CN108793597A

CN108793597A - 一种高悬浮固体浓度污废水回用工程方法

Info

Publication number: CN108793597A
Application number: CN201810618680.1A
Authority: CN
Inventors: 沈峥; 张亚雷; 李瑗; 周雪飞; 龚本涛; 郑阳华
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2018-06-15
Filing date: 2018-06-15
Publication date: 2018-11-13

Abstract

本发明涉及一种高悬浮固体浓度污废水回用工程方法，为富含悬浮固体的污废水的处理和回用提供一个可靠且经过了实践检验的新方案。具体工艺采用一级处理‑二级处理‑三级处理的设计流程，包括了污泥处理系统，工艺后续连接回用水供水系统。本发明尤其将螺旋格栅机、振动筛分机、一体化气浮设备、立式纤维滤布滤池等设备合理搭配，从而对污废水进行多级固液分离，充分发挥各类设备的功能与优势，使得污废水中大量的悬浮固体和有机物得以有效去除。最终水资源经回用系统实现回用目的，排泥和排渣经污泥处理后回收利用或形成泥饼便于进一步处理。本发明解决了进水悬浮物含量过高、出水难以达到回用水标准的问题，不仅处理效果佳，还提高了有用资源的利用价值，具有极高的可推广性。

Description

一种高悬浮固体浓度污废水回用工程方法

技术领域

本发明涉及污水处理站的工艺、设备、电气与自控等技术领域，尤其涉及高悬浮固体浓度污废水的清洁生产及资源化利用系统。

背景技术

在污废水的净化和资源化利用过程中，水中的悬浮固体浓度是评价处理程度及处理工艺效果好坏的重要指标，水中的悬浮固体浓度过高时，首先会引起人体感官的不适，同时悬浮固体中常赋存有各类污染物，如有机物，氨氮，脂质等，恶化水质，因此高悬浮固体浓度的水资源需要经过一定程度的净化处理才能为人所用。当污废水中悬浮固体超标时，不仅处理难度高，易堵塞构筑物，而且对后续工艺的设计和改进带来困扰及隐患。

对于某些厂区产生的高悬浮固体浓度污废水，可在厂区自行处理且出水达标的情况下送入污水处理厂统一处理，但若因事故性排放或企业管理不当造成高浓度废水的直接排放，会对周围水环境和人体健康造成不利影响。

当前多类污废水都存在悬浮固体含量过高的问题。如废塑料经清洗、破碎后的废水。在对废旧塑料加工、处理的过程中，某些工序，如切割、造粒、清洗等过程都会产生大量废水，这种废水含泥沙量大，破碎的塑料颗粒含量很多，且大多为颗粒态污染物，溶解性物较少，污染物主要为悬浮物、COD、表面活性剂等。传统的解决方法多利用混凝、沉淀来除去悬浮固体，但目前看来效果不够理想，仍不能较好解决塑料洗涤废水中悬浮固体含量超标的问题，急需找到一个能够更有效处理塑料清洗废水中悬浮固体的水处理方案。

又如禽畜粪废水，禽畜粪废水主要由禽畜尿液、部分粪便和冲洗水所构成，复含氮磷元素、有机物和悬浮物，同时混有药物残留、动植物油脂和致病菌，属高浓度有机废水。当前大多禽畜养殖场的悬浮固体含量处于300~12000mg/L，不能满足《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB15596—2001)中所对悬浮固体规定的200mg/L的排放限值要求。目前，对畜禽养殖场粪尿的处理利用主要是固液分离，干粪制肥，废水经处理后排放。

废水的资源化处理是新时代的新任务和大趋势，一方面可以减缓污废水对环境的污染，另一方面可以缓解缺水危机，变废为宝，加大水资源和物质的利用率。本发明针对当前多类污废水中悬浮固体浓度过高的水质特征和处理难点，提出了一种新的处理思路，期望能有效提高含有悬浮固体浓度过高污废水的资源化利用程度。

