CN107935149A - 混凝絮体回流的污废水处理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种混凝絮体回流的污废水处理方法，包括如下步骤：将混凝剂与污废水进行混凝反应，以制得混凝絮体；将所述混凝絮体浓缩处理后回流至混凝池，并搅拌所述混凝絮体及所述污废水，以使所述混凝絮体吸附所述污废水中的重金属离子和悬浮物，以及再次投入所述混凝剂与所述污废水进行混凝反应，以再次去除所述污废水中的重金属离子和悬浮物。本发明还提供一种混凝絮体回流的污废水处理系统。本发明的混凝絮体回流的污废水处理方法不仅能够提高混凝剂的使用效率，并且能够降低混凝剂用量及降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及污废水处理领域，尤其是涉及一种混凝絮体回流的污废水处理方法和系统。
背景技术
印染工业产生的废水由于成分复杂，有机物可生化性差，并且含有各类重金属离子，因此在废水处理过程中通常采用混凝物化工艺进行处理。污水中除重金属和磷亦需要使用混凝物化工艺。混凝工艺操作简单且成本较低，因此广泛运用于污废水的处理。目前，混凝工艺采用的混凝剂主要为铁盐和铝盐。对于污废水，采用铁盐作为混凝剂，其污废水中的化学需氧量(chemical oxygen demand，COD)及重金属离子(例如锑(Sb(V)))去除效率较采用铝盐作为混凝剂的去除效果好。然而，在混凝工艺过程中会产生大量的化学污泥(包括絮体)，且处理化学污泥的费用较高，从而增加了污废水处理的成本。此外，大量投加铁盐还会导致污废水色度增加问题。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种提高混凝剂的使用效率，并且降低混凝剂用量及降低生产成本的混凝絮体回流的污废水处理方法和系统。
本发明提供了一种混凝絮体回流的污废水处理方法，包括如下步骤：
将混凝剂与污废水进行混凝反应，以制得混凝絮体；
将所述混凝絮体浓缩处理后回流至混凝池，并搅拌所述混凝絮体及所述污废水，以使所述混凝絮体吸附所述污废水中的重金属离子和悬浮物，以及再次投入所述混凝剂与所述污废水进行混凝反应，以再次去除所述污废水中的重金属离子和悬浮物。
进一步地，所述混凝剂为铁系混凝剂，所述混凝剂再次投加量CFe的在线模型为：
其中，所述混凝剂再次投加量CFe是以再次投加的所述混凝剂中铁元素计算的浓度，C1和C2分别为未处理污废水中重金属离子浓度和经处理后的污废水中重金属离子浓度，n为修正系数，m为混凝絮体回流比，所述混凝絮体回流比是所述混凝絮体的回流量与制得的所述混凝絮体的絮体量的比值，a、b和d为系数。
进一步地，所述混凝池为混凝预处理池，所述回流的混凝絮体在所述混凝预处理池吸附所述污废水中的重金属离子和悬浮物，然后所述污废水进入混凝反应池，再次投入所述混凝剂与所述污废水进行混凝反应，以再次去除所述污废水中的重金属离子和悬浮物。
进一步地，所述混凝剂再次投加量CFe的在线模型中所述修正系数n为1，所述混凝絮体回流比m为50％～100％，所述系数a为4～8，b为0.04～0.06和d为0～0.1，所述经处理后的污废水中重金属离子浓度C2小于30μg/L。
进一步地，所述混凝池为混凝反应池，所述混凝絮体回流至所述混凝反应池进行吸附反应，同时在所述混凝反应池中再次投入所述混凝剂进行混凝反应，所述污废水与所述混凝絮体和所述混凝剂同时进行反应，以去除所述污废水中的重金属离子和悬浮物。
进一步地，所述混凝剂再次投加量CFe的在线模型中所述修正系数n为0.8～1.2，所述混凝絮体回流比m为50％～150％，所述系数a为4～8，b为0.04～0.06和d为0～0.1，所述经处理后的污废水中重金属离子浓度C2小于30μg/L。
进一步地，所述混凝剂再次投加量CFe(以铁元素计)为18.7毫克/升至74.7毫克/升。
进一步地，所述混凝反应的凝聚阶段在所述混凝池的进水管道中进行。
进一步地，所述混凝絮体吸附的时间为10分钟至20分钟。
本发明还提供一种混凝絮体回流的污废水处理系统，包括:混凝池、沉淀池和絮体浓缩池，所述混凝池、所述沉淀池和所述絮体浓缩池三者依次连通，所述絮体浓缩池又连接于所述混凝池，使所述混凝池、所述沉淀池和所述絮体浓缩池三者连接形成一循环，其中，所述混凝池用于污废水与混凝剂的混凝反应，以及所述混凝絮体与所述污废水的吸附反应；所述沉淀池用于所述混凝反应或所述吸附反应产生的沉淀物沉积、并分离出沉淀物，所述沉淀物为所述混凝絮体；所述絮体浓缩池用于浓缩所述混凝絮体。
