CN107055942A - 具有杀菌抑菌功能的再生水及生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有杀菌抑菌功能的再生水的成份及其生产方法。再生水的成份为：H2O≥99.9％、化学需氧量≤30mg/L、生化需氧量≤6mg/L、悬浮物≤5mg/L、动植物油≤1mg/L、石油类≤1mg/L、阴离子表面活性剂≤0.5mg/L、总氮(以N计)≤10mg/L、氨氮(以N计)≤1.5mg/L、总磷(以P计)≤0.3mg/L、溶解氧≥8mg/L、余氯为1～50mg/L、粪大肠菌群数≤3个/L、色度(稀释倍数)≤10、pH为6～9。以经过生化处理达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B或一级A的市政尾水为原料，经过混凝沉淀、电解和过滤处理，得到具有杀菌抑菌功能的再生水。

Description

具有杀菌抑菌功能的再生水及生产方法
技术领域
本发明属于新材料领域和环保领域，涉及一种再生水，特别是一种具有杀菌抑菌功能控制藻类集中爆发的再生水及其制造方法。
背景技术
水华就是水体中藻类大量繁殖、集中爆发的一种自然生态现象，是水体富营养化的一种特征，主要由于生活及工农业生产中含有大量氮、磷的废污水进入水体后，蓝藻(严格意义上应称为蓝细菌)、绿藻、硅藻等藻类成为水体中的优势种群，大量繁殖后使水体呈现蓝色或绿色的一种现象。也有部分的水华现象是由浮游动物——腰鞭毛虫引起的。另外，海水中出现此现象(一般呈红色)则为赤潮。藻类大量死亡后，在腐败、被分解的过程中，也要消耗水中大量的溶解氧，并会上升至水面而形成一层绿色的黏质物，使水体严重恶臭。目前，水华现象已成为一种世界性的公害，美国、日本、加拿大、法国、瑞典、挪威、菲律宾、印度、印度尼西亚、马来西亚、韩国、香港等30多个国家和地区水华现象发生都很频繁。当前，我国由于水体富营养化导致的藻类集中爆发的“水华”事件时有发生，如我国第三大淡水湖——太湖，水华十分频繁，致使太湖的渔业遭遇危机，而当淡水营养化后的太湖，“水华”频繁出现，促使其“水华”面积逐渐加大，导致“水华”时间延年增长。云南滇池、安徽的巢湖的蓝藻集中爆发导致的水华也年年发生。因此，急需一种既能杀菌抑菌控制藻类集中爆发又不对水体造成污染，还能够改善水质药物或方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有杀菌抑菌功能控制藻类集中爆发的再生水及其制造方法。
本发明的具有杀菌抑菌功能控制藻类集中爆发的再生水的主要成份如表1。
表1具有杀菌抑菌功能控制藻类集中爆发的再生水成份
单位：mg/L
本发明采用如下技术方案：
本发明的具有杀菌抑菌(杀藻灭藻)功能控制藻类集中爆发的再生水是以污水经过处理达到一级B或一级A排放标准的尾水为原料经过电解而得。
一种以市政污水处理厂处理达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918－2002)一级B或一级A的排放尾水为原料生产具有杀菌抑菌功能控制藻类集中爆发的再生水方法，它是以现有污水厂生产工艺：污水调节池粗格栅→细格栅→初沉池→生化池→二沉池→消毒池→达标排放尾水为基础，在原工艺的二沉池之后电解工序，经过电解处理就得到具有杀菌抑菌功能控制藻类集中爆发的再生水。
所述电解的电解机的工作电压为1～500V，两电极间的电压为2～12V，电流密度为5～500mA/cm2,尾水在电解机中的停留时间为5s～10min。
所述电解机的阳极为表面具有钌、铱、铼、铂、锡氧化物涂层的钛阳极；阴极为石墨、钛、铁、铝、锌、铜、铅、镍、钼、铬、合金、有贵金属氧化物涂层的钛电极、纳米催化电极中的一种。