发明内容

本发明提供一种高悬浮固体浓度污废水的清洁生产及资源化利用方案，以解决上述背景中出现的悬浮固体含量过高，出水达不到回用水标准的问题。

本发明提出的一种高悬浮固体浓度污废水回用工程方法，所述方法通过高悬浮固体浓度污废水回用工程系统实现，所述系统由一级处理系统、二级处理系统、三级处理系统、污泥处理系统和回用水供水系统组成，所述一级处理系统由螺旋格栅机1、振动筛风机2、配水渠3、初沉池4、出水渠1#5和一体化气浮设备6依次连接而成；所述二级处理系统由好氧池7、沉淀池8和出水渠2#9依次连接而成，好氧池另一端与一体化气浮设备6相连；所述三级处理系统为立式纤维滤布滤池10，立式纤维滤布滤池一端与出水渠2#9相连，另一端与回用水供水系统的回用水池11相连，立式纤维滤布滤池10产生反洗水排入所述配水渠3内；所述回用水供水系统包括回用水池11和恒压供水系统12，回用水池11与恒压供水系统12相连；所述污泥处理系统包括污泥池13和板框压滤机14，初沉池4、一体化气浮设备6、沉淀池8、立式纤维滤布滤池10分别与污泥池13相连，污泥池13连接板框压滤机14，板框压滤机14与后续干泥处置装置相连；已有工程对悬浮固体浓度约为200~600mg/L，COD约为200~1000mg/L，氨氮、总磷含量较低的污废水进行试验，取得良好效果。

具体步骤如下：

（1）污水从螺旋格栅机底端输入，污水中颗粒较大的杂质被滤网截留，达到固液分离，在螺旋格栅机推动下，滤渣沿斜置的螺旋格栅机槽底提升，离开液面后继续推移一段距离，在滤渣充分脱水后，经排砂口卸至盛料桶，分离后的水从滤网排出并送往振动筛分机；

（2）步骤（1）出水进入振动筛分机，振动筛分机以某一粒径值为界限，直径大于该值的杂质被截留，直径小于该值的杂质可以通过，从而使废水中细小的杂质被拦截分离；

（3）经过振动分离的废水流至配水渠，配水渠对振动筛分机来水进行分配，使其在水质、水量方面更加均匀；

（4）经配水渠后的出水流入初沉池，在初沉池内对废水中的微小悬浮物等进行初次沉淀分离，初沉池内设排泥泵，污泥经由排泥泵排至污泥池，初沉池出水进入出水渠1#；

（5）出水渠1#的出水流入一体化气浮设备，进行气浮处理；污水进入一体化气浮设备前需要投加药剂进行调理，在一体化气浮设备内，空气以高度分散的微小气泡形式附着在悬浮物颗粒上，造成密度小于水的状态，利用浮力原理使其浮在水面，从而实现固液分离；

（6）一体化气浮设备出水自流至好氧池，在该好氧池中利用利用设备进行曝气以保证适宜的溶解氧浓度，并通过仪器进行氧气含量监测，好氧池利用微生物的生长代谢等生化作用对废水中的有机物进行消化、降解，好氧池主要可以去除废水中的有机物，并且能去除少量的氮和磷；

（7）好氧池出水自流至沉淀池，沉淀池主要是去除生物处理过程中所产生的、以污泥形式存在的生物脱落物或已经死亡的生物体，也即在该沉淀池内进行活性污泥的分离，得到澄清出水，同时进行污泥浓缩，沉淀池通过设排泥泵排泥至污泥池；

（8）沉淀池出水自流进入出水渠2#水池，出水渠2#用以临时储存沉淀池出水；

（9）出水渠2#出水自流至立式纤维滤布滤池，立式纤维滤布滤池用于进一步减少污水中的悬浮物，降低浊度，并除去部分难溶性的COD、氨氮、总磷等，确保出水常规指标均达到回用水水质标准要求。

本发明中，螺旋格栅机采用两级螺旋格栅机。

本发明中，所述振动筛分机筛网采用不锈钢材质。经工程实验，振动筛分机对塑料洗涤废水的悬浮固体筛分率可达40%~60%。

本发明中，初沉池建议采用竖流式沉淀池，利于微颗粒相互碰撞、絮凝。不建议采用斜板沉淀池，因为所处理废水水质特征是悬浮固体浓度高，用斜板沉淀池易于堵塞。

本发明中，一体化气浮设备包括射流器、溶气罐和释放器。设自动加药装置，分别用于投加混凝剂、助凝剂，药剂种类依据水质特征而定。一体化气浮设备采用加压溶气法，溶气罐内放置填料，从而提高液膜更新速度，强化溶解空气。经工程试验，一体化气浮设备对食品屠宰废水的悬浮固体去除率为90%左右，COD去除率为70%左右。