相较于现有技术，本发明通过将混凝反应后的混凝絮体回流至污废水处理的混凝预处理池或是混凝反应池，并充分搅拌，从而使得混凝絮体能够吸附污废水中的重金属离子(如锑)，并能进一步去除污废水中的化学需氧量COD，还能够提高混凝体系中悬浮物浓度及混凝絮体沉降性，从而减少了混凝剂的使用量以及提高混凝剂的使用效率，进而降低了污废水处理的成本。
附图说明
图1为本发明一较佳实施例的混凝絮体回流的污废水处理系统的流程图。
图2为本发明第一实施例的混凝絮体回流的污废水处理系统的工艺路线图。
图3为本发明第二实施例的混凝絮体回流的污废水处理系统的工艺路线图。
图4为本发明第三实施例的混凝絮体回流的污废水处理系统的工艺路线图。
图5为本发明实施例回流混凝絮体投加量与Sb(Ⅴ)的吸附评价结果图。
图6为本发明实施例在Sb(V)浓度相同条件下聚硫酸铁投加量与剩余锑浓度的评价结果图。
图7为本发明实施例采用单纯混凝工艺在初始Sb(V)浓度相同条件下聚硫酸铁投加量与剩余锑浓度之间的定量关系。
主要元件符号说明
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为了简明清楚地进行说明，在恰当的地方，相同的标号在不同图式中被重复地用于标示对应的或相类似的元件。此外，为了提供对此处所描述实施例全面深入的理解，说明书中会提及许多特定的细节。然而，本领域技术人员可以理解的是此处所记载的实施例也可以不按照这些特定细节进行操作。在其他的一些情况下，为了不使正在被描述的技术特征混淆不清，一些方法、流程及元件并未被详细地描述。图式并不一定需要与实物的尺寸等同。为了更好地说明细节及技术特征，图式中特定部分的展示比例可能会被放大。说明书中的描述不应被认为是对此处所描述的实施例范围的限定。
请参阅图1，本发明提供一种混凝絮体回流的污废水处理方法，其包括如下步骤：
步骤S102，将混凝剂与污废水进行混凝反应，以制得混凝絮体。
其中，所述污废水为印染厂在生产线上排出的废水。可以理解的，所述污废水还可以为城镇生活污水或其他厂在生产线上排出的污废水，例如，但不局限于电镀厂废水，冶金废水，钢铁厂废水或是洗煤废水。所述混凝剂为铁系混凝剂，所述铁系混凝剂选自聚硫酸铁、氯化铁、聚氯化铁中的一种或其组合。所述污废水中包含重金属离子及悬浮物。所述重金属离子例如是，但不局限于锑(Sb(V))。所述悬浮物指悬浮在水中的固体物质，其包括不溶于水中的无机物、有机物、泥砂、粘土、微生物等物质。
步骤S104，将所述混凝絮体浓缩处理后回流至混凝池，并搅拌所述混凝絮体及所述污废水，以使所述混凝絮体吸附所述污废水中的重金属离子和悬浮物，以及再次投入所述混凝剂与所述污废水进行混凝反应，以再次去除所述污废水中的重金属离子和悬浮物。
在本发明实施例中，所述混凝剂为铁系混凝剂，所述混凝剂再次投加量CFe的在线模型为：
其中，所述混凝剂再次投加量CFe是以所述再次投加的混凝剂中铁元素计算的，单位为mg-Fe/L，即在每升污废水中投加混凝剂铁元素的质量，C1和C2分别为未处理污废水中重金属离子浓度和经处理后的污废水中重金属离子浓度，n为修正系数，m为混凝絮体回流比，所述混凝絮体回流比是所述混凝絮体的回流量与制得的所述混凝絮体的絮体量的比值，a、b和d为系数。
进一步地，所述混凝池为混凝预处理池，即所述混凝絮体回流至所述混凝预处理池，此时，该处理过程可称之为“吸附与混凝串联”：所述回流的混凝絮体在所述混凝预处理池吸附所述污废水中的重金属离子和悬浮物，然后所述污废水进入混凝反应池，再次投入所述混凝剂与所述污废水进行混凝反应，以再次去除所述污废水中的重金属离子和悬浮物。
对于吸附与混凝串联，经处理后的污废水中重金属离子浓度C2为：
其中，C1为未处理污废水中重金属离子浓度，单位为μg/L。CFe为所述混凝剂再次投加量，所述混凝剂再次投加量CFe是以所述再次投加的混凝剂中铁元素计算的，单位为mg-Fe/L。所述混凝絮体回流比m为50％～100％，所述系数a为4～8，b为0.04～0.06和d为0～0.1。
因此，所述混凝剂的投加量根据未处理污废水中重金属离子浓度C1、经处理后的污废水中重金属离子目标浓度C2和混凝絮体回流比m决定。由公式二进行变形推导出，所述混凝剂再次投加量CFe(以铁元素计)的在线模型为：
