CN109879523A

CN109879523A - 一种污水深度净化方法

Info

Publication number: CN109879523A
Application number: CN201910044108.3A
Authority: CN
Inventors: 吴以伯; 闫承凯
Original assignee: Dayuan Environment Technology (xiamen) Co Ltd
Current assignee: Dayuan Environment Technology (xiamen) Co Ltd
Priority date: 2019-01-17
Filing date: 2019-01-17
Publication date: 2019-06-14

Abstract

本发明公开了一种污水深度净化方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)一级处理；(2)二级处理；(3)深度处理；(4)污泥处理；(5)气体处理。一级处理主要包括粗格栅和细格栅过滤、曝气沉砂池，其目的是除去污水中的大颗粒固形物；二级处理主要包括生化处理，其目的是通过生化除去污水中的COD、BOD、氨氮、总氮、色度和总磷等主要污染物，通过二沉淀池沉淀分离；深度处理主要包括等离子化处理脱氨氮和总氮、混凝沉淀过滤除总磷、COD和SS，使水体深度净化。

Description

一种污水深度净化方法

技术领域

本发明涉及一种污水深度净化方法。

背景技术

当前的市政污水处理厂比较常用污水处理技术不外乎活性污泥法和生物膜法两种工艺。活性污泥法主要有A2/O及其改良工艺(如UCT工艺)、各种氧化沟工艺、SBR类及其变型工艺(CAST工艺等)等，目前活性污泥法占有绝对优势，仅有少数污水厂采用生物膜法工艺。采用这些工艺的出水如不加深度处理多数只能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》 (GB18918-2002)一级B标准出水指标，其指标如表1：

表1基本控制项目最高允许排放浓度(日均值)

序号	基本控制项目	一级B标准(mg/L)
			1	COD	60
2	BOD	20
			3	SS	20
4	动植物油	3
			5	石油类	3
6	阴离子表面活性剂	1
			7	总氮(以N计)	20
8	氨氮(以N计)	8(15)
			9	总磷(以P计)	1
10	色度(稀释倍数)	30
			11	pH	6-9
12	粪大肠菌群数(个/L)	104

现有的多数市政污水处理厂的污水处理工艺的出水只能达到一级B的标准，部分污水厂在A2/O及其改良工艺(如UCT工艺)之后增加混凝除磷和生物脱氮或MBR工艺处理后可以达到一级A标准的出水水质。如果需要更高的水质，还需进一步深度处理。这两种工艺，不仅占地面积大，投资多，运行费用高，而且经过处理后的排放水只能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准出水指标，不能达到《地表水环境质量标准》(GB3838－2002)的有关水质标准，如果要达到《地表水环境质量标准》(GB3838－2002)的有关水质标准还要进行深度处理，因此，急需一种经济实用的污水深度处理再生利用方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种污水深度净化方法。

本发明通过以下技术方案来实现：一种污水深度净化方法，包括如下步骤：

(1)一级处理：包括粗格栅过滤、细格栅过滤和曝气沉砂池，污水经过粗格栅和细格栅过滤除去大颗粒固体杂质后，进入曝气沉砂池进一步通过沉淀除去泥砂；

(2)二级处理：包括生化处理池和二沉池处理，在生化处理池内通过生化处理及沉淀，进一步除去有机物、氨氮和总氮，使污水得到进一步的净化；

(3)深度处理：生化处理后二沉池出水经过提升泵泵入等离子机中处理后进入脱氮池脱除氨氮和总氮，再经过混凝沉淀和过滤除去水体中的总磷、 COD、BOD和SS，使污水得到深度净化；

(4)污泥处理：曝气沉砂池和步骤(2)二沉池的产生的沉淀通过管道进入污泥浓缩池，再经过污泥脱水机的脱水作用使得污泥减容，脱水后含水量小于或等于60％的干泥进行外运或堆肥处理，滤液则回流至步骤(1)的粗格栅进水口；

