磷效果好。

Description

一种工业园区重金属废水深度处理的装置及方法

技术领域

本发明涉及重金属废水深度处理的方法与装置；适用于新建、改扩建的工业园区废污水水处理厂，也可用于类似工况的市政污水处理厂。

背景技术

据统计数据显示：截至目前国家商务部批准设立的省级以上开发区就达1,700多个，市级及以下的工业集中地的数量更是在5,000个以上。工业园区已成为我国工业发展的主要载体之一，成为繁荣区域经济，推动工业现代化的重要平台。但由于重金属废水成份复杂，治理难度大，要求处理技术复杂，治理需投入大量成本，加之监管失位等原因，原本被视为地方经济发展助推器的工业园区，却逐渐成为了重金属废水污染聚集区，重金属废水直排、偷排现象时有发生，给当地水环境带来了巨大压力，另一方面，工业园区涉重金属废水排放量大、污染物集中，因此有效的治理已迫在眉睫。

相关数据显示2014-2018年工业废水处理工程市场投资需求1,573亿元，其中2015-2016年投资需求425亿元。目前国内外在研的含重金属废水处理的技术很多，我们今后应该努力的方向是使用既降低成本、出水水质良好，又不产生二次污染，又能使重金属得到有效回收，因此研发一种工业园区重金属废水深度处理装置及方法并推广应用前景广阔。

发明内容

本发明目的是：提出一种工业园区重金属废水深度处理的方法与装置，针对传统化学法、物理化学法或生化法在单独处理重金属废污水方面的不足现象，研究一种涵盖化学沉淀法、生化法、膜法各自优点的组合处理工艺，以寻求对受重金属污染水体的有效治理途径。既降低成本、出水水质良好，又不产生二次污染，又能使重金属得到有效回收。

本发明技术方案，一种工业园区重金属废水深度处理的装置，包括依次连接的物理过滤系统(1)、多功能混凝沉淀系统(2)、组合生化系统(3)、MBR膜系统(4)四部分；物理过滤系统为2mm细格栅，去除污水中较小的漂浮物及直径大于2mm的固体物质，以保证后续生物处理系统的效果及维护设备的稳定运行。组合生化池由水解+A2O池，MBR膜系统以及配套污泥浓缩池。

工业园区重金属废水深度处理的方法，包括依次利用(1)物理过滤系统、(2)多功能混凝沉淀系统、(3)组合生化系统、(4)MBR膜系统以及配套污泥浓缩池等四部分设备的工艺。物理过滤系统为2mm细格栅，去除污水中较小的漂浮物及直径大于2mm的固体物质，以保证后续生物处理系统的效果及维护设备的稳定运行；多功能混凝沉淀集泥水分离与污泥浓缩功能于一体：通过在反应区先投加碱调整pH值至碱性，使废水中重金属铅等离子形成细小的氢氧化物胶体微粒，再投加聚铁，聚铁溶解后产生大量的阳性多核络合离子，使微粒凝聚形成絮体，之后进入澄清区使絮体沉降并进行固液分离；污水由多功能混凝沉淀池自流进入水解池，对水中难以降解的大分子有机物和复杂的有机物进行水解作用，分解为易于生物处理的小分子有机物、有机酸；A²/O法即厌氧/缺氧/好氧活性污泥法；在厌氧、缺氧、好氧交替运行的条件下，抑制丝状菌的繁殖，克服污泥膨胀，使得SVI值一般小于100，有利于泥水分离，在厌氧和缺氧段内只设搅拌机；由于厌氧、缺氧和好氧三个区严格分开，有利于不同微生物菌群的繁殖生长，脱氮除磷效果好；

经过A2O生化处理后的污水尚有部分溶解性、难生化降解、小分子的污染成份(COD)，通过设置后续MBR膜，利用MBR膜对活性污泥的拦截作用，提高活性污泥浓度，增加菌群数量和种类，减小出水SS，改善生化系统中生物相的功能和效率；经过上述系统的组合处理，经消毒池杀菌后便可达标排放或深度处理后回用。

用微生物法处理重金属废水具有安全方便无毒、不产生二次污染、絮凝效果好,且微生物生长快、易于实现工业化等特点。微生物可以通过遗传工程、驯化或构造出具有特殊功能、针对性强的菌株。组合工艺是提高重金属分离效率的一种可行方法。