其中，所述经处理后的污废水中重金属离子浓度C2小于30μg/L。
进一步地，所述混凝池为混凝反应池，即所述混凝絮体回流至所述混凝反应池，此时，该处理过程可称之为“吸附与混凝耦合”：所述混凝絮体回流至所述混凝反应池进行吸附反应，同时在所述混凝反应池中再次投入所述混凝剂进行混凝反应，所述污废水与所述混凝絮体和所述混凝剂同时进行反应，以去除所述污废水中的重金属离子和悬浮物。
对于吸附与混凝耦合，经处理后的污废水中重金属离子浓度C2为：
其中，C1为未处理污废水中重金属离子浓度，单位为μg/L。所述混凝剂再次投加量CFe是以所述再次投加的混凝剂中铁元素计算的，单位为mg-Fe/L。修正系数n为0.8～1.2之间。所述混凝絮体回流比m为50％～150％，所述系数a为4～8，b为0.04～0.06和d为0～0.1。
因此，所述混凝剂的投加量根据未处理污废水中重金属离子浓度C1、经处理后的污废水中重金属离子目标浓度C2和混凝絮体回流比m决定。由公式四进行变形推导出，所述混凝剂再次投加量CFe的在线模型为：
其中，所述经处理后的污废水中重金属离子浓度C2小于30μg/L。
在本实施例中，所述铁系混凝剂再次投加量CFe(以铁元素计)为18.7毫克/升至74.7毫克/升，即每升污废水中投加含有18.7至74.7毫克铁元素的铁系混凝剂。
所述混凝剂是从所述混凝池的进水管道加入至所述混凝池。所述混凝反应包括两个阶段，即凝聚阶段和絮凝阶段，其中，所述混凝反应的凝聚阶段在进水管道中进行，由于凝聚所需时间很短，在所述混凝池的进水管道中进行混凝反应的凝聚阶段，其可以通过进水自身的水动力完成，从而使得凝聚反应充分进行并能降低能耗，进一步的，凝聚产生的絮体进入混凝池后能够更充分吸附重金属离子。
可以理解的，所述混凝絮体的回流速度可以根据待处理污废水的水量和反应体系混凝絮体的产量决定。
在本实施例中，当所述混凝絮体回流至所述混凝预处理池时，停止所述混凝剂的投加量，在整个处理过程中，所述混凝剂投加量可减至单纯混凝剂投加量(指不回流混凝絮体，污废水只与混凝剂反应)的50％左右。可以理解的，在其他实施例中，当所述混凝絮体回流至所述混凝预处理池时，亦可以少量加入所述混凝剂。
由于反应时间过长易增加反应池的占地面积，因此所述混凝絮体吸附的时间优选为10分钟至20分钟，根据铁盐吸附锑的动力学曲线，在反应进行10min后，吸附反应基本达到平衡。
在本发明中，回流混凝絮体能提高混凝体系中悬浮物浓度，从而为混凝反应提供更多的凝结核，增大颗粒间的碰撞几率，为混凝反应创造更好的条件；同时较高浓度的颗粒物在絮凝阶段能通过吸附架桥形成更大的絮体，进而提高混凝絮体沉降性。
本发明通过将混凝反应后的混凝絮体回流至污废水处理的混凝预处理池或是混凝反应池，并充分搅拌，从而使得混凝絮体能够吸附污废水中的重金属离子(如锑)，并能进一步去除污废水中的化学需氧量COD，还能够提高混凝体系中悬浮物浓度及混凝絮体沉降性，从而减少了混凝剂的使用量以及提高混凝剂的使用效率，进而降低了污废水处理的成本。
本发明还提供一种混凝絮体回流的污废水处理系统，包括:混凝池、沉淀池和絮体浓缩池，所述混凝池、所述沉淀池和所述絮体浓缩池三者依次连通，所述絮体浓缩池又连接于所述混凝池，使所述混凝池、所述沉淀池和所述絮体浓缩池三者连接形成一循环，其中，所述混凝池用于污废水与混凝剂的混凝反应，以及所述混凝絮体与所述污废水的吸附反应；所述沉淀池用于所述混凝反应或所述吸附反应产生的沉淀物沉积、并分离出沉淀物，所述沉淀物为所述混凝絮体；所述絮体浓缩池用于浓缩所述混凝絮体。
进一步地，所述混凝池为混凝预处理池，即所述混凝絮体回流至所述混凝预处理池，此时，该处理过程可称之为“吸附与混凝串联”。在本实施例中，所述混凝絮体回流的污废水处理系统还包括混凝反应池。“吸附与混凝串联”：所述回流的混凝絮体在所述混凝预处理池吸附所述污废水中的重金属离子和悬浮物，然后所述污废水进入混凝反应池，再次投入所述混凝剂与所述污废水进行混凝反应，以再次去除所述污废水中的重金属离子和悬浮物。
进一步地，所述混凝池为混凝反应池，即所述混凝絮体回流至所述混凝反应池，此时，该处理过程可称之为“吸附与混凝耦合”：所述混凝絮体回流至所述混凝反应池进行吸附反应，同时在所述混凝反应池中再次投入所述混凝剂进行混凝反应，所述污废水与所述混凝絮体和所述混凝剂同时进行反应，以去除所述污废水中的重金属离子和悬浮物。
