CN110902949A - 一种可达到地表ⅳ类水排放的污水处理工艺及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可达到地表Ⅳ类水排放的污水处理工艺，属于水处理领域。所属工艺包括：步骤1：将二级生化处理出水先进行加药混凝沉淀和粗过滤等预处理工艺以去除大颗粒悬浮物和TP；步骤2：步骤1所得的清液进入反硝化生物滤池进行脱氮处理以去除污水中的硝态氮；步骤3：步骤2中反硝化生物滤池出水进入O3‑ 粉末活性炭（PAC）‑平板陶瓷膜系统以去除COD、NH3‑N、SS和细菌微生物，过滤后的出水达标排放。本发明采用混凝沉淀、反硝化生物滤池和O3‑ PAC‑平板陶瓷膜处理等工艺对常规污水生化处理出水进行深度处理，可应用于市政污水或工业污水的提标改造等，最终达到污水厂提标改造后排入地表Ⅳ类水体。

Description

一种可达到地表Ⅳ类水排放的污水处理工艺及装置
技术领域
本发明涉及一种可达到地表Ⅳ类水排放的污水处理系统，具体地说涉及一种采用了化学沉淀、生物氧化、臭氧氧化、活性炭吸附及膜分离等多种工艺集成的技术处理传统的生化尾水的工艺，属于废水处理领域。
背景技术
目前，各地相继出台更加严格的地方排放标准，传统的污水处理工艺已经无法满足不断提高的排水标准，因此，传统的污水处理厂都面临提标改造以及对处理水质和效果更优越和运行更稳定的新技术新工艺的需求。传统的污水处理工艺主要有A2O、MBR、SBR和BAF等工艺技术，而这些单一的处理工艺往往达不到现在地表Ⅳ或Ⅳ类水的排放标准，所以多工艺技术的组合将是未来提标改造的方向。
发明内容
本发明的目的是利用混凝沉淀、反硝化滤池、臭氧氧化、活性炭吸附及膜分离等工艺耦合对生化尾水进行深度处理，以满足目前污水厂日益提高的排水标准。该污水处理工艺可达到地表Ⅳ类水标准。该污水处理系统工艺可解决传统污水厂提标改造的技术问题。采用这种工艺，可使出水COD≤30mg/L，BOD≤6mg/L ，NH3-N≤1mg/L，TP≤0.3mg/L，TN≤5mg/L，同时由于出水采用陶瓷平板膜过滤，将污水中的大部分SS和游离细菌微生物全部去除，出水水质远好于目前污水厂出水。
一种可达到地表Ⅳ类水排放的污水处理工艺，包括如下步骤：
第1步，对二级生化处理出水进行第一絮凝处理；
第2步，对第一絮凝处理的产水进行沉降处理；
第3步，对沉降处理后的产水进行粗过滤处理；
第4步，对粗过滤后的产水采用反硝化生物滤池进行脱氮处理；
第5步，脱氮处理后的产水采用臭氧氧化处理；
第6步，臭氧氧化处理后的产水进行第二絮凝处理；
第7步，对第二絮凝处理后的产水采用陶瓷平板膜进行过滤处理，得到产水。
在一个实施方式中，所述的二级生化处理出水是指造纸废水经过二级生化处理后得到的废水。
在一个实施方式中，所述的的二级生化处理出水的水质为COD 90-140mg/L，pH约为7.5-8.2，总磷（TP）约10-15mg/L，总氮约10-15mg/L。
在一个实施方式中，第一絮凝处理所采用的絮凝剂可为聚合氯化铝、聚合氯化铁或者聚合氯化铝，絮凝剂的加入量可以为50-100mg/L。
在一个实施方式中，第一絮凝处理过程中，还需要加入助凝剂。
在一个实施方式中，助凝剂为阳离子性聚丙烯酰胺，加入量可以为10-30mg/L。
在一个实施方式中，所述的粗过滤处理是指采用炭滤、砂滤或多介质过滤。