(5)气体处理:步骤(2)二级处理中产生的沼气经收集、淋洗、吸收和净化处理。

优选地，步骤(3)具体操作为：将经过步骤(2)生化处理后的出水泵入等离子体中，等离子体机工作产生氯自由基、氧自由基、羟基自由基和氢自由基，氯自由基、氧自由基、羟基自由基与有机物氨氮反应，生成CO₂、 H₂O、N₂和NO₃ ^﹣，除去污水中的有机物，降低有机物和氨氮；氢自由基与 NO₃ ^﹣、NO₂ ^﹣和有机物氨氮等反应，生成CO₂、H₂O、N₂；等离子处理后的污水进入混凝反应池，向混凝反应池中加入1～50g/m³硫酸亚铁和聚合氯化铝溶液和1～5mg/m³助凝剂进行混凝反应，Fe²⁺与电解未反应完全的氯自由基、氧自由基、羟基自由基或Cl₂反应生成Fe3⁺，Fe3⁺和Al₃ ⁺与PO₄ ^3﹢反应生成磷酸铁和磷酸铝沉淀除去污水的磷，与OH^-反应生成Fe(OH)₃沉淀进行混凝反应，通过吸附作用除去石油类、动植物油类的有机物，进入沉淀池进行沉淀分离，沉淀后的清液进入过滤装置过滤，清液即为再生水，泥浆进入污泥处理系统脱水成泥块。

优选地，步骤(2)所述的二级处理的生化处理是氧化沟生化处理系统、 AA/O生化处理系统、SBR生化处理系统或生物曝气过滤处理系统。

优选地，步骤(2)所述的二级处理的氧化沟生化处理系统是Pasveer氧化沟、T型三沟式氧化沟、DE型氧化沟、Carrousel氧化沟或Orbal氧化沟。

优选地，步骤(2)所述的二级处理的AA/O生化处理系统是应用的A2/O 工艺或UCT工艺。

优选地，步骤(2)所述的二级处理的SBR生化处理系统是应用传统SBR 工艺、CAST工艺、UNITANK工艺或MSBR工艺。

优选地，步骤(3)中所述等离子体机的脉冲工作电压为350～10000V，相邻两电极间的电压为6～9V，频率为2400～2600MHz，电流密度为1～ 600mA/cm²,步骤(4)中污水在电解机中的停留时间为5s～10min。

优选地，所述步骤(3)等离子体机设有脉冲电源和等离子发生槽，所述离子发生槽内的阴极为钛、铁、铝、锌、铜、铅、镍、钼、铬、有贵金属氧化物涂层的惰性电极中的一种，阳极为有贵金属氧化物涂层的惰性电极，电极为板状或网状。

优选地，步骤(3)的混凝沉淀中使用的混凝剂为铁盐、铝盐、聚铝、聚铁的一种或任意两种以上组合；所述铁盐为硫酸铁、硫酸亚铁；所述铝盐为硫酸铝或氯化铝；所述聚铝为聚合氯化铝、聚合硫酸铝或聚合硅酸铝；所述聚铁为聚合氯化铁、聚合硫酸铁或聚合硅酸铁；所述混凝剂的用量为1～ 50g/m³。

优选地，步骤(3)的混凝沉淀中使用的助凝剂为PAM，用量为1～3g/m³。

优选地，在步骤(3)的混凝沉淀前测试水体的PH值，当所述水体的 pH小于7时，在所述水体中加入氢氧化钠或碳酸钠调节所述水体的pH值为 7～9。

优选地，在步骤(1)一级处理的沉砂池之后，步骤(2)二级处理的生化池之前还可以设置一个初沉淀池，用于除去污水中的泥砂等颗粒固形物。

本发明的污水深度净化方法，具有如下有益效果：1、投资省；2、出水水质高，可以作为再生水直接利用；3、占地少；4、运行费用低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为基于A2/O与等离子体技术污水深度净化工艺流程图；