下面通过具体实施例对本发明做进一步的说明。
图2展示了本发明第一实施例的污废水处理系统100。所述污废水处理系统100拼接在印染厂废水站1的末端，其包括混凝预处理池10、一沉池11、生化池12、二沉池13、混凝反应池14、三沉池15、絮体浓缩池16及污泥处理站17。所述混凝预处理池10、所述一沉池11、所述生化池12、所述二沉池13、所述混凝反应池14及所述三沉池15相连通。
可以理解的，所述污废水处理系统100还可以应用于处理其它厂的生产线上的污废水。在本实施例中，所述印染厂废水站1用于收集并预处理生产线上的废水。
所述污废水处理系统100还进一步包括若干搅拌系统(图未示)、提升泵(图未示)、若干液路管道(图未示)、污泥泵(图未示)及排泥阀(图未视)。所述混凝池机械搅拌速率控制在200～500r/min的范围内。
所述搅拌系统(图未示)设置在所述混凝预处理池10，以使混凝反应更充分。可以理解的，所述搅拌系统能够与电力系统(图未示)连接，以使所述搅拌系统能够在反应过程中自动化搅拌。所述生化池12和所述的混凝反应池14也设置有搅拌系统(图未示)，以使反应更充分。
在本实施例中，所述混凝剂从混凝预处理池的进水管道110加入至所述混凝预处理池10。由于所述混凝反应的凝聚阶段在混凝预处理池的进水管道110中进行，所述混凝预处理池10用于收集已经发生凝聚的污废水或者还没来得及反应的污废水。所述污废水中包含重金属离子及悬浮物。所述重金属离子例如是，但不局限于锑(Sb(V))。所述悬浮物指悬浮在水中的固体物质，其包括不溶于水中的无机物、有机物、泥砂、粘土、微生物等物质。
所述回流的混凝絮体也可以从混凝预处理池的进水管道110加入至所述混凝预处理池10，所述混凝预处理池10用于回流混凝絮体与污废水进行吸附反应。
所述混凝剂为铁系混凝剂。所述铁系混凝剂例如是，但不局限于聚硫酸铁、氯化铁、聚氯化铁中的一种或其组合。
所述一沉池11用于将所述混凝预处理池10反应后的沉淀物沉积、并分离出沉淀物。
所述生化池12用于在微生物的作用下进行降解反应，以去除污废水中的污染物质。
所述二沉池13用于将所述生化池12经由降解反应后的沉淀物沉积，并分离出沉淀物。
所述混凝反应池14用于加入所述混凝剂使所述污废水中的的胶粒物质发生凝聚和絮凝。
所述三沉池15用于将所述混凝反应池14经由凝聚和絮凝后的沉淀物(混凝絮体)沉积，并分离出沉淀物。
所述一沉池11和所述二沉池13产生的沉淀物通过所述排泥阀排向所述污泥处理站17。
所述三沉池15产生的混凝絮体通过所述絮体浓缩池16进行浓缩处理，并回流至所述混凝预处理池10。可以理解的，所述絮体浓缩池16将混凝絮体进行浓缩处理能够提高混凝絮体含固率，从而减小混凝池体占地面积。在本实施例中，污泥浓缩方法可以是重力浓缩或离心浓缩，含固率控制在1％～3％的范围内。进一步的，混凝絮体回流至所述混凝预处理池10，并且将混凝絮体与待处理污废水混合，使得混凝絮体能够吸附待处理污废水中的重金属离子(例如锑)。此外，回流混凝絮体还能提高混凝体系中悬浮物浓度，从而为混凝反应提供更多的凝结核，增大颗粒间的碰撞几率，为混凝反应创造更好的条件，同时较高浓度的颗粒物在絮凝阶段能通过吸附架桥形成更大的絮体，进而提高混凝絮体沉降性。
采用第一实施例的污废水处理系统100进行混凝絮体回流的污废水处理工艺线路，其主要包括如下步骤：先将待处理的工业废水经混凝预处理池10处理，然后在一沉池11内进行第一次沉淀，再在生化池12内在微生物的作用下进行降解反应，接着在二沉池13进行第二次沉淀。之后进入混凝反应池14反应，并在三沉池15进行第三次沉淀。将在三沉池15中的经混凝反应后产生的混凝絮体通过提升泵传送至絮体浓缩池16，并将混凝絮体进行浓缩处理后回流至混凝预处理池10，充分搅拌，以使混凝絮体与待处理工业废水混合均匀，继续重复上述过程，直到经三沉池15沉淀后出水。
其中，一沉池11和二沉池13产生的污泥均直接排入污泥处理站17处理，并且一沉池11和二沉池13的排泥周期能够根据水质浊度及悬浮物(suspended solid，SS)来确定。