所述电解的电解机的阳极为表面涂覆有晶粒为10～42nm的钌、铱、铼、铂氧化物涂层的纳米催化电极；阴极为石墨、钛、铁、铝、锌、铜、铅、镍、钼、铬、合金、有贵金属氧化物涂层的钛电极、纳米催化电极中的一种。
所述具有杀菌抑菌(灭藻抑藻)功能的再生水的生产方法的电解之前还可以有一个混凝(絮凝)沉淀除磷工序。
所述电解之后还可以有一个过滤工序。
所述混凝是二沉池沉淀后的尾水进入高效沉淀池，向沉淀池中加入2～50g/m3氯化铁、氯化铝、聚合铝、硫酸亚铁、硫酸铁或聚合铁的一种，并加入0.1～0.5g/m3助凝剂，Fe3 +、Al3+与PO4 3﹣反应生成磷酸铁或磷酸铝沉淀除去污水的磷，与OH-反应生成Fe(OH)3沉淀或Al(OH)3进行混凝(或絮凝)反应，通过吸附作用除去石油类、动植物油等有机物，进入沉淀池进行沉淀。
所述过滤是在电解后的尾水进入过滤装置过滤，滤液即为具有杀菌抑菌功能的再生水，污泥浆进入污泥处理系统脱水成泥块。
所述混凝沉淀工艺可以实现以下目标：
1、混凝剂中的铁离子或铝离子与污水中的磷酸根反应，生成磷酸铁或磷酸铝沉淀，除去污水中60～90％的磷,保证出水的磷小于0.3mg/L的出水指标。
2、通过混凝剂和助凝剂的絮凝沉淀作用，可以使生化后一些密度与水接近，粒径在于1～100μm的小颗粒县浮物与絮凝剂和助凝剂作用形成较大颗粒沉淀，不仅使出水的SS小于10mg/L的出水指标。同时还一同除去污水中30～65％的COD、BOD、总氮、氨氮和70～85％动植物油、石油类。
电解具有如下效应并实现以下目标：
1、电击效应
在低电压，大电流作用下，电流直接击穿中水中微生物的细胞壁，导致微生物的死亡，液化后释放生物磷和生物氮。
2、夺取电子作用
活的微生物都带有电荷，在低电压，大电流作用下，夺取中水中的微生物本身自带的电子，使微生物失去电子而死亡。
3、自由基杀灭作用
电解能产生化学活性很强的自由基：如·Cl、·H、·O、·OH等，能有效杀灭病毒、细菌及藻类的孢子起到消毒的目的。
通过以上三个效应，确保出水的微生物、总磷和总氮指标合格。
4、氧化作用
电解时产生化学活性很强的自由基：如·Cl、·H、·O、·OH等，能迅速地与污水中的有机物，如有机物、有色物质、氨氮等起电催化反应从而达到降低其COD、BOD、总氮、氨氮、动植油、石油类、阴离子表面活性剂浓度和色度的目的。
5、沉淀作用
电解过程中产生的OH可以与一些金属离子作用(如Fe3+)产生沉淀沉降下来，这些沉淀小颗粒可起助凝剂的作用，促进溶液中的悬浮物质聚集沉降。另外电解过程中，电场可以迅速破坏水体中的胶体结构，使水体脱稳，促使存在于废水中的固体悬浮物、水中杀灭的微生物、细菌、藻类和浮游生物尸体、被溶解在水中的胶体长产生絮凝沉淀，极大限度降低投加的絮凝剂的用量。
6、气浮作用
电解过程中阴极产生的新生态氢能形成大量的气泡，随着气体的上浮，会带出大量的固体悬浮物，达到固液分离的效果，从而进一步降低废水中的COD、色度、浊度等污染指数。
7、协同作用
电解除了产生自由基外还能产生显著的协同效应，如酸碱效应、多电层效应、气浮效应、诱导效应和吸附效应等因此能大大提高NCE的效率。
8、除嗅作用
电解除了产生的自由基与污水中的发嗅物质作用，能消除嗅味外，电解过程的电磁振荡能使发嗅物质的化学键发生开环断链作用，从而消除嗅味。因此，电解有难以让人致信的消除嗅味效果。
通过以上作用确保出水的COD、BOD、总氮、氨氮、动植油、石油类、阴离子表面活性剂浓度和色度指标达到具有杀菌(灭藻)抑藻功能的再生水水质指标。
本发明和现有技术相比，具有如下优点：