在一个实施方式中，反硝化生物滤池中填充有陶瓷颗粒作为填料。
在一个实施方式中，反硝化生物滤池在脱氮处理时，还需要加入碳源。
在一个实施方式中，所述的碳源是甲醇、乙酸钠或乙醇等。
在一个实施方式中，反硝化生物滤池在脱氮处理时施加气体反冲系统和水力反冲系统，气体反冲强度为70m3/ (m2·h)，水力反冲强度为18m3/ (m2·h)。
在一个实施方式中，所述的臭氧氧化处理中臭氧投加量为20-100mg/L。
在一个实施方式中，第二絮凝处理过程中采用的絮凝剂是聚合氯化铝，加入量80-150ppm。
在一个实施方式中，陶瓷平板膜平均孔径范围为0.02~0.2μm。
一种可达到地表Ⅳ类水排放的污水处理装置，包括：
第一絮凝池，用于对二级生化出水进行絮凝处理；
第一絮凝剂加入口，连接于第一絮凝池，用于向第一絮凝池中加入第一絮凝剂；
助凝剂加入口，连接于第一絮凝池，用于向第一絮凝池中加入助凝剂；
沉降池，连接于第一絮凝池，用于对第一絮凝池中得到的产水进行沉降处理，去除较大的悬浮物；
粗过滤器，连接于沉降池，用于对沉降池中得到的产水进行过滤处理；
反硝化生物滤池，连接于粗过滤器，用于对粗过滤器的产水进行反硝化处理，降低总氮；
碳源加入口，连接于反硝化生物滤池，用于向反硝化生物滤池中加入碳源；
臭氧反应器，连接于反硝化生物滤池，用于对反硝化生物滤池的产水进行臭氧降解处理；
臭氧加入口，连接于臭氧反应器，用于向臭氧反应器通入臭氧；
第二絮凝池，连接于臭氧反应器，用于对臭氧反应器中得到的产水进行絮凝处理；
第二絮凝剂加入口，连接于第二絮凝池，用于向第二絮凝池中加入第二絮凝剂；
平板陶瓷膜，连接于第二絮凝池，用于对第二絮凝池的产水进行过滤处理。
在一个实施方式中，所述的第一絮凝剂选自聚合氯化铝、聚合氯化铁或者聚合氯化铝铁。
在一个实施方式中，所述的助凝剂选自阳离子性聚丙烯酰胺。
在一个实施方式中，所述的沉降池是斜板沉降池。
在一个实施方式中，反硝化生物滤池所用的生物填料平均直径为5~6mm，材质为陶瓷颗粒；反硝化生物滤池的高度为3.8～5.8m，生物填料层的高度为1～3m，滤料层的高度为1～3m。
在一个实施方式中，所述的第二絮凝剂选自聚合氯化铝。
在一个实施方式中，平板陶瓷膜平均孔径范围为0.02~0.2μm，材质为氧化铝、氧化锆或者氧化钛。
有益效果
本专利工艺中，通过将陶瓷平板膜与活性炭、臭氧工艺耦合在一个反应器中，既提高了出水水质标准，同时降低膜污染程度，与传统MBR法相比，具有如下的优越性：
（1）传统的MBR工艺由于高污泥浓度需要频繁的清洗，而本工艺臭氧氧化作用可去除陶瓷平板膜表面的污染物，降低膜表面的污染，减少清洗周期。
（2）活性炭对水中微量污染物的吸附和陶瓷平板膜过滤，可使出水水质比传统工艺的水质更好。
（3）吸附饱和的活性炭在臭氧氧化的作用下，污染物被分解，活性炭可持续保持吸附能力。
附图说明
图1是本发明的流程图。
图2是本发明的设备图。
其中，1、第一絮凝池；2、第一絮凝剂加入口；3、助凝剂加入口；4、沉降池；5、粗过滤器；6、反硝化生物滤池；7、臭氧反应器；8、第二絮凝池；9、第二絮凝剂加入口；10、平板陶瓷膜；11、碳源加入口；12、臭氧加入口。
具体实施方式
本发明通过将传统常规水处理技术、反硝化滤池、臭氧氧化、活性炭吸附及膜分离等工艺耦合成一套新工艺，该工艺可使出水达到地表Ⅳ类水的排放标准，如图1。