可以理解的，当混凝絮体回流至混凝预处理池10后，可以停止混凝剂的加入，也可以根据处理情况加入适量的混凝剂，此时混凝絮体不仅能够吸附待处理污废水污废水中的重金属离子(例如锑)，还能提高混凝体系中悬浮物浓度及混凝絮体沉降性，从而减少了混凝剂的使用量以及提高混凝剂的使用效率，进而降低了废水处理的成本。进一步的，在其他实施例中，混凝絮体在混凝预处理池10产生污泥能够再次回流至混凝预处理池10，对混凝絮体的充分利用，不仅仅能够降低混凝剂的用量，还能够提高混凝反应的混凝效果以及减少污废水处理过程中的污泥产生量。
图3展示了本发明第二实施例的废水处理系统200。所述污废水处理系统200拼接在印染厂废水站1的末端，其包括一级生化池20、一沉池21、混凝预处理池22、二沉池23、二级生化池24、三沉池25、混凝反应池26、四沉池27、絮体浓缩池28及污泥处理站29。所述一级生化池20、所述一沉池21、所述混凝预处理池22、所述二沉池23、所述二级生化池24、所述三沉池25、所述混凝反应池26及所述四沉池27相连通。
可以理解的，所述污废水处理系统200还可以应用于处理其它厂的生产线上的污废水。在本实施例中，所述印染厂废水站1用于收集并预处理生产线上的废水。
所述污废水处理系统200还进一步包括若干搅拌系统(图未示)、提升泵(图未示)、若干液路管道(图未示)、污泥泵(图未示)及排泥阀(图未视)。所述混凝池机械搅拌速率控制在200～500r/min的范围内。
所述搅拌系统(图未示)设置在所述混凝预处理池22，以使混凝反应更充分。可以理解的，所述搅拌系统能够与电力系统(图未示)连接，以使所述搅拌系统能够在反应过程中自动化搅拌。所述一级生化池20、二级生化池24和所述的混凝反应池26也设置有搅拌系统(图未示)，以使反应更充分。
在本实施例中，所述一级生化池20用于在微生物的作用下进行降解反应，以去除污废水中的污染物质。
所述一沉池21用于将所述一级生化池20经由降解反应后的沉淀物沉积，并分离出沉淀物。
本实施例采用的是污废水首先进入生化池进行反应后，再进行预混凝，这样能有效降低药剂投加量，节约水处理成本。
在本实施例中，所述混凝剂从混凝预处理池的进水管道222加入至所述混凝预处理池22。由于所述混凝反应的凝聚阶段在混凝预处理池的进水管道222中进行，所述混凝预处理池22用于收集已经发生凝聚的污废水或者还没来得及反应的污废水。所述污废水中包含重金属离子及悬浮物。所述重金属离子例如是，但不局限于锑(Sb(V))。所述悬浮物指悬浮在水中的固体物质，其包括不溶于水中的无机物、有机物、泥砂、粘土、微生物等物质。
所述回流的混凝絮体也可以从混凝预处理池的进水管道222加入至所述混凝预处理池22，所述混凝预处理池22用于回流混凝絮体与污废水进行吸附反应。
所述混凝剂为铁系混凝剂。所述铁系混凝剂例如是，但不局限于聚硫酸铁、氯化铁、聚氯化铁中的一种或其组合。
所述二沉池23用于将所述混凝预处理池22反应后的沉淀物沉积，并分离出沉淀物。
所述二级生化池24用于在微生物的作用下再次进行降解反应，以去除污废水中的污染物质。
所述三沉池25用于将所述二级生化池24经由降解反应后的沉淀物沉积，并分离出沉淀物。
所述混凝反应池26用于加入所述混凝剂使所述污废水中的的胶粒物质发生凝聚和絮凝。
所述四沉池27用于将所述混凝反应池26经由凝聚和絮凝后的沉淀物(混凝絮体)沉积，并分离出沉淀物。
所述一沉池21、所述二沉池23及所述三沉池25产生的沉淀物通过所述排泥阀排向所述污泥处理站29。
在其他实施例中，所述二沉池23产生的沉淀物也可以通过絮体浓缩池28进行浓缩处理，并回流至所述混凝预处理池22或混凝反应池26。
所述四沉池27产生的混凝絮体通过所述絮体浓缩池28进行浓缩处理，并回流至所述混凝预处理池22。
在其他实施例中，所述四沉池27产生的混凝絮体还能通过所述絮体浓缩池28进行浓缩处理，并回流至所述混凝反应池26。
可以理解的，所述絮体浓缩池28将混凝絮体进行浓缩处理能够提高混凝絮体含固率，从而减小混凝池体占地面积。进一步的，混凝絮体回流至所述混凝预处理池22或混凝反应池26，并且将混凝絮体与待处理污废水混合，使得混凝絮体能够吸附待处理污废水中的重金属离子(例如锑)，还能提高混凝体系中悬浮物浓度，进而提高混凝絮体沉降性。
在本实施例中，所述二沉池23和所述四沉池27为化学沉淀池，该化学沉淀池的沉淀物为含铁胶体，沉降性好，沉淀时间短。而一沉池21和三沉池25为微生物污泥沉淀池，产生的沉淀物为微生物污泥沉淀，沉降性相对来说较弱，沉淀时间较长。