图2为改良的A2/O与等离子体技术污水深度净化工艺流程图；

图3为基于氧化沟与等离子体技术的污水深度净化工艺流程图；

图4为基于SBR与等离子体技术的污水深度净化工艺流程图；

图5为基于AO与等离子体技术的污水深度净化工艺流程图；

图6为曝气生物滤池与等离子体技术的污水深度净化工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一，参照图1，某污水处理厂的实施例，所述污水的进水水质指标如表2。

表2、某污水处理厂的进水水质指标

序号	基本控制项目	测定值(mg/L)
			1	COD	400
2	BOD	180
			3	SS	300
4	动植物油	-
			5	石油类	-
6	阴离子表面活性剂
			7	总氮(以N计)	55
8	氨氮(以N计)	40
			9	总磷(以P计)	7
10	色度(稀释倍数)
			11	pH	6-9

采用图1的基于A2O和等离子体技术的污水深度净化再生利用工艺,步骤如下：

1、一级处理

污水收集后经过粗格栅、细格栅过滤，再经过曝气沉砂池去除大颗粒固形物、泥砂等，再经过提升泵提升至初沉池。

2、二级处理

主要通过如下二级处理：

(1)厌氧：污水经过粗格栅和细格栅除去固体杂质后，进入初沉池沉淀，出水进入厌氧池在厌氧的作用下将有机酸分解成甲烷和二氧化碳，降低COD；

(2)缺氧/好氧：厌氧池出水进入缺氧池和好氧池(又称A/O池)进行缺氧/好氧处理，通过A/O处理工艺中的缺氧菌和好氧菌的氧化降解作用进一步除去COD、氨氮和总氮，使污水得到净化废水；

(3)沉淀：A/O生化处理的出水在二沉池内进行泥水分离，沉淀下来的污泥部分回流到厌氧池(A池)，剩余污泥由泵输送到污泥浓缩池。

3、三级处理(深度净化)

三级处理主要通过如下工序：

(1)等离子体处理：将二级处理后的出水泵入等离子体处理，等离子处理过程中，阳极产生Cl·和O·，Cl·和O·与有机物(COD和BOD) 氨氮等反应，生成CO²、H₂O、N₂和NO₃﹣，除去有机物，降低COD和BOD，氨氮；阴极产生“H·”和“OH·”，产生的“H·”和“OH·”与“NO₃﹣”和有机物(COD和BOD)氨氮等反应，生成CO₂、H₂O、N₂；

(2)混凝沉淀：等离子处理后污水进入混凝反应池，向混凝反应池中加入1～50g/m3硫酸亚铁溶液和1～5mg/m3助凝剂进行混凝反应，Fe²⁺与电解未反应完全的Cl·、O·、OH·或Cl₂反应生成Fe³⁺，Fe³⁺与PO₄ ^3﹢反应生成磷酸铁沉淀除去污水的磷，与OH^-反应生成Fe(OH)₃沉淀进行絮凝(混凝) 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分离，污泥进入污泥处理系统脱水成泥块，清液进入过滤池；

(3)过滤：混凝沉淀后的污水(清液)进入过滤装置过滤，清液即为达到《地表水环境质量标准》(GB3838－2002)的有关水质标准的再生水，泥浆进入污泥处理系统脱水成泥块。

4、污泥处理

初沉池和二沉池的产生的沉淀(即污泥)和沉淀产生的沉淀(即污泥) 通过管道进入污泥浓缩池，再经过污泥脱水机的脱水作用使得污泥减容，脱水后含水量小于或等于60％的干泥进行外运或堆肥处理，滤液则回流至步骤 (1)前的粗格栅进水口。

5、气体处理

二级处理中产生的沼气经沼气脱硫及焚烧系统处理后的尾气进入尾气除臭系统处理。

所述生化后二沉池出水进入等离子体机，工作电压为49V,电流密度为 500mA/cm²，处理后按30mg/L加入硫酸亚铁溶液，在转速为60转的条件下混凝反应后，按1mg/L加入助凝剂PAM在转速为20转的条件下进入高效沉淀池，经过沉池沉淀后再经过砂滤过滤，出水水质如表3。