本发明所要处理的废水主要是来自于造纸厂的二级生化出水，其指标一般为COD90-140mg/L，pH约为7.5-8.2，总磷（TP）约10-15mg/L，总氮约10-15mg/L。
采用的主要步骤包括：
步骤1：将二级生化处理出水先进行加药混凝沉淀和粗过滤等预处理工艺以去除大颗粒悬浮物和TP；加药混凝沉淀工艺中絮凝剂可为聚合氯化铝、聚合氯化铁或者聚合氯化铝铁，絮凝剂的加入量可以为50-100mg/L，助凝剂为阳离子性聚丙烯酰胺，加入量可以为10-30mg/L，沉淀池为斜板沉淀池；粗过滤工艺可为炭滤、砂滤或多介质过滤。目的是去除污水中大颗粒悬浮物和TP。
步骤2：步骤1所得的清液进入反硝化生物滤池进行脱氮处理以去除污水中的硝态氮；其中，反硝化生物滤池中使用的填料可以反硝化生物滤池系统所用的生物填料平均直径为5~6mm，材质为陶瓷颗粒。生物滤池的高度为3.8～5.8m，悬浮填料层的高度为1～3m，滤料层的高度为1～3m。出水进入进入反硝化滤池（DN）系统进行生物脱氮，以去除污水中的硝态氮（NO3 -/NO2 -），同时可以去除污水中的小分子悬浮物，降低污水中的SS。该滤池进水自上而下过滤运行，且在运行过程中投加碳源，碳源可以为甲醇、乙酸钠或乙醇等。同时配备气体反冲系统和水力反冲系统，气体反冲强度为70m3/ (m2·h)，水力反冲强度为18m3/ (m2·h)。
步骤3：步骤2中反硝化生物滤池出水进入O3、PAC絮凝、平板陶瓷膜系统处理以去除COD、氨氮、SS和细菌微生物等，最终出水达标排放。臭氧投加量为20-100mg/L，聚合氯化铝的投加量可以为80-150ppm，平板陶瓷膜平均孔径范围为0.02~0.2μm，材质为氧化铝、氧化锆或者氧化钛；且平板陶瓷膜过滤为连续分离过程，过程中带有自动定时反冲工艺，采用陶瓷膜产水进行反冲，反冲周期为10 min，反冲时间为2s。
基于以上的工艺，本发明所提供的处理设备如图2所示，包括：
第一絮凝池1，用于对二级生化出水进行絮凝处理；
第一絮凝剂加入口2，连接于第一絮凝池1，用于向第一絮凝池1中加入第一絮凝剂；
助凝剂加入口3，连接于第一絮凝池1，用于向第一絮凝池1中加入助凝剂；
沉降池4，连接于第一絮凝池1，用于对第一絮凝池1中得到的产水进行沉降处理，去除较大的悬浮物；
粗过滤器5，连接于沉降池4，用于对沉降池4中得到的产水进行过滤处理；
反硝化生物滤池6，连接于粗过滤器5，用于对粗过滤器5的产水进行反硝化处理，降低总氮；
碳源加入口11，连接于反硝化生物滤池6，用于向反硝化生物滤池6中加入碳源；
臭氧反应器7，连接于反硝化生物滤池6，用于对反硝化生物滤池6的产水进行臭氧降解处理；
臭氧加入口12，连接于臭氧反应器7，用于向臭氧反应器7通入臭氧；
第二絮凝池8，连接于臭氧反应器7，用于对臭氧反应器7中得到的产水进行絮凝处理；
第二絮凝剂加入口9，连接于第二絮凝池8，用于向第二絮凝池8中加入第二絮凝剂；
平板陶瓷膜10，连接于第二絮凝池8，用于对第二絮凝池8的产水进行过滤处理。
在一个实施方式中，所述的第一絮凝剂选自聚合氯化铝、聚合氯化铁或者聚合氯化铝铁。
在一个实施方式中，所述的助凝剂选自阳离子性聚丙烯酰胺。
在一个实施方式中，所述的沉降池是斜板沉降池。
在一个实施方式中，反硝化生物滤池6所用的生物填料平均直径为5~6mm，材质为陶瓷颗粒；反硝化生物滤池6的高度为3.8～5.8m，生物填料层的高度为1～3m，滤料层的高度为1～3m。