采用实施例二的污废水处理系统200进行混凝絮体回流的污废水处理工艺线路，其主要包括如下步骤：先将待处理的污废水经一级生化池20处理，然后在一沉池21内进行第一次沉淀，再在混凝预处理池22进行第一次混凝反应，进入二沉池23进行沉淀反应，再在二级生化池24进行生化反应，并在三沉池25进行第三次沉淀，之后在混凝反应池26进行第二次混凝反应，再在四沉池27进行再次的沉淀反应。将在四沉池27中的经混凝反应后产生的混凝絮体通过提升泵传送至絮体浓缩池28，并将混凝絮体进行浓缩处理后通过混凝预处理池的进水管道222回流至混凝预处理池22，充分搅拌，以使混凝絮体与待处理污废水混合均匀，继续重复上述过程，直到经四沉池27沉淀后出水。
其中，一沉池21和三沉池25产生的污泥均直接排入污泥处理站29处理，并且一沉池21和三沉池25的排泥周期能够根据水质浊度及悬浮物(suspended solid，SS)来确定。
可以理解的，当混凝絮体回流至混凝预处理池22后，可以停止混凝剂的加入，也可以根据处理情况加入适量的混凝剂，此时混凝絮体不仅能够吸附待处理污废水中的重金属离子(例如锑)，还能提高混凝体系中悬浮物浓度及混凝絮体沉降性，从而减少了混凝剂的使用量以及提高混凝剂的使用效率，进而降低了污废水处理的成本。进一步的，在其他实施例中，混凝絮体在混凝预处理池22产生的污泥能够再次回流至混凝预处理池22，从而对混凝絮体的充分利用，不仅仅能够降低混凝剂的用量，还能够提高混凝反应的混凝效果以及减少污废水处理过程中的污泥产生量。
图4展示了本发明第三实施例的污废水处理系统300。所述污废水处理系统300拼接在印染厂废水站1的末端，其包括水解酸化池30、一沉池31、生化池32、二沉池33、混凝反应池34、三沉池35、絮体浓缩池36及污泥处理站37。所述水解酸化池30、所述一沉池31、所述生化池32、所述二沉池33、所述混凝反应池34及所述三沉池35相连通。
可以理解的，所述污废水处理系统300还可以应用于处理其它厂的生产线上的污废水。在本实施例中，所述印染厂废水站1用于收集并预处理生产线上的污废水。
所述污废水处理系统300还进一步包括若干搅拌系统(图未示)、提升泵(图未示)、若干液路管道(图未示)、污泥泵(图未示)及排泥阀(图未视)。所述混凝池机械搅拌速率控制在200～500r/min的范围内。
所述搅拌系统(图未示)设置在所述混凝反应池34，以使混凝反应更充分。可以理解的，所述搅拌系统(图未示)能够与电力系统(图未示)连接，以使所述搅拌系统能够在反应过程中自动化搅拌。所述水解酸化池30及所述生化池32也设置有搅拌系统(图未示)，以使反应更充分。
在本实施例中，所述水解酸化池30用于将待处理污废水中的难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质。进一步的，所述水解酸化池30还能够去除待处理污废水中的化学需氧量COD。
所述一沉池31用于将所述水解酸化池30经由水解酸化处理后的沉淀物沉积、并分离出沉淀物。
所述生化池32用于在微生物的作用下进行降解反应，以去除污废水中的污染物质。
所述二沉池33用于将所述生化池32经由降解反应后的沉淀物沉积、并分离出沉淀物。
在本实施例中，所述混凝剂从混凝反应池的进水管道334加入至所述混凝反应池34。由于所述混凝反应的凝聚阶段在混凝反应池的进水管道334中进行，所述混凝反应池34用于收集已经发生凝聚的污废水或者还没来得及反应的污废水。所述污废水中包含重金属离子及悬浮物。所述重金属离子例如是，但不局限于锑(Sb(V))。所述悬浮物指悬浮在水中的固体物质，其包括不溶于水中的无机物、有机物、泥砂、粘土、微生物等物质。
所述混凝反应池34还用于加入混凝剂使所述污废水中的的胶粒物质发生凝聚和絮凝，以及用于回流混凝絮体与污废水进行吸附。
所述混凝剂为铁系混凝剂。所述铁系混凝剂例如是，但不局限于聚硫酸铁、氯化铁、聚氯化铁中的一种或其组合。
所述三沉池35用于将所述混凝反应池34经由凝聚和絮凝后的沉淀物(混凝絮体)沉积，并分离出沉淀物。
所述一沉池31及所述二沉池33产生的沉淀物通过所述排泥阀排向所述污泥处理站37。
所述三沉池35产生的混凝絮体通过所述絮体浓缩池36进行浓缩处理，并回流至所述混凝反应池34。可以理解的，所述絮体浓缩池36将混凝絮体进行浓缩处理能够提高混凝絮体含固率，从而减小混凝池体占地面积。进一步的，混凝絮体回流至所述混凝反应池34，并且将混凝絮体与待处理污废水及混凝剂混合，使得混凝絮体能够吸附待处理污废水中的重金属离子(例如锑)，还能提高混凝体系中悬浮物浓度，进而提高混凝絮体沉降性。