本发明装置可采取连续或间隙运行，考虑到园区进驻工业企业排放废水的波动性，设置调节池，并在调节池内安装搅拌机，用以对污水处理厂来水进行调节，起到均匀水质、调节流量的作用，保证了后续生物处理系统的正常运行；

多功能混凝沉淀工艺是依托污泥混凝、循环、分离及浓缩等多种理论，通过合理的水力和结构设计，开发出的集泥水分离与污泥浓缩功能于一体的新一代沉淀工艺。通过在反应区先投加碱调整pH值至碱性，使废水中重金属铅等离子形成细小的氢氧化物胶体微粒，再投加聚铁，聚铁溶解后产生大量的阳性多核络离子，中和胶体微粒表面电荷，强烈吸附胶体微粒，通过粘附、架桥、交联、卷扫作用，使微粒凝聚形成絮体，之后进入澄清区使絮体沉降并进行固液分离；多功能混凝沉淀池对于去除污水中的Pb和SS有很好的效果，从而减小后续过滤工艺的负荷；

组合生化池由水解+A²O+MBR膜池及配套污泥浓缩池组成，是生化处理与膜分离技术相结合的深度处理工艺。

虽然在废水的重金属浓度较低时，采用膜分离技术可以达到较好的分离效果，为提高膜的利用率和应用范围,可根据分离要求研制新型膜材料、对膜表面进行有效改性,优化膜分离工艺,同时,深入研究传质和膜污染机理。

本发明的有益效果：本发明的组合工艺与常规活性污泥法比较有如下特点：

污染物去除率高，可去除包括有机物和悬浮物在内的大量杂质、细菌等微生物，出水水质好；

有效去除废污水中的重金属污染物；

污泥截留易控制，泥水分离效果好，污泥排放量小；

水力停留时间和固体停留时间分离，使运行更加稳定；

工艺流程短完善，具有良好的脱氮除磷效果；

独特的污泥回流工艺，污泥自身减量化，污泥产量低；

MBR曝气系统传质效率高，对生物处理起到促进和强化作用；

MBR膜代替了传统工艺中二沉池的作用，大大节约了土地资源。

附图说明

图1为本发明框图；

图2为本发明多功能混凝沉淀系统示意图；

图3为本发明组合生化系统示意图。

具体实施方式

以某涉重金属污水处理厂(设计规模：土建工程和设备按4500m³/d规模设计)为例参数设置如下：

系统进水水质

系统出水水质

本发明的工业园区重金属废水深度处理的装置，包括依次连接的物理过滤系统(1)、多功能混凝沉淀系统(2)、组合生化系统(3)、MBR膜系统(4)四部分；物理过滤系统为2mm细格栅过滤并经提升泵提升废水，去除污水中较小的漂浮物及直径大于2mm的固体物质，以保证后续生物处理系统的效果及维护设备的稳定运行。组合生化池由水解+A2O池，MBR膜系统以及配套污泥浓缩池。

多功能混凝沉淀集泥水分离与污泥浓缩功能于一体：通过在反应区先投加NaOH等碱调整pH值为9-11(碱性)，使废水中重金属铅等离子形成细小的氢氧化物胶体微粒，再投加聚铁(0.1-1w/w％)或再加有机絮凝剂，聚铁溶解后产生大量的阳性多核络合离子，使微粒凝聚形成絮体，之后进入澄清区使絮体沉降并进行固液分离，再加HCl进入中和；污水由多功能混凝沉淀池自流进入组合生化系统的水解池，对水中难以降解的大分子有机物和复杂的有机物进行水解作用，分解为易于生物处理的小分子有机物、有机酸；组合生化系统第二步是A²/O法：即厌氧/缺氧/好氧活性污泥法(控制温度在18-35℃的范围)；组合生化系统在厌氧、缺氧、好氧交替运行的条件下，抑制丝状菌的繁殖，克服污泥膨胀，使得SVI值一般小于100，有利于泥水分离，在厌氧和缺氧段内只设搅拌机；由于厌氧、缺氧和好氧三个区严格分开，有利于不同微生物菌群的繁殖生长，脱氮除磷效果好；经过A2O生化处理后的污水尚有部分溶解性、难生化降解、小分子的污染成份(COD)，通过设置第三步后续MBR膜，利用MBR膜对活性污泥的拦截作用，提高活性污泥浓度，增加菌群数量和种类，减小出水SS，改善生化系统中生物相的功能和效率；经过上述系统的组合处理，经消毒池杀菌后便可达标排放或深度处理后回用。