表3、排放水水质指标

从表5可知，污水经过以上深度处理后的出水指标达到地表类4类指标。

实施例二

参照图2，某改良的A2/O与等离子体技术污水深度净化工艺污水处理厂的实施例，所述污水的进水水质指标如表4。

表4、某污水处理厂的进水水质

序号	项目	测定值(mg/L)
			1	COD	690
2	BOD	370
			3	SS	300
4	动植物油	-
			5	石油类	-
6	阴离子表面活性剂	-
			7	总氮(以N计)	75
8	氨氮(以N计)	57
			9	总磷(以P计)	8
10	色度(稀释倍数)
			11	pH	6-8

由于进水污染物深度较高，采用图2的生化与等离子体技术的污水深度处理再生利用工艺,步骤如下：

1、一级处理

2、二级处理

主要通过如下二级处理：

(3)二段AO：将经过缺氧/好氧处理后的污水再经过二段AO处理，利用缺氧菌和好氧菌的氧化降解作用，进一步除去COD、氨氮和总氮；

(4)沉淀：二段AO后的出水在二沉池内进行泥水分离，沉淀下来的污泥部分回流到厌氧池(A池)，剩余污泥由泵输送到污泥浓缩池。

3、三级处理(深度处理)

三级处理主要通过如下工序：

(1)等离子体处理：将二级处理后的出水泵入等离子体处理，等离子处理过程中，阳极产生Cl·和O·，Cl·和O·与有机物(COD和BOD) 氨氮等反应，生成CO₂、H₂O、N₂和NO₃ ^﹣，除去有机物，降低COD和BOD，氨氮；阴极产生“H·”和“OH·”，产生的“H·”和“OH·”与“NO₃﹣”和有机物(COD和BOD)氨氮等反应，生成CO₂、H₂O、N₂；

(2)混凝沉淀：等离子处理后污水进入混凝反应池，向混凝反应池中加入1～50g/m³硫酸亚铁溶液和1～5mg/m³助凝剂进行混凝反应，Fe²⁺与电解未反应完全的Cl·、O·、OH·或Cl₂反应生成Fe³⁺，Fe³⁺与PO₄ ^3﹢反应生成磷酸铁沉淀除去污水的磷，与OH^-反应生成Fe(OH)³沉淀进行絮凝(混凝) 反应，通过吸附作用除去石油类、动植物油等有机物，进入沉淀池进行高效沉淀分离，污泥进入污泥处理系统脱水成泥块，清液进入过滤池；

(3)过滤：混凝沉淀后的污水(清液)进入过滤装置过滤，清液即为达到《地表水环境质量标准》(GB3838－2002)的有关水质标准的再生水，其再生水的水质如表5，泥浆进入污泥处理系统脱水成泥块。

4、污泥处理

初沉池和二沉池的产生的沉淀(即污泥)和深度处理产生的沉淀(即污泥)通过管道进入污泥浓缩池，再经过污泥脱水机的脱水作用使得污泥减容，脱水后含水量小于或等于60％的干泥进行外运或堆肥处理，滤液则回流至步骤(1)前的粗格栅进水口。

5、气体处理

生化处理中产生的沼气经沼气脱硫及焚烧系统处理后的尾气进入尾气除臭系统处理。

表5、经过深度处理后排放水的水质指标

从表5可知，污水经过以上深度处理后的出水指标达到《地表水环境质量标准》(GB3838－2002)的有关水质标准的再生水。

实施例三

参照图3，某采用氧化沟与等离子体技术的污水处理厂的实施例，包括粗格栅、细格栅、曝气沉砂池、初沉池、氧化沟、二沉池、提升泵、等离子体处理、脱氮池，混凝沉淀池，V型滤池等设施，处理后排水即达到《地表水环境质量标准》(GB3838－2002)的有关水质标准。