采用实施例三的污废水处理系统300进行混凝絮体回流的污废水处理工艺线路，其主要包括如下步骤：先将待处理的污废水经水解酸化池30处理，然后在一沉池31内进行第一次沉淀，再在生化池32内在微生物的作用下进行降解反应，接着在二沉池33进行第二次沉淀，之后进入混凝反应池34反应，并接着在三沉池35进行第三次沉淀。其中，一沉池31和二沉池33产生的污泥均直接通过排泥阀排入污泥处理站37处理，三沉池产生的污泥(混凝絮体)通过絮体浓缩池36，经混凝反应池的进水管道334，回流进入混凝反应池34，接续进行吸附反应和混凝反应，经三沉池35沉淀后出水。
图5展示了对原水进行混凝沉淀后收集的混凝絮体的投加量与Sb(Ⅴ)的吸附评价结果图。所述混凝絮体是指向原水中加入混凝剂，并通过混凝反应后产生的絮体，其中，混凝剂聚硫酸铁投量以铁元素计算为56mg-Fe/L，并加入NaOH调节反应体系的pH值为7±0.2，原水中的Sb(Ⅴ)浓度为199μg/L。可以理解的，所述原水指的是某印染厂废水处理的二级出水(待处理废水)。从图5中可以看出，随着混凝絮体的投量增加，Sb(Ⅴ)的去除率越高。当混凝絮体投加量为300mg/L时，Sb(Ⅴ)的去除率达到约85％，这表明混凝沉淀后的化学污泥(即混凝絮体)对原水中的重金属离子具有较高的去除效果。
采用某印染厂废水处理的二级出水，并通过单纯混凝(不回流)、吸附与混凝耦合及吸附与混凝串联，在聚硫酸铁投加量以铁元素计算为28mg-Fe/L的条件下，加入NaOH调节反应体系pH值为7±0.2，对于Sb(Ⅴ)初始浓度相同的原水来评估Sb(Ⅴ)的去除率，其结果参见表一。
表一
由表一可以看出，在相同混凝剂投加量的条件下，吸附与混凝耦合的Sb(Ⅴ)去除效率最好，相较于单纯混凝不回流，其Sb(Ⅴ)去除效率提高20％以上。吸附与混凝串联与单纯混凝相比，采用吸附与混凝串联，其Sb(Ⅴ)去除效率也提升了10％。这表明吸附与混凝串联和吸附与混凝耦合这两种工艺能够较好地实现废水中的Sb(Ⅴ)去除。
图6展示了在Sb(V)浓度相同条件下聚硫酸铁投加量与剩余锑浓度的评价结果图。其中，A表示单纯混凝，B表示吸附与混凝耦合，C表示吸附与混凝串联，D表示单纯吸附。采用某印染厂废水处理的二级出水，并通过单纯混凝、吸附与混凝耦合、吸附与混凝串联及单纯吸附，在聚硫酸铁投加量为28mg-Fe/L和56mg-Fe/L的条件下，加入NaOH调节反应体系的pH值为7±0.2，对于Sb(Ⅴ)初始浓度相同的原水来评估最终的Sb(V)浓度。
图7展示了采用单纯混凝工艺在初始Sb(V)浓度相同条件下聚硫酸铁投加量与剩余锑浓度之间的定量关系。
将图5和图7结合，可作为废水厂混凝剂投加及二级混凝药剂投加量(再次混凝剂的投加)在线控制的参考依据。
从图6可以看出，在铁盐投加量同为28mg-Fe/L的条件下，采用吸附与混凝耦合工艺比单纯混凝工艺对锑的去除效果提高32％。在铁盐投加量同为56mg-Fe/L的条件下，采用吸附与混凝耦合工艺比单纯混凝工艺对锑的去除效果提高近10％。尽管在56mg-Fe/L的投量条件下，两种工艺的效果差异没有低投量大，但在实际生产中却有重大意义。因为含量极低的污染物用常规工艺很难降低，需要耗费大量的药剂。以将印染废水中的锑由10μg/L降低至5μg/L为例，由图7可以看出至少需要再添加56mg-Fe/L(约300mg/L聚硫酸铁)的混凝剂。说明吸附与混凝耦合工艺在一定条件下能节约大量药剂。而5μg/L是大量靠近水源地的工业污水处理厂出水需要达到的标准。这进一步表明吸附与混凝和吸附与混凝耦合这两种工艺在实际生产中较强的应用价值。
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，以上实施方式仅是用于解释权利要求书。然本发明的保护范围并不局限于说明书。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或者替换，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种混凝絮体回流的污废水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