用微生物法处理重金属废水具有安全方便无毒、不产生二次污染、絮凝效果好,且微生物生长快、易于实现工业化等特点。微生物可以通过遗传工程、驯化或构造出具有特殊功能、针对性强的菌株。

在加聚铁(聚合硫酸铁)的同时再添加50％至等量的聚丙烯酰胺，絮凝效果更好。混凝沉淀池设有2组，池中设有框式搅拌机1-4台，还设有混凝沉淀池刮泥机和混凝沉淀池排泥泵。

组合生化池的主要参数：

(1)水解池：水解池设计停留时间为4±2小时。水解池设有潜水搅拌机。

(2)厌氧池设计停留时间为2小时。厌氧池设有潜水搅拌机。

(3)缺氧池，缺氧池水力停留时间为2小时。缺氧池潜水搅拌机。

(4)好氧池微孔曝气系统，好氧池停留时间为12小时，污泥负荷0.1kgBOD/kgMLSS.d。

(5)MBR膜池：设有MBR膜组件MBR产水泵MBR膜池回流泵、真空泵、膜池间桥式起重机。

(6)膜池间：膜池设置在膜池间内以改善膜日常运行及维护环境。

(7)消毒渠采用次氯酸钠或二氧化氯消毒。

(一)物理处理系统、(二)多功能混凝沉淀系统、(三)组合生化系统、(四)MBR膜系统等四部分组成。所述的(一)物理处理系统由土建工程及设备组成，具体根据进水水质、水量等条件确定；所述的(二)多功能混凝沉淀系统由土建工程及设备组成，具体根据进水水质、水量等条件确定；所述的(三)组合生化系统由土建工程及设备组成，具体根据进水水质、水量等条件确定；所述的(四)MBR膜系统由土建工程及设备组成，具体根据进水水质、水量等条件确定。有关设备指标：