所述污水进水指标如表6。

表6、某污水处理厂的进水水质指标

序号	基本控制项目	测定值(mg/L)
			1	COD	341
2	BOD	192
			3	SS	230
4	动植物油	-
			5	石油类	-
6	阴离子表面活性剂	-
			7	总氮(以N计)	68
8	氨氮(以N计)	51
			9	总磷(以P计)	7.0
10	色度(稀释倍数)	600
			11	pH	6-7

经过处理后的出水水质如表7。

表7、出水水质指标

实施例四

参照图4，某采用SBR与等离子体技术的污水处理厂的实施例，包括粗格栅、细格栅、曝气沉砂池、初沉池、SBR池、二沉池、提升泵、等离子体处理、脱氮池，混凝池，高效沉淀池、活性砂滤池等设施，处理后排水即达到《地表水环境质量标准》(GB3838－2002)的有关水质标准。

所述污水进水指标如表8。

表8、某污水处理厂的进水水质指标

序号	基本控制项目	测定值(mg/L)
			1	COD	450
2	BOD	235
			3	SS	340
4	动植物油	-
			5	石油类	-
6	阴离子表面活性剂	-
			7	总氮(以N计)	65
8	氨氮(以N计)	55
			9	总磷(以P计)	8.0
10	色度(稀释倍数)	550
			11	pH	6-7

经过处理后的出水水质如表9。

表9、出水水质指标

实施例五

参照图5，某采用AO与等离子体技术的污水处理厂的实施例，包括粗格栅、细格栅、曝气沉砂池、初沉池、厌氧池、好氧池二沉池、提升泵、等离子体处理、脱氮池，混凝池，高效沉淀池、活性砂滤池等设施，处理后排水即达到《地表水环境质量标准》(GB3838－2002)的有关水质标准。

所述污水进水指标如表10。

表10、某污水处理厂的进水水质指标

经过处理后的出水水质如表11。

表11、出水水质指标

序号	基本控制项目	测定值(mg/L)
			1	COD	40
2	BOD	8
			3	SS	9
4	动植物油	0.3
			5	石油类	0.5
6	阴离子表面活性剂	0.1
			7	总氮(以N计)	8.5
8	氨氮(以N计)	1.1
			9	总磷(以P计)	0.4
10	色度(稀释倍数)	10
			11	pH	6-9
12	粪大肠菌群数(个/L)	1.2*102
			13	溶解氧	8

实施例六

参照图6，某采用曝气生物滤池与等离子体技术的污水处理厂的实施例，包括粗格栅、细格栅、曝气沉砂池、高效沉淀池、曝气生物滤池、提升泵、等离子体处理、脱氮池，混凝池，高效沉淀池、砂滤池等设施，处理后排水即达到《地表水环境质量标准》(GB3838－2002)的有关水质标准。

所述污水进水指标如表12。

表12、某污水处理厂的进水水质指标

经过处理后的出水水质如表13。

表13、出水水质指标

序号	基本控制项目	测定值(mg/L)
			1	COD	30
2	BOD	5
			3	SS	5
4	动植物油	0.6
			5	石油类	0.3
6	阴离子表面活性剂	0.1
			7	总氮(以N计)	6.0
8	氨氮(以N计)	1.5
			9	总磷(以P计)	0.3
10	色度(稀释倍数)	10
			11	pH	6-9
12	粪大肠菌群数(个/L)	1.2*102
			13	溶解氧	8

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种污水深度净化方法，其特征在于，包括如下步骤：

(3)深度处理：生化处理后二沉池出水经过提升泵泵入等离子机中处理后进入脱氮池脱除氨氮和总氮，再经过混凝沉淀和过滤除去水体中的总磷、COD、BOD和SS，使污水得到深度净化；