将混凝剂与污废水进行混凝反应，以制得混凝絮体；
将所述混凝絮体浓缩处理后回流至混凝池，并搅拌所述混凝絮体及所述污废水，以使所述混凝絮体吸附所述污废水中的重金属离子和悬浮物，以及再次投入所述混凝剂与所述污废水进行混凝反应，以再次去除所述污废水中的重金属离子和悬浮物。
2.如权利要求1所述的混凝絮体回流的污废水处理方法，其特征在于：所述混凝剂为铁系混凝剂，所述混凝剂再次投加量CFe的在线模型为：
<mrow>
<msub>
<mi>C</mi>
<mrow>
<mi>F</mi>
<mi>e</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>nC</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>dC</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
</mrow>
<mrow>
<msub>
<mi>bC</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<mo>+</mo>
<mi>a</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>m</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>n</mi>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
其中，所述混凝剂再次投加量CFe是以再次投加的所述混凝剂中铁元素计算的浓度，C 1和C2分别为未处理污废水中重金属离子浓度和经处理后的污废水中重金属离子浓度，n为修正系数，m为混凝絮体回流比，所述混凝絮体回流比是所述混凝絮体的回流量与制得的所述混凝絮体的絮体量的比值，a、b和d为系数。
3.如权利要求2所述的混凝絮体回流的污废水处理方法，其特征在于：所述混凝池为混凝预处理池，所述回流的混凝絮体在所述混凝预处理池吸附所述污废水中的重金属离子和悬浮物，然后所述污废水进入混凝反应池，再次投入所述混凝剂与所述污废水进行混凝反应，以再次去除所述污废水中的重金属离子和悬浮物。
4.如权利要求3所述的混凝絮体回流的污废水处理方法，其特征在于：所述混凝剂再次投加量CFe的在线模型中所述修正系数n为1，所述混凝絮体回流比m为50％～100％，所述系数a为4～8，b为0.04～0.06和d为0～0.1，所述经处理后的污废水中重金属离子浓度C2小于30μg/L。
5.如权利要求2所述的混凝絮体回流的污废水处理方法，其特征在于：所述混凝池为混凝反应池，所述混凝絮体回流至所述混凝反应池进行吸附反应，同时在所述混凝反应池中再次投入所述混凝剂进行混凝反应，所述污废水与所述混凝絮体和所述混凝剂同时进行反应，以去除所述污废水中的重金属离子和悬浮物。
6.如权利要求5所述的混凝絮体回流的污废水处理方法，其特征在于：所述混凝剂再次投加量CFe的在线模型中所述修正系数n为0.8～1.2，所述混凝絮体回流比m为50％～150％，所述系数a为4～8，b为0.04～0.06和d为0～0.1，所述经处理后的污废水中重金属离子浓度C2小于30μg/L。
7.如权利要求2所述的混凝絮体回流的污废水处理方法，其特征在于：所述混凝剂再次投加量CFe为18.7毫克/升至74.7毫克/升。
8.如权利要求1所述的混凝絮体回流的污废水处理方法，其特征在于：所述混凝反应的凝聚阶段在所述混凝池的进水管道中进行。
9.如权利要求1所述的混凝絮体回流的污废水处理方法，其特征在于：所述混凝絮体吸附的时间为10分钟至20分钟。
10.一种混凝絮体回流的污废水处理系统，其特征在于，包括:混凝池、沉淀池和絮体浓缩池，所述混凝池、所述沉淀池和所述絮体浓缩池三者依次连通，所述絮体浓缩池又连接于所述混凝池，使所述混凝池、所述沉淀池和所述絮体浓缩池三者连接形成一循环，其中，所述混凝池用于所述混凝絮体与所述污废水的吸附反应，以及污废水与混凝剂的混凝反应；所述沉淀池用于所述混凝反应或所述吸附反应产生的沉淀物沉积、并分离出沉淀物，所述沉淀物为所述混凝絮体；所述絮体浓缩池用于浓缩所述混凝絮体。
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