1)细格栅渠及集水井

①细格栅井

数量：1座，渠道数为2格。

结构尺寸：L×B×H＝7.6m×4.5m×6.5m。

②集水井

数量：1座

结构尺寸：L×B×H＝5.5m×9.5m×8.0m。

主要设备如下：

a.铸铁镶铜闸门数量：4台

b.细格栅数量：2台

c.污水提升泵

数量：选用2台泵，1用1备，变频控制。

2)污水提升泵房

功能：细格栅、污水提升泵操作及检修间。

数量：1座

结构尺寸：L×B×H＝15m×9m×6.5m，全地上

主要设备如下：

a.泵房电动葫芦数量：1台，配套滑触线

3)调节池

设计规模：土建工程和设备按4500m³/d规模设计。

数量：1座

结构尺寸：L×B×H＝17.0m×9.5m×8.0m，全地下。

主要设备如下：

a.调节池提升泵数量：3台，2用1备，

b.调节池搅拌机数量：2台

4)化学加药间

结构尺寸：L×B×H＝21.0m×9.0m×6.5m

主要设备如下：

a.卸药泵数量：4台

b.碱储罐数量：1个

c.聚铁溶解箱数量：2个

d.盐酸储罐数量：1个。

e.次氯酸钠储罐数量：1个。

f.PAM溶解箱数量：2个，1用1备。

g.加药计量箱数量：2个

h.污水系统污泥脱水PAM计量泵数量：2台，1用1备。

i.污水碱计量泵数量：3台

j.污水聚铁计量泵数量：3台

k.污水盐酸计量泵数量：3台

l.污水次氯酸钠计量泵数量：3台

m.膜清洗药剂溶解箱数量：2个，1用1备。

n.膜清洗加药泵数量：2台，1用1备。

5)污泥脱水间

污水处理厂物化处理和生化处理产生的污泥均在污泥脱水间进行脱水处理，采用隔膜板框压滤机，脱水后污泥含水率约为60％，集中外运处理。污泥脱水机房共分两层。

结构尺寸：L×B×H＝13.5m×12.0m×11.0m，全地上。

主要设备如下：

a.污水系统隔膜板框压滤机数量：1台

b.污水系统电动泥斗数量：1台

c.污泥脱水机房电动葫芦数量：1台

d.污泥调理罐(含搅拌机)数量：2台

e.污水处理高压污泥泵数量：2台，1用1备。

f.清洗水箱数量：2个

g.清洗水泵(卧式离心泵)数量：2台

h.压榨水泵(卧式离心泵)数量：2台

i.空压机系统数量：2台，1用1备。

j.压缩空气储罐数量：1台

6)药品储存间和仓库

药品储存间用于储存聚丙烯酰胺、聚合硫酸铁等日常消耗药剂，仓库用于存放备用水泵及备品备件。

结构尺寸：L×B×H＝6m×9.0m×6.5m，全地上。

7)混凝沉淀池

1)多功能混凝沉淀池数量：2组

单组结构尺寸：L×B×H＝17.5m×9.0m×7.0m，全地上。

主要设备如下：

a.框式搅拌机数量：4台

b.混凝沉淀池刮泥机数量：2台

c.混凝沉淀池排泥泵数量：4台

8)组合生化池

(1)水解池数量：2组

水解池设计停留时间为4±2小时。

单组结构尺寸：L×B×H＝12.0m×6.0m×6.0m，地下2.5m，地上3.5m；有效水深5.7m。

主要设备如下：

a.水解池潜水搅拌机数量：4台

(2)厌氧池数量：2组

厌氧池设计停留时间为2小时。

单组结构尺寸：L×B×H＝12.0m×4.0m×6.0m，地下2.5m，地上3.5m；有效水深5.6m。

主要设备如下(2组厌氧池的设备)：

a.厌氧池潜水搅拌机数量：4台

(3)缺氧池数量：2组

缺氧池水力停留时间为2小时。

单组尺寸：L×B×H＝12.0m×4.0m×6.0m，地下2.5m，地上3.5m；有效水深5.5m。

主要设备(2组缺氧池的设备)：

a.缺氧池潜水搅拌机数量：4台

(4)好氧池数量：2组

好氧池停留时间为12小时，污泥负荷0.1kgBOD/kgMLSS.d。

单组尺寸：L×B×H＝20.0m×12.0m×6.0m，地下2.5m，地上3.5m；有效水深5.4m。

主要设备如下(2组好氧池的设备)：

a.微孔曝气系统数量：2套

(5)MBR膜池数量：4组

单组尺寸：L×B×H＝10.0m×4.6m×5.0m，地下3.0m，地上2.0m；有效水深4.6m。

主要设备如下：

a.MBR膜组件数量：2组

b.MBR产水泵数量：4台(2用2备)

c.MBR膜池回流泵数量：4台(2用2备)

d.真空泵数量：2台

e.膜池间桥式起重机数量：1台

(6)膜池间数量：1座

膜池设置在膜池间内以改善膜日常运行及维护环境。

结构尺寸：L×B×H＝24.9m×17m×8.0m，全地上。

(7)消毒渠数量：1组

结构尺寸：L×B×H＝18m×2.5m×6.0m，地下3.0m，地上1.5m；有效水深4.0m。

消毒方式：次氯酸钠消毒

停留时间：0.5h

(8)污水处理系统污泥浓缩池数量：2座

直径：Φ6000mm

固体通量：2～2.5kg/m².h

主要设备如下：

a.浓缩池排泥螺杆泵数量：3台，1用1备。

b.污泥浓缩池内件数量：2套

9)公用设施

1)风机房

结构尺寸：L×B×H＝24.0m×9m×6.5m

主要设备如下：

a.风机房电动葫芦数量：1台

b.好氧池曝气风机数量：3台(2用1备)

c.MBR膜池曝气风机数量：2台，1用1备。

10)控制方式，根据本发明工程的实际情况及工艺要求，监控系统采用“集中管理，分散控制”的集散型系统，为开放的分布式控制系统。根据污水厂的总图布置和电气MCC柜的设置地点，拟在污水提升泵房、污泥脱水间、风机房设现场工作站。在站内配置IO数据采集模块、通讯模块，通过通讯电缆连接至综合楼中控室。现场工作站可完成对现场仪表、电气参数及设备工况的实时采集及对现场设备的实时监控。

在综合楼设中控室，中控室完成对全厂的生产和管理，监控所有的工艺和电气设备的工作状态。中控室设置两台监控计算机、一台工程师站和打印机等设备。中控室监控计算机安装有监控软件，可监控污水厂运行的全过程，并可计算、统计、贮存全厂的运行数据信息，绘制各种图幅曲线、打印报表、事故报警等。这种监控可以是自动进行的，也可通过计算机操做实现。工程师站可离线或在线对整个监控系统进行组态、参数修改、程序开发等；中心控制室通过厂内网络对全厂的生产工艺流程和运行进行监控，实现全厂的集中管理和调度。