在一个实施方式中，所述的第二絮凝剂选自聚合氯化铝。
在一个实施方式中，平板陶瓷膜10平均孔径范围为0.02~0.2μm，材质为氧化铝、氧化锆或者氧化钛。
实施例1
本发明所要处理的废水主要是来自于造纸厂的二级生化出水，其指标一般为COD120mg/L，pH约为7.8，总磷（TP）约12mg/L，总氮约15mg/L。
采用的步骤包括：
步骤1：将二级生化处理出水中加入由聚合氯化铝和聚合氯化铝铁按照重量比2：1混合成的絮凝剂，絮凝剂的加入量为75ppm；同时加入15ppm的助凝剂阳离子性聚丙烯酰胺，进行絮凝处理，絮凝产水依次经过斜板沉降和粗过滤；
步骤2：步骤1所得的清液进入反硝化生物滤池进行脱氮处理以去除污水中的硝态氮；其中，反硝化生物滤池中使用的填料平均直径为5~6mm，材质为陶瓷颗粒。生物滤池的高度为5m，悬浮填料层的高度为3m，滤料层的高度为1m。以去除污水中的硝态氮（NO3 -/NO2 -），同时可以去除污水中的小分子悬浮物，降低污水中的SS。该滤池进水自上而下过滤运行，且在运行过程中投加碳源，碳源乙醇等。同时配备气体反冲系统和水力反冲系统，气体反冲强度为70m3/ (m2·h)，水力反冲强度为18m3/ (m2·h)。
步骤3：步骤2中反硝化生物滤池出水投加O3处理，投加量为70mg/L，处理温度40℃，处理水力停留时间40min，再加入100ppm聚合氯化铝进行絮凝，絮凝的产水通过50nm孔径的平板陶瓷膜系统处理以去除COD、氨氮、SS和细菌微生物等，采用陶瓷膜产水对平板陶瓷膜进行反冲，反冲周期为10 min，反冲时间为2s，最终出水达标排放。
经过以上的步骤处理，达到的产水的水质如下：COD 21mg/L，BOD≤ 3mg/L ，NH3-N0.5mg/L，TP 0.1mg/L，TN 2mg/L。
可以看出，通过以上的工艺，使得二级生化的产水深度处理后，符合了地表IV类水的排放标准。

Claims (10)

1.一种可达到地表Ⅳ类水排放的污水处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
第1步，对二级生化处理出水进行第一絮凝处理；
第2步，对第一絮凝处理的产水进行沉降处理；
第3步，对沉降处理后的产水进行粗过滤处理；
第4步，对粗过滤后的产水采用反硝化生物滤池进行脱氮处理；
第5步，脱氮处理后的产水采用臭氧氧化处理；
第6步，臭氧氧化处理后的产水进行第二絮凝处理；
第7步，对第二絮凝处理后的产水采用陶瓷平板膜进行过滤处理，得到产水。
2.根据权利要求1所述的可达到地表Ⅳ类水排放的污水处理工艺，其特征在于，在一个实施方式中，所述的二级生化处理出水是指造纸废水经过二级生化处理后得到的废水；在一个实施方式中，所述的的二级生化处理出水的水质为COD 90-140mg/L，pH约为7.5-8.2，总磷（TP）约10-15mg/L，总氮约10-15mg/L。
3.根据权利要求1所述的可达到地表Ⅳ类水排放的污水处理工艺，其特征在于，在一个实施方式中，第一絮凝处理所采用的絮凝剂可为聚合氯化铝、聚合氯化铁或者聚合氯化铝，絮凝剂的加入量可以为50-100mg/L；在一个实施方式中，第一絮凝处理过程中，还需要加入助凝剂；助凝剂为阳离子性聚丙烯酰胺，加入量可以为10-30mg/L；在一个实施方式中，所述的粗过滤处理是指采用炭滤、砂滤或多介质过滤。