2.根据权利要求1所述的污水深度净化方法，其特征在于，步骤(3)具体操作为：将经过步骤(2)生化处理后的出水泵入等离子体中，等离子体机工作产生氯自由基、氧自由基、羟基自由基和氢自由基，氯自由基、氧自由基、羟基自由基与有机物氨氮反应，生成CO₂、H₂O、N₂和NO₃ ^﹣，除去污水中的有机物，降低有机物和氨氮；氢自由基与NO₃ ^﹣、NO₂ ^﹣和有机物氨氮等反应，生成CO₂、H₂O、N₂；等离子处理后的污水进入混凝反应池，向混凝反应池中加入1～50g/m³硫酸亚铁和聚合氯化铝溶液和1～5mg/m³助凝剂进行混凝反应，Fe²⁺与电解未反应完全的氯自由基、氧自由基、羟基自由基或Cl₂反应生成Fe3⁺，Fe3⁺和Al₃ ⁺与PO₄ ^3﹢反应生成磷酸铁和磷酸铝沉淀除去污水的磷，与OH^-反应生成Fe(OH)₃沉淀进行混凝反应，通过吸附作用除去石油类、动植物油类的有机物，进入沉淀池进行沉淀分离，沉淀后的清液进入过滤装置过滤，清液即为再生水，泥浆进入污泥处理系统脱水成泥块。

3.根据权利要求1所述的污水深度净化方法，其特征在于，步骤(2)所述的二级处理的生化处理是氧化沟生化处理系统、AA/O生化处理系统、SBR生化处理系统或生物曝气过滤处理系统。

4.根据权利要求3所述的污水深度净化方法，其特征在于，步骤(2)所述的二级处理的氧化沟生化处理系统是Pasveer氧化沟、T型三沟式氧化沟、DE型氧化沟、Carrousel氧化沟或Orbal氧化沟。

5.根据权利要求3所述的污水深度净化方法，其特征在于，步骤(2)所述的二级处理的AA/O生化处理系统是应用的A2/O工艺或UCT工艺。

6.根据权利要求3所述的污水深度净化方法，其特征在于，步骤(2)所述的二级处理的SBR生化处理系统是应用传统SBR工艺、CAST工艺、UNITANK工艺或MSBR工艺。

7.根据权利要求1或2所述的污水深度净化方法，其特征在于，步骤(3)中所述等离子体机的脉冲工作电压为350～10000V，相邻两电极间的电压为6～9V，频率为2400～2600MHz，电流密度为1～600mA/cm²,步骤(4)中污水在电解机中的停留时间为5s～10min。

8.根据权利要求1或2所述的污水深度净化方法，其特征在于，所述步骤(3)等离子体机设有脉冲电源和等离子发生槽，所述离子发生槽内的阴极为钛、铁、铝、锌、铜、铅、镍、钼、铬、有贵金属氧化物涂层的惰性电极中的一种，阳极为有贵金属氧化物涂层的惰性电极，电极为板状或网状。

9.根据权利要求1或2所述的污水深度净化方法，其特征在于，步骤(3)的混凝沉淀中使用的混凝剂为铁盐、铝盐、聚铝、聚铁的一种或任意两种以上组合；所述铁盐为硫酸铁、硫酸亚铁；所述铝盐为硫酸铝或氯化铝；所述聚铝为聚合氯化铝、聚合硫酸铝或聚合硅酸铝；所述聚铁为聚合氯化铁、聚合硫酸铁或聚合硅酸铁；所述混凝剂的用量为1～50g/m³。

10.根据权利要求1或2所述的污水深度净化方法，其特征在于，步骤(3)的混凝沉淀中使用的助凝剂为PAM，用量为1～3g/m³。

11.根据权利要求1或2所述的污水深度净化方法，其特征在于，在步骤(3)的混凝沉淀前测试水体的PH值，当所述水体的pH小于7时，在所述水体中加入氢氧化钠或碳酸钠调节所述水体的pH值为7～9。

12.根据权利要求1或2所述的污水深度净化方法，其特征在于，在步骤(1)一级处理的沉砂池之后，步骤(2)二级处理的生化池之前还可以设置一个初沉淀池，用于除去污水中的泥砂等颗粒固形物。