CN106630310B - 一种城镇黑臭水体处理方法 - Google Patents

一种城镇黑臭水体处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种城镇黑臭水体处理方法，先对黑臭水体进行引流，再进行机械格栅过滤，再将机械格栅出水引入电离离子群处理装置，进行物化强化处理，再将污水引入混凝沉淀池，调节pH值至7.0～8.0后加入混凝剂进行混凝反应，再将污水引入快速沉淀池进行泥水分离，污泥经干化后进行填埋或焚烧处理，再将快速沉淀池出水引入离子棒处理系统，进行物理强化处理，再将污水引入微孔臭氧曝气处理池，进行增氧处理，微孔臭氧曝气处理池出水回流至城镇河流。本发明通过电离离子群混凝技术和特效增氧技术对城镇黑臭水体进行净化、增氧，可有效恢复水体的自净功能，处理速度快，效率高，成本低，设备占地面积小，无二次污染，无需补充活水。

Description

一种城镇黑臭水体处理方法
技术领域
本发明涉及一种城镇黑臭水体处理方法，属于污染水体处理技术领域。
背景技术
城镇黑臭水体是指城镇河道中因污染而明显变色(通常是黑色或泛黑色)，同时散发厌恶气味的水体。我国在城市化和工业化进程中，由于工业、农业及生活废水直接排放入河道，导致城市水体大面积污染，水体富营养化，最终形成黑臭水体。近几十年来，城镇水体的污染范围不断扩大，污染程度不断加深，全国大部分城市河段中的水体都受到不同程度的污染，俨然已经成为一种城市病。
水体发黑主要是因为水体中的不溶性物质和有机化合物在厌氧微生物的参与下会发生反应，产生FeS等黑色沉积物。水体发臭有以下几种原因：1)大量有机物在厌氧菌作用下发生分解，其中间产物和最终产物中含有一系列的硫化氢、氨、硫醇等发臭物质；2)腐殖酸、富里酸水解会产生氨基酸和大量游离氨，在水体中会进一步发生脱氨基反应、脱羧酸反应或细菌分解反应，最好产生大量的游离氨、具有相当臭味的胺类、硫化氢以及具有特殊恶臭的硫醇类物质；3)厌氧条件下厌氧放线菌会分泌土臭素和异茨醇，他们的嗅阈值在0.05～0.1μg/L之间，极低浓度就能引起强烈的臭味效应。
目前，城镇黑臭水体的治理方法主要包括外源阻断、内源控制、生态恢复、水动力改善、水质净化等。外源阻断：在流域尺度上采取污染源工程治理等截污措施，大幅度削减入河污染负荷，是消除黑臭问题的首要举措，但该方法工程大、涉及范围广，需要动用整个城市甚至是国家的物力、财力才能实施，且后续仍需其它治理技术防治黑臭水体形成；内源控制：通过清淤和打捞等措施清除水中的底泥、垃圾、生物残留体等固体污染物，利用水利工程实现内源污染的控制，该方法可以加快黑臭水体的治理进程，但是投入工程量大，不能长效解决城镇黑臭水体形成问题，因此只能作为黑臭水体治理的辅助方法；生态恢复：通过生态修复和生物净化的措施，消除水体中溶解性污染物，但该方法见效缓慢，尤其是对于悬浮物较多的城镇黑臭水体，治理效果极不理想，且实施需要很大的土地空间或者水体空间，多用于农村生活污水处理和沿海废水处理，然而城镇人口集中，土地资源有限，不利于该方法的实施；水动力改善：通过向城镇黑臭水体补入清洁水，增加水体流动性，稀释污染物，该方法大多只是作为一种临时处理措施，尤其在水资源紧缺的城市，该方法难以实行；水质净化：在城镇黑臭水体中加入铁盐、铝盐混凝剂，促进悬浮物的沉淀，该方法见效快，效率高，但是单一的化学处理方法不能完全净化处理黑臭水体，且处理过程中需要添加大量的化学物质，易造成二次污染，并不能从很根本上净化黑臭水体。