1、二沉池后的尾水经过电解并通过调整电流、电压控制溶解氧、余氯、C0D、BOD、动植油、石油类、阴离子表面活性剂和色度等指标，确保处理后的再生水具有杀菌抑菌(灭藻)功能，作为景观水补充到自然水体中能有效控制藻类集中暴发，防治水华。
2、将污水厂排放的尾水转变为再生水资源，实现污水循环利用，产生经济效益。
3、彻底解决污水厂排放对环境造成的污染。
4、原有污水厂的全部设施和设备基本全部利用，不会造成原有投资浪费。
5、在原工艺和设备的基础上，仅增加混凝、电解、过滤工艺和设备，每立方污水新增投资比其他方法节省近一半。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为现有技术污水处理厂的工艺流程；
图2为实施例一再生水生产工艺流程；
图3为实施例二再生水生产工艺流程；
图4为实施例三再生水生产工艺流程。
具体实施方式
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本发明的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
以下结合附图对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。
实施例一
参照图2，某污水处理厂的尾水为原料生产再生水的实施例，由于原工程的二沉池容量较大，沉淀效果好，因此，将上清液泵入电解工序，经过电解后，排水即达到具有杀菌(灭藻)抑藻功能的再生水水质指标。
所述生化工序的出水经过电解处理后的再生水水水质指标如表2。
表2某污水处理厂经过电解工序的进水及出水水质指标
从表2可知，经过电解后的出水指标完全满足具有杀菌(灭藻)抑藻功能的再生水水质指标。
再生水按照1：10稀释到某大型景观水体中，三天后，该景观水体的藻密度从2.7×108个/L下降到2.1×105个/L，水华消失，30天后，景观水从原来的地表劣五类转变成地表三类水。
实施例二
参照图3，某污水处理厂的尾水为原料生产再生水的实施例，由于二沉池的出水含磷较高，系在原设施(图3)二沉池之后增加混凝沉淀(图3虚线部分)，混凝沉淀后的清液进入电解工序，经过电解后的再生水排水即达到具有杀菌(灭藻)抑藻功能的再生水水质指标。
生化后出水进入混凝反应池，按15mg/L加入硫酸亚铁溶液，在转速为120转的条件下混凝反应，并按0.1mg/L加入PAM，经过高效沉淀池沉淀后出水进入电解机电解。
所述二沉池沉淀后的出水水质、沉淀出水水质及电解出水水质如表3。
表3某污水处理厂的尾水为原料生产再生水的进水及出水水质指标
从表3可知，经过混凝和电解的出水指标完全满足具有杀菌(灭藻)抑藻功能的再生水水质指标。
实施例三
参照图4，某污水处理厂的改造生产再生水实施例，由于其二沉池设计池容不够，沉淀效果较差如，且出水总磷较高，因此，在二沉池之后增加絮混沉淀，混凝沉淀后的清液进入电解工序，电解后再经过滤，出水即达到具有杀菌(灭藻)抑藻功能的再生水水质指标。
所述生化后出水进入絮凝反应池，按3mg/L加入硫酸铝溶液，并加5％碳酸钠溶液调节pH至8-9(由于pH为6-7),在转速为120转的条件下混凝反应，按0.1mg/L加入助凝剂PAM混凝反应后进入高效沉淀池，沉淀后的出水流入电解机进行电解，电解后的出水进入V型过滤池过滤。
所述二沉池的出水水质、混凝出水水质及电解过滤出水水质如表表4。
表4某污水厂的尾水为原料生产再生水的进水及出水水质指标
从表4可知，经过混凝、电解和过滤的出水指标完全满足具有杀菌(灭藻)抑藻功能的再生水水质指标。