4.根据权利要求1所述的可达到地表Ⅳ类水排放的污水处理工艺，其特征在于，在一个实施方式中，反硝化生物滤池中填充有陶瓷颗粒作为填料；在一个实施方式中，反硝化生物滤池在脱氮处理时，还需要加入碳源；在一个实施方式中，所述的碳源是甲醇、乙酸钠或乙醇等；在一个实施方式中，反硝化生物滤池在脱氮处理时施加气体反冲系统和水力反冲系统，气体反冲强度为70m3/ (m2·h)，水力反冲强度为18m3/ (m2·h)。
5.根据权利要求1所述的可达到地表Ⅳ类水排放的污水处理工艺，其特征在于，在一个实施方式中，所述的臭氧氧化处理中臭氧投加量为20-100mg/L。
6.根据权利要求1所述的可达到地表Ⅳ类水排放的污水处理工艺，其特征在于，在一个实施方式中，第二絮凝处理过程中采用的絮凝剂是聚合氯化铝，加入量80-150ppm。
7.一种可达到地表Ⅳ类水排放的污水处理装置，其特征在于，包括：
第一絮凝池（1），用于对二级生化出水进行絮凝处理；
第一絮凝剂加入口（2），连接于第一絮凝池（1），用于向第一絮凝池（1）中加入第一絮凝剂；
助凝剂加入口（3），连接于第一絮凝池（1），用于向第一絮凝池（1）中加入助凝剂；
沉降池（4），连接于第一絮凝池（1），用于对第一絮凝池（1）中得到的产水进行沉降处理，去除较大的悬浮物；
粗过滤器（5），连接于沉降池（4），用于对沉降池（4）中得到的产水进行过滤处理；
反硝化生物滤池（6），连接于粗过滤器（5），用于对粗过滤器（5）的产水进行反硝化处理，降低总氮；
碳源加入口（11），连接于反硝化生物滤池（6），用于向反硝化生物滤池（6）中加入碳源；
臭氧反应器（7），连接于反硝化生物滤池（6），用于对反硝化生物滤池（6）的产水进行臭氧降解处理；
臭氧加入口（12），连接于臭氧反应器（7），用于向臭氧反应器（7）通入臭氧；
第二絮凝池（8），连接于臭氧反应器（7），用于对臭氧反应器（7）中得到的产水进行絮凝处理；
第二絮凝剂加入口（9），连接于第二絮凝池（8），用于向第二絮凝池（8）中加入第二絮凝剂；
平板陶瓷膜（10），连接于第二絮凝池（8），用于对第二絮凝池（8）的产水进行过滤处理。
8.根据权利要求7所述的可达到地表Ⅳ类水排放的污水处理装置，其特征在于，在一个实施方式中，所述的第一絮凝剂选自聚合氯化铝、聚合氯化铁或者聚合氯化铝铁；在一个实施方式中，所述的助凝剂选自阳离子性聚丙烯酰胺；在一个实施方式中，所述的沉降池是斜板沉降池。
9.根据权利要求7所述的可达到地表Ⅳ类水排放的污水处理装置，其特征在于，在一个实施方式中，反硝化生物滤池（6）所用的生物填料平均直径为5~6mm，材质为陶瓷颗粒；反硝化生物滤池（6）的高度为3.8～5.8m，生物填料层的高度为1～3m，滤料层的高度为1～3m。
10.根据权利要求7所述的可达到地表Ⅳ类水排放的污水处理装置，其特征在于，在一个实施方式中，所述的第二絮凝剂选自聚合氯化铝；在一个实施方式中，平板陶瓷膜（10）平均孔径范围为0.02~0.2μm，材质为氧化铝、氧化锆或者氧化钛。
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CN112047515A (zh) * 2020-07-31 2020-12-08 张家港市大新污水处理有限公司 一种排放水色度净化工艺

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