城镇黑臭水体中污染物种类复杂，而现行治理手段比较单一，效果较差，处理成本高，能耗高，且在很多地方还存在着周期性反复问题。因此，亟需开发一种见效快、占地面积小、能从根源上治理黑臭水体的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种城镇黑臭水体处理方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种城镇黑臭水体处理方法包括以下步骤：
1)引流：根据城镇河流的水量和污染程度对黑臭水体进行全部或部分引流；
2)机械格栅过滤：通过机械格栅过滤掉引流的黑臭水体中的大颗粒固体悬浮物；
3)电离离子群混凝处理：对机械格栅出水进行流量、浊度和pH值在线检测，检测数据传入自动化控制系统，将检测后的出水引入电离离子群处理装置，自动化控制系统根据水质数据控制电离离子群处理装置的电压，对水体进行物化强化处理，再将污水引入混凝沉淀池，自动化控制系统根据水质数据控制加药系统投加pH调节剂，调节pH值至7.0～8.0，然后加入混凝剂进行混凝反应，再将污水引入快速沉淀池进行泥水分离，污泥经干化后进行填埋或焚烧处理；
4)特效增氧处理：对快速沉淀池出水进行水量和溶解氧在线检测，检测数据传入自动化控制系统，将检测后的出水引入离子棒处理系统，自动化控制系统根据水量控制离子棒高压电场进行物理强化处理，再将污水引入微孔臭氧曝气处理池，自动化控制系统根据水量控制臭氧发生器对水体进行增氧处理，微孔臭氧曝气处理池出水回流至城镇河流。
步骤1)中引流的水量与城镇黑臭水体水量比为1：(1～10)。
步骤2)所述的机械格栅为臂式格栅机、链式格栅机、钢绳式格栅机、回转式格栅机中的一种，栅条间隙为3～20mm。
步骤3)所述的电离离子群处理装置的电压U1＝1000+C1Q水，其中，U1≤10000V，C1为系数，值为0.5～10Vh/m3，Q水为水体流量，单位为m3/h。
步骤3)所述的电离离子群处理装置中的离子群为硅离子、硼离子、铝离子中的至少一种。
步骤3)所述的混凝剂为聚氯化铝、聚氯化铝铁、硫酸铝中的至少一种与聚丙烯酰胺所组成的混合物。
步骤3)所述的混凝剂的加药量Q混凝剂＝f混凝剂×Q水，其中，f混凝剂＝20+BZ浊度，B为系数，值为0.5～1.5，Z浊度为机械格栅出水的浊度，f混凝剂单位为g/m3，Q水为水体流量，单位为m3/h。
步骤3)所述的聚丙烯酰胺的加药量为1～20g/m3。
步骤4)所述的离子棒处理系统的电压U2＝5000+C2Q水，其中，U2≤20000V，C2为系数，值为10～60Vh/m3，Q水为水体流量，单位为m3/h。
步骤4)所述的微孔臭氧曝气处理池中臭氧的加入量Q臭氧＝C3Q水，其中，C3为系数，值为5～10g/m3，Q水为水体流量，单位为m3/h。
本发明的有益效果是：本发明通过电离离子群混凝技术和特效增氧技术对城镇黑臭水体进行净化、增氧，可有效恢复水体的自净功能，处理速度快，效率高，成本低，设备占地面积小，无二次污染，无需补充活水。
1)本发明通过电离离子群混凝技术使水体物理性能在静电场的作用下发生改变，水体溶解的氯离子、氧分子、水分子产生的各种强氧化物质会使水体中的链状大分子断裂成单个分子，利于后续处理，同时离子团在电离作用下，释放出硅离子、硼离子等离子团，与加入的混凝剂产生协同增效作用，通过物理化学反应降低水体SS、COD、氨氮、色度等；
2)本发明通过特效增氧技术使水分子在高压静电场的直接作用下发生电子结构的改变，一方面可以提升水体活性，杀灭有害生物，另一方面可以增大水体偶极矩，极大提升水体容纳氧的能力。
附图说明
图1为本发明的城镇黑臭水体处理的工艺流程图。
具体实施方式
一种城镇黑臭水体处理方法包括以下步骤：
1)引流：根据城镇河流的水量和污染程度对黑臭水体进行全部或部分引流；
2)机械格栅过滤：通过机械格栅过滤掉引流的黑臭水体中的大颗粒固体悬浮物；