在中控室配置UPS不间断电源，持续供电30min以上。

本工程在现场设置机旁控制箱，系统的控制方式有三种：

(1)手动方式：通过就地控制箱上的按钮实现对设备的启停操作。

(2)远程手动方式：操作人员通过操作站的监控画面用鼠标或键盘来控制现场设备。

(3)自动方式：设备的运行完全由各现场控制器根据预先编制的程序和现场的工况及工艺参数来完成相应设备的启停控制而不需人工干预。三种控制方式通过机旁控制箱上的转换开关及中控室上位机进行切换。手动控制具有最高优先级。

Claims

1.一种工业园区重金属废水深度处理的装置，其特征是包括依次连接的物理过滤系统(1)、多功能混凝沉淀系统(2)、组合生化系统(3)、MBR膜系统(4)四部分；物理过滤系统为2mm细格栅，去除污水中较小的漂浮物及直径大于2mm的固体物质，以保证后续生物处理系统的效果及维护设备的稳定运行。组合生化池由水解+A2O池，MBR膜系统以及配套污泥浓缩池。

2.根据权利要求1所述的工业园区重金属废水深度处理的装置，其特征是混凝沉淀池设有2组，池中设有框式搅拌机1-4台，混凝沉淀池还设有混凝沉淀池刮泥机和混凝沉淀池排泥泵；组合生化池包括：

1)水解池：水解池设计停留时间为4±2小时。水解池设有潜水搅拌机。

2)厌氧池设计停留时间为2小时。厌氧池设有潜水搅拌机。

3)缺氧池，缺氧池水力停留时间为2小时。缺氧池潜水搅拌机；

4)好氧池微孔曝气系统，

5)MBR膜池：设有MBR膜组件MBR产水泵MBR膜池回流泵、真空泵。

3.根据权利要求2所述的工业园区重金属废水深度处理的装置，其特征是MBR膜池后设有消毒渠。

4.工业园区重金属废水深度处理的方法，其特征是包括依次利用(1)物理过滤系统、(2)多功能混凝沉淀系统、(3)组合生化系统、(4)MBR膜系统以及配套污泥浓缩池四部分设备的处理工艺；物理过滤系统为2mm细格栅，去除污水中较小的漂浮物及直径大于2mm的固体物质，以保证后续生物处理系统的效果及维护设备的稳定运行；多功能混凝沉淀集泥水分离与污泥浓缩功能于一体：通过在反应区先投加碱调整pH值至碱性，使废水中重金属铅等离子形成细小的氢氧化物胶体微粒，再投加聚铁，聚铁溶解后产生大量的阳性多核络合离子，使微粒凝聚形成絮体，之后进入澄清区使絮体沉降并进行固液分离；污水由多功能混凝沉淀池自流进入水解池，对水中难以降解的大分子有机物和复杂的有机物进行水解作用，分解为易于生物处理的小分子有机物、有机酸；A²/O法即厌氧/缺氧/好氧活性污泥法；在厌氧、缺氧、好氧交替运行的条件下，抑制丝状菌的繁殖，克服污泥膨胀，使得SVI值小于100，在厌氧和缺氧段内只设搅拌机；厌氧、缺氧和好氧三个区严格分开；经过A2O生化处理后的污水利用MBR膜对活性污泥的处理拦截。

5.根据权利要求4所述的废水深度处理的方法，其特征是组合生化过程中，1)水解池：水解池设计停留时间为4±2小时；2)厌氧池水力时间为2小时，厌氧池设有潜水搅拌机；3)缺氧池水力停留时间为2小时，缺氧池设潜水搅拌机；4)好氧池采用微孔曝气系统，好氧池停留时间为12小时，污泥负荷0.1kgBOD/kgMLSS.d。

6.根据权利要求4所述的废水深度处理的方法，其特征是絮凝时加NaOH调整pH值为9-11，使废水中重金属铅等离子形成细小的氢氧化物胶体微粒，再投加聚铁0.1-1w/w％或再加有机絮凝剂，进入澄清区使絮体沉降再加HCl进入中和；A²/O法：即厌氧/缺氧/好氧活性污泥法控制温度在18-35℃的范围。