本发明中，出水渠2#出水的悬浮固体浓度可至30mg/L以下。

本发明中，立式纤维滤布滤池由过滤区、滤后水集水区和滤后水出水区依次连接而成。该种滤池采用纤维滤布作为过滤介质，以替代传统砂滤池，具有轻薄、更换清洁方便快捷的优势。经工程实验，流出立式纤维滤布滤池的出水悬浮固体浓度可至5mg/L以下。考虑到防腐设计，除纤维滤布以外，结构采用不锈钢及碳钢材质。

本发明中，污泥在污泥池内经调理后被提升至板框压滤机，板框压滤机内也需投加适当药剂进行调理。

本发明中，螺旋格栅机1主要用于筛分废水中的大颗粒杂物，通过截留污水体中固体颗粒，实现固液分离。

本发明中，振动筛分机2主要用于筛分废水中的细小杂物。

本发明中，一体化气浮设备6主要用于除去废水中的油类、表面活性剂和难以沉淀去除的细小颗粒物，具有占地小，使用方便的优点，废水经工艺处理至此，所含的杂质颗粒粒径很小，杂质颗粒密度与水相近，则不论让杂质自身完成沉淀或上浮速度都很慢，更加适合用气浮来处理。

本发明中，步骤（6）中所述设备采用鼓风机供气和管式曝气器系统，鼓风机类型可依据流量范围在罗茨风机、多级离心风机和单级高速离心风机中任选一种，鼓风机与好氧池独立设置，管式曝气器设在好氧池底部，鼓风机通过管道将压缩空气送入管式曝气器。

本发明中，步骤（6）中所述仪器采用溶解氧仪，溶解氧仪安装在好氧池中后部，条件允许时也可在好氧池中后部和好氧池出水处各安装一台溶解氧仪。

本发明的有益效果是：

（1）主要针对某些污废水中泥沙量大或悬浮固体浓度高的问题，经过一、二、三级污水处理系统的有机结合，物理、化学、生物方法的共同作用，螺旋格栅机、振动筛分机、一体化气浮设备、立式纤维滤布滤池等设备合理搭配，可有效降低此类废水中悬浮固体和有机物含量，使污废水水质得到提升。经工程试验，含有大量悬浮物的塑料洗涤废水通过本方案处理后，出水水质满足《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）中的水质标准，出水全部回用，达到零排放的目的。

（2）尤其是利用了振动筛分机，使废水中悬浮固体含量的降低更有效、更明显，同时也减少了后续设备在运行时被污泥及悬浮固体堵塞的风险，提高净水构筑物的使用寿命。

（3）最终出水、干渣及污泥进行回用，有效实现废弃物的资源化。某些高悬浮固体污废水尽管作为废弃物被处理，但其中也含有许多营养元素，例如禽畜粪废水，尽管作为一种高悬浮固体的有机废水，但禽畜粪废水中含有的大量氮磷元素可作为营养元素添加入肥料、饲料等。同时受到污染的水资源也可以经过处理后作为回用水被继续利用，增强工业生产的生态效益，符合绿色、节能、环保的理念。通过工程的回用，可有效提高营养物质及水资源的利用率，减少资源的浪费。

（4）螺旋格栅机、振动筛分机、一体化气浮设备等的效果使废水水质已有一个较大提升，后续好氧池前不必再用常规的厌氧池作为初级处理，避免了厌氧池会带来的臭味和腐蚀性物质等。

（5）考虑自动化控制，以便于工人操作，简化管理和减轻工人的劳动强度。工艺采用一体化气浮设备，一经调试好后，正常运行，不需专人管理；工艺采用全自动运行的立式纤维滤布滤池，可连续过滤，清洗时不停止过滤进程；工艺流程中可采用液位计检测水位，自动化控制泵的启停；加药处采用自动加药装置。整体采用简单、实用、经济合理的处理工艺，在保证处理效果的前提下尽量做到设备数量少、占地小，以节省投资和运行管理费用。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图；