3)电离离子群混凝处理：对机械格栅出水进行流量、浊度和pH值在线检测，检测数据传入自动化控制系统，将检测后的出水引入电离离子群处理装置，自动化控制系统根据水质数据控制电离离子群处理装置的电压，对水体进行物化强化处理，再将污水引入混凝沉淀池，自动化控制系统根据水质数据控制加药系统投加pH调节剂，调节pH值至7.0～8.0，然后加入混凝剂进行混凝反应，再将污水引入快速沉淀池进行泥水分离，污泥经干化后进行填埋或焚烧处理；
4)特效增氧处理：对快速沉淀池出水进行水量和溶解氧在线检测，检测数据传入自动化控制系统，将检测后的出水引入离子棒处理系统，自动化控制系统根据水量控制离子棒高压电场进行物理强化处理，再将污水引入微孔臭氧曝气处理池，自动化控制系统根据水量控制臭氧发生器对水体进行增氧处理，微孔臭氧曝气处理池出水回流至城镇河流。
优选的，步骤1)中引流的水量与城镇黑臭水体水量比为1：(1～10)。
优选的，步骤2)所述的机械格栅为臂式格栅机、链式格栅机、钢绳式格栅机、回转式格栅机中的一种，栅条间隙为3～20mm。
进一步优选的，步骤2)所述的机械格栅为回转式格栅机。
优选的，步骤3)所述的电离离子群处理装置的电压U1＝1000+C1Q水，其中，U1≤10000V，C1为系数，值为0.5～10Vh/m3，Q水为水体流量，单位为m3/h。
优选的，步骤3)所述的电离离子群处理装置中的离子群为硅离子、硼离子、铝离子中的至少一种。
优选的，步骤3)所述的混凝剂为聚氯化铝、聚氯化铝铁、硫酸铝中的至少一种与聚丙烯酰胺所组成的混合物。
进一步优选的，步骤3)所述的混凝剂为聚氯化铝铁和聚丙烯酰胺所组成的混合物。
优选的，步骤3)所述的混凝剂的加药量Q混凝剂＝f混凝剂×Q水，其中，f混凝剂＝20+BZ浊度，B为系数，值为0.5～1.5，Z浊度为机械格栅出水的浊度，f混凝剂单位为g/m3，Q水为水体流量，单位为m3/h。
优选的，步骤3)所述的聚丙烯酰胺的加药量为1～20g/m3。
优选的，步骤3)所述的快速沉淀池为斜管沉淀池、平流沉淀池、竖流沉淀池中的一种。
进一步优选的，步骤3)所述的快速沉淀池为斜管沉淀池。
优选的，步骤3)所述的物化强化处理的时间为0.01～0.05小时。
优选的，步骤3)所述的混凝反应的时间为0.1～1小时。
优选的，步骤4)所述的离子棒处理系统的电压U2＝5000+C2Q水，其中，U2≤20000V，C2为系数，值为10～60Vh/m3，Q水为水体流量，单位为m3/h。
优选的，步骤4)所述的微孔臭氧曝气处理池中臭氧的加入量Q臭氧＝C3Q水，其中，C3为系数，值为5～10g/m3，Q水为水体流量，单位为m3/h。
优选的，步骤4)所述的增氧处理的时间为0.1～1小时。
下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释和说明。
实施例1：
广东某镇河道长期受纳居民生活污水和动植物腐殖质形成的黑臭水体，水量约50m3/h，原水主要水质指标如表1所示：
表1黑臭水体原水的主要水质指标
透明度(cm) 色度(倍) 浊度(度) pH值 溶解氧(mg/L)
20 60 90 6.5 0.6
按照图1所示的工艺流程对黑臭水体进行处理，具体操作如下：
1)引流：建立城镇黑臭水体处理系统，并对该镇黑臭水体进行引流；
2)机械格栅过滤：通过机械格栅过滤掉引流的城镇黑臭水体中的大颗粒固体悬浮物；
3)电离离子群混凝处理：对机械格栅出水进行流量、浊度和pH值在线检测，检测数据传入自动化控制系统，将检测后的出水引入电离离子群处理装置，自动化控制系统根据水质数据控制电离离子群处理装置的电压，对水体进行0.03h物化强化处理，再将污水引入混凝沉淀池，自动化控制系统根据水质数据控制加药系统投加pH调节剂，调节pH值至7.5，然后加入混凝剂进行0.2h混凝反应，再将污水引入快速沉淀池进行泥水分离；