再生水按照1：100稀释到某大型已发黑发臭的景观水体中，5天后，该景观水体的色度从800下降到20，浊度从230下降到5.7，溶解氧从0.7mg/L增加到5.1mg/L，因为溶解氧浓度大幅度增加，消除了水体的厌氧反应，黑臭消失，30天后，景观水从原来的地表劣五类转变成地表四类水。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (11)

1.一种具有杀菌抑菌功能的再生水，其特征在于，其成份包括：H2O≥99.9％、化学需氧量≤30mg/L、生化需氧量≤6mg/L、悬浮物SS≤10mg/L、动植物油≤1mg/L、石油类≤1mg/L、阴离子表面活性剂≤0.5mg/L、总氮(以N计)≤10mg/L、氨氮(以N计)≤1.5mg/L、总磷(以P计)≤0.3mg/L、溶解氧≥8mg/L、余氯为2～50mg/L、粪大肠菌群数≤3个/L、色度(稀释倍数)≤10、pH为6～9。
2.如权利要求1所述的具有杀菌抑菌功能的再生水，其特征在于，所述余氯是通过电解水产生的新生态氯，将所述再生水补充到自然水体中后，通过稀释控制自然水体的余氯浓度在0.05～0.1mg/L之间；所述溶解氧是通过电解水产生的溶解氧，杀灭并抑制水中微生物和藻类，控制水体微生物、藻类集中暴发，防治水华。
3.如权利要求1所述的一种具有杀菌抑菌功能的再生水，其特征在于，所述溶解氧是通过电解水产生的新生态溶解氧，具有杀灭并抑制水中厌氧菌，防治水体发黑发臭的作用。
4.一种具有杀菌抑菌功能的再生水的生产方法，其特征在于，所述具有杀菌抑菌功能的再生水是以市政污水经过生化处理达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918－2002)一级B或一级A排放标准的尾水为原料经过电解而得。
5.如权利要求4所述的具有杀菌抑菌功能的再生水的生产方法，其特征在于，所述电解工序的电解机的工作电压为1～500V，两电极间的电压为2～12V，电流密度为5～500mA/cm2,排放的尾水在电解机中的停留时间为5s至10min。
6.如权利要求4所述的具有杀菌抑菌功能的再生水的生产方法，其特征在于，所述电解工序中电解机的阳极为表面具有钌、铱、铼、铂、锡氧化物涂层的钛阳极；阴极为石墨、钛、铁、铝、锌、铜、铅、镍、钼、铬、合金、有贵金属氧化物涂层的钛电极、纳米催化电极中的一种。
7.如权利要求4所述的具有杀菌抑菌功能的再生水的生产方法，其特征在于，所述电解工序电解机的阳极为表面涂覆有晶粒为10～42nm的钌、铱、铼、铂氧化物涂层的纳米催化电极；阴极为石墨、钛、铁、铝、锌、铜、铅、镍、钼、铬、合金、有贵金属氧化物涂层的钛电极、纳米催化电极中的一种。
8.如权利要求4所述的具有杀菌抑菌功能的再生水的生产方法，其特征在于，在所述电解工序之前还可以设有混凝或絮凝沉淀除磷工序。
9.如权利要求4所述的具有杀菌抑菌功能的再生水的生产方法，其特征在于：所述电解工序之后还可以设有一个过滤工序。
10.如权利要求8所述的具有杀菌抑菌功能的再生水的生产方法，其特征在于，所述混凝或絮凝沉淀除磷工序为二沉池沉淀后的尾水进入高效沉淀池，向沉淀池中加入2～50g/m3氯化铁、氯化铝、聚合铝、硫酸亚铁、硫酸铁或聚合铁的一种，并加入0.1～0.5g/m3助凝剂，Fe3+、Al3+与PO4 3﹣反应生成磷酸铁或磷酸铝沉淀除去污水的磷，与OH-反应生成Fe(OH)3沉淀或Al(OH)3进行混凝或絮凝反应后，进入沉淀池进行沉淀。
11.如权利要求9所述的具有杀菌抑菌功能的再生水的生产方法，其特征在于，所述过滤工序，进一步为，将电解工序后的尾水进入过滤装置过滤，滤液即为所述具有杀菌抑菌功能的再生水，污泥浆进入污泥处理系统脱水成泥块。
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