图2是本发明实施例的工艺流程图；

图中标号：1-螺旋格栅机，2-振动筛分机，3-配水渠，4-初沉池，5-出水渠1#，6-一体化气浮设备，7-好氧池，8-沉淀池，9-出水渠2#，10-立式纤维滤布滤池，11-回用水池，12-恒压供水系统，13-污泥池，14-板框压滤机，15-集水池，16-提升泵，17-生物选择池，18-PAC加药装置，19-PAM加药装置1#，20-罗茨风机，21-PAM加药装置2#，22-恒压水罐。

具体实施方式

以下通过实施例进一步说明本发明：

实施例1：

本实施例处理某塑料清洗废水，进水水质COD_cr=300mg/L，BOD₅=60mg/L，NH₃-N=4mg/L，TP=1mg/L，悬浮固体=300mg/L，石油类=20mg/L，表面活性剂=10mg/L。处理站考虑近、远期同时建设。

图2是本实施例的工艺流程图。

如图2，本实施例依次由两级螺旋格栅机1、集水池15、振动筛分机2、配水渠3、初沉池4、出水渠1#5、一体化气浮设备6、生物选择池17、好氧池7、二次沉淀池8、出水渠2#9、立式纤维滤布滤池10、回用水池11、恒压水罐22及污泥处理系统组成。其中，废水从螺旋格栅机1底端输入，进入处理系统。立式纤维滤布滤池10的反洗水排入配水渠3内。回用水池11内通过设置回用水泵将回用水提升至恒压供水系统，最终回用到各用水点。螺旋格栅机1和振动筛分机2所排出的干渣回收利用，初沉池4、一体化气浮设备6、二次沉淀池8及立式纤维滤布滤池10排泥至污泥池13，污泥进入板框压滤机14进行脱水处理时用PAM加药装置2#21投加PAM进行调理，脱水后泥饼进行进一步处置。

具体步骤如下：

如图2，混合废水首先从螺旋格栅机1底端输入处理系统，废水中颗粒较大的杂质被格栅机滤网截留，从而实现固液分离。分离后的水从滤网排出，流入临时收集螺旋格栅机的过滤水的集水池15，集水池内设置提升泵16，集水池出水由提升泵送往振动筛风机2。在振动筛风机内废水中细小的杂质被拦截分离。

如图2，经过振动分离的废水流至配水渠3。配水渠对振动筛分机来水进行分配，使其均匀流入初沉池4内。初沉池中对废水中的微小悬浮物等进行初次沉淀分离，初沉池出水进入出水渠1#5，出水渠1#出水流入一体化气浮设备6。

如图2，在气浮池中通过自动加药装置，分别为PAC加药装置18、PAM加药装置1#19，投加混凝剂、助凝剂，用于凝聚成絮体，通过气浮机除去废水中的油类、表面活性剂和难以沉淀去除的细小颗粒物。

如图2，气浮设备出水经生物选择池17流至好氧池7，在好氧池中进行曝气，利用微生物新陈代谢降解COD、BOD，脱氮除磷等。在好氧池前端设有生物选择池17，污泥回流在生物选择池内，目的在于培养驯化适于处理该水质的微生物。

如图2，好氧池出水自流至二次沉淀池8，在该池内进行活性污泥的分离，得到澄清出水，同时进行污泥浓缩。二次沉淀池出水自流进入出水渠2#水池9。

如图2，出水渠2#出水自流至立式纤维滤布滤池10，目的是进一步降低污水中的悬浮物，并除去部分难溶性的COD、氨氮、总磷等，确保出水常规指标均达到回用水水质标准要求，反洗水排入配水渠3内，底泥使用排泥泵排入污泥池13。

如图2，立式纤维滤布滤池出水流入回用水池11，回用水池用以储存处理后的达标水，回用水池内通过监测设备监测回用水池水位，用以控制潜污泵的启停。回用水池内设置回用水泵将回用水提升至恒压供水系统，最终回用到各用水点。

如图2，初沉池4、一体化气浮设备6、二次沉淀池8及立式纤维滤布滤池10排泥至污泥池13，污泥池中设置附属设备用以监测污泥池水位，控制泵及加药装置的启停。

如图2，污泥池排出的污泥经PAM调理后进入板框压滤机14进行脱水处理，脱水后泥饼进行进一步处置。此处PAM通过自动加药装置21投加。

电费按照0.6元/度计算，则经计算每m³污水处理的耗电成本为1.123元/m³。系统设1名运营人员（可兼职），工资按平均每年8000元计，则每m³污水处理人工成本为0.061元/m³。每吨水投加PAC的量为40g，PAC市场售价按照3000元/吨计，PAC药剂费用为0.12元/m³。每吨水投加PAM的量为3g，PAM市场售价按照30000元/吨计，PAM药剂费用为0.09元/m³。则经计算吨水处理成本总计为1.394元/m³，折合年运行费用18.317万元。