4)特效增氧处理：对快速沉淀池出水进行水量和溶解氧在线检测，检测数据传入自动化控制系统，将检测后的出水引入离子棒处理系统，自动化控制系统根据水量控制离子棒高压电场进行物理强化处理，再将污水引入微孔臭氧曝气处理池，自动化控制系统根据水量控制臭氧发生器对水体进行0.2h增氧处理，微孔臭氧曝气处理池出水回流至城镇河流，与未经处理的城镇黑臭水体发生反应，继续修复城镇河流的自净功能。
步骤1)中对该镇黑臭水体引流40m3/h进行处理；步骤2)中机械格栅为回转式格栅机，栅条间隙为8mm；步骤3)中自动化控制电离离子群系统产生的静电场电压为1500V，电离的离子群有硅离子、硼离子，所加的pH调节剂为氢氧化钠，所加的混凝剂组合为聚氯化铝铁和聚丙烯酰胺，其中聚氯化铝铁的加药量为3kg/h，聚丙烯酰胺的加药量为0.4kg/h；步骤3)中的快速沉淀池为平流沉淀池；步骤3)中进行泥水分离后，排出的污泥风干后外运焚烧处理；步骤4)中离子棒释放电压为7000V，臭氧加入量为240g/h。
通过电离离子群混凝技术和特效增氧技术对城镇黑臭水体进行高效水体净化、富氧后，回流至该镇河流的水的水质指标如表2所示：
表2黑臭水体经处理过后的主要水质指标
由表2可知：本发明的方法对城镇黑臭水体处理效率高、效果好，水体黑臭问题得到了解决。
实施例2：
浙江某城镇河道长期受纳居民生活污水和动物粪便形成的黑臭水体，水量约110m3/h，对原水进行分析，主要水质指标如表3所示：
表3黑臭水体原水的主要水质指标
透明度(cm) 色度(倍) 浊度(度) pH值 溶解氧(mg/L)
18 120 200 6.8 0.4
按照图1所示的工艺流程对黑臭水体进行处理，具体操作如下：
1)引流：建立城镇黑臭水体处理系统，并对该城镇黑臭水体进行引流；
2)机械格栅过滤：通过机械格栅过滤掉引流的城镇黑臭水体中的大颗粒固体悬浮物；
3)电离离子群混凝处理：对机械格栅出水进行流量、浊度和pH值在线检测，检测数据传入自动化控制系统，将检测后的出水引入电离离子群处理装置，自动化控制系统根据水质数据控制电离离子群处理装置的电压，对水体进行0.04h物化强化处理，再将污水引入混凝沉淀池，自动化控制系统根据水质数据控制加药系统投加pH调节剂，调节pH值至7.8，然后加入混凝剂进行0.4h混凝反应，再将污水引入快速沉淀池进行泥水分离；
4)特效增氧处理：对快速沉淀池出水进行水量和溶解氧在线检测，检测数据传入自动化控制系统，将检测后的出水引入离子棒处理系统，自动化控制系统根据水量控制离子棒高压电场进行物理强化处理，再将污水引入微孔臭氧曝气处理池，自动化控制系统根据水量控制臭氧发生器对水体进行0.4h增氧处理，微孔臭氧曝气处理池出水回流至城镇河流，与未经处理的城镇黑臭水体发生反应，继续修复城镇河流的自净功能。
步骤1)中对该镇黑臭水体引流80m3/h进行处理；步骤2)中机械格栅为回转式格栅机，栅条间隙为10mm；步骤3)中自动化控制电离离子群系统产生的静电场电压为1800V，电离的离子群有硅离子、铝离子，所加的pH调节剂为氢氧化钠，所加的混凝剂组合为聚氯化铝铁和聚丙烯酰胺，其中聚氯化铝铁的加药量为25kg/h，聚丙烯酰胺的加药量为1.6kg/h；步骤3)中快速沉淀池为斜管沉淀池；步骤3)中进行泥水分离后，排出的污泥采用板框压滤机进行压滤，压滤后的污泥外运焚烧处理；步骤4)中离子棒释放电压为9000V，臭氧加入量为600g/h。
通过电离离子群混凝技术和特效增氧技术对城镇黑臭水体进行高效水体净化、富氧后，回流至该镇河流的水的水质指标如表4所示：