稳定运行后结果如下：出水水质满足《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）中的水质标准。

本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员利用本发明所描述的方法或在本发明方法的启发下，对于本发明做出的改进和修改或设计出类似的方案，而达到类似于上述技术效果的，都应该在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种高悬浮固体浓度污废水回用工程方法，其特征在于：所述方法通过高悬浮固体浓度污废水回用工程系统实现，所述系统由一级处理系统、二级处理系统、三级处理系统、污泥处理系统和回用水供水系统组成，所述一级处理系统由螺旋格栅机（1）、振动筛风机（2）、配水渠（3）、初沉池（4）、出水渠1#（5）和一体化气浮设备（6）依次连接而成；所述二级处理系统由好氧池（7）、沉淀池（8）和出水渠2#（9）依次连接而成，好氧池另一端与一体化气浮设备（6）相连；所述三级处理系统为立式纤维滤布滤池（10），立式纤维滤布滤池一端与出水渠2#（9）相连，另一端与回用水供水系统的回用水池（11）相连，立式纤维滤布滤池（10）产生反洗水排入所述配水渠（3）内；所述回用水供水系统包括回用水池（11）和恒压供水系统（12），回用水池（11）与恒压供水系统（12）相连；所述污泥处理系统包括污泥池（13）和板框压滤机（14），初沉池（4）、一体化气浮设备（6）、沉淀池（8）、立式纤维滤布滤池（10）分别与污泥池（13）相连，污泥池（13）连接板框压滤机（14），板框压滤机（14）与后续干泥处置装置相连；

具体步骤如下：

（6）一体化气浮设备出水自流至好氧池，好氧池中利用设备进行曝气，以保证适宜的溶解氧浓度，并通过仪器进行氧气含量监测，好氧池利用微生物的生长代谢等生化作用对废水中的有机物进行消化、降解，好氧池主要可以去除废水中的有机物，并且能去除少量的氮和磷；

（9）出水渠2#出水自流至立式纤维滤布滤池，立式纤维滤布滤池用于进一步减少污水中的悬浮物，降低浊度，并除去部分难溶性的COD、氨氮和总磷，确保出水常规指标均达到回用水水质标准要求。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：螺旋格栅机采用两级螺旋格栅机，振动筛分机的筛网采用不锈钢材质。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：一体化气浮设备包括射流器、溶气罐和释放器，一体化气浮设备采用加压溶气法，溶气罐内放置填料。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：立式纤维滤布滤池由过滤区、滤后水集水区和滤后水出水区依次连接而成，立式纤维滤布滤池采用纤维滤布作为过滤介质，除纤维滤布以外，结构采用不锈钢或碳钢材质。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：污泥在污泥池内经调理后被提升至板框压滤机，板框压滤机内也需投加适当药剂进行调理。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：螺旋格栅机（1）主要用于筛分废水中的大颗粒杂物，通过截留污水体中固体颗粒，实现固液分离。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：振动筛分机（2）主要用于筛分废水中的细小杂物。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：一体化气浮设备（6）主要用于除去废水中的油类、表面活性剂和难以沉淀去除的细小颗粒物，具有占地小，使用方便的优点，废水经工艺处理至此，所含的杂质颗粒粒径很小，杂质颗粒密度与水相近，则不论让杂质自身完成沉淀或上浮速度都很慢，更加适合用气浮来处理。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（6）中所述设备采用鼓风机供气和管式曝气器系统，鼓风机类型依据流量范围在罗茨风机、多级离心风机或单级高速离心风机中任选一种，鼓风机与好氧池独立设置，管式曝气器设在好氧池底部，鼓风机通过管道将压缩空气送入管式曝气器。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（6）中所述仪器采用溶解氧仪，溶解氧仪安装在好氧池中后部，条件允许时也可在好氧池中后部和好氧池出水处各安装一台溶解氧仪。