表4黑臭水体经处理过后的主要水质指标
透明度(cm) 色度(倍) 浊度(度) pH值 溶解氧(mg/L)
100 10 18 7.3 8.0
由表4可知：本发明的方法对城镇黑臭水体处理效率高、效果好，水体黑臭问题得到了解决。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种城镇黑臭水体处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)引流：根据城镇河流的水量和污染程度对黑臭水体进行全部或部分引流；
2)机械格栅过滤：通过机械格栅过滤掉引流的黑臭水体中的大颗粒固体悬浮物；
3)电离离子群混凝处理：对机械格栅出水进行流量、浊度和pH值在线检测，检测数据传入自动化控制系统，将检测后的出水引入电离离子群处理装置，自动化控制系统根据水质数据控制电离离子群处理装置的电压，对水体进行物化强化处理，再将污水引入混凝沉淀池，自动化控制系统根据水质数据控制加药系统投加pH调节剂，调节pH值至7.0～8.0，然后加入混凝剂进行混凝反应，再将污水引入快速沉淀池进行泥水分离，污泥经干化后进行填埋或焚烧处理；
4)特效增氧处理：对快速沉淀池出水进行水量和溶解氧在线检测，检测数据传入自动化控制系统，将检测后的出水引入离子棒处理系统，自动化控制系统根据水量控制离子棒高压电场进行物理强化处理，再将污水引入微孔臭氧曝气处理池，自动化控制系统根据水量控制臭氧发生器对水体进行增氧处理，微孔臭氧曝气处理池出水回流至城镇河流。
2.根据权利要求1所述的城镇黑臭水体处理方法，其特征在于：步骤1)中引流的水量与城镇黑臭水体水量比为1：(1～10)。
3.根据权利要求1所述的城镇黑臭水体处理方法，其特征在于：步骤2)所述的机械格栅为臂式格栅机、链式格栅机、钢绳式格栅机、回转式格栅机中的一种，栅条间隙为3～20mm。
4.根据权利要求1所述的城镇黑臭水体处理方法，其特征在于：步骤3)所述的电离离子群处理装置的电压U1＝1000+C1Q水，其中，U1≤10000V，C1为系数，值为0.5～10Vh/m3，Q水为水体流量，单位为m3/h。
5.根据权利要求1所述的城镇黑臭水体处理方法，其特征在于：步骤3)所述的电离离子群处理装置中的离子群为硅离子、硼离子、铝离子中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的城镇黑臭水体处理方法，其特征在于：步骤3)所述的混凝剂为聚氯化铝、聚氯化铝铁、硫酸铝中的至少一种与聚丙烯酰胺所组成的混合物。
7.根据权利要求1或6所述的城镇黑臭水体处理方法，其特征在于：步骤3)所述的混凝剂的加药量Q混凝剂＝f混凝剂×Q水，其中，f混凝剂＝20+BZ浊度，B为系数，值为0.5～1.5，Z浊度为机械格栅出水的浊度，f混凝剂单位为g/m3，Q水为水体流量，单位为m3/h。
8.根据权利要求6所述的城镇黑臭水体处理方法，其特征在于：步骤3)所述的聚丙烯酰胺的加药量为1～20g/m3。
9.根据权利要求1所述的城镇黑臭水体处理方法，其特征在于：步骤4)所述的离子棒处理系统的电压U2＝5000+C2Q水，其中，U2≤20000V，C2为系数，值为10～60Vh/m3，Q水为水体流量，单位为m3/h。
10.根据权利要求1所述的城镇黑臭水体处理方法，其特征在于：步骤4)所述的微孔臭氧曝气处理池中臭氧的加入量Q臭氧＝C3Q水，其中，C3为系数，值为5～10g/m3，Q水为水体流量，单位为m3/h。
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