CN112110574A - 污水处理装置及污水处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种污水处理装置及污水处理方法。该装置包括池体，臭氧提供单元，与臭氧提供单元连接的微气泡产生单元，与池体连接的混凝剂提供单元，以及与池体连接的沉淀池，微气泡产生单元与池体连接，以向池体同时提供10‑100微米的微气泡臭氧和混凝剂。该方法：按照3‑5mg/L定量向污水中注入直径为10‑100微米的臭氧气泡，同时加入混凝剂反应10‑15分钟后污水进入沉淀池中沉淀。本发明利用直径为10‑100微米的微气泡臭氧的强氧化性进行消毒，提高了传质效果和利用效率，同时利用微气泡表面电位较高的特性，将其作为助凝剂，不仅降低了混凝剂投加量，而且无副产物，具有绿色环保的优势。

Description

污水处理装置及污水处理方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种污水处理装置及污水处理方法。
背景技术
城镇污水处理厂是污水收集后的最终处理场所，但同时也是潜在的微生物扩散场所。污水经二级处理后仍然含有一定量的细菌、病毒，甚至致病微生物。因此我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）将指示微生物粪大肠菌群数列为出水基本控制指标之一。污水厂出水排放前一般需进行消毒处理，以降低病原微生物排放至自然水体后产生的健康风险。
目前，我国城镇污水处理厂大部分使用次氯酸钠或二氧化氯消毒。次氯酸钠消毒效果较好且具有持续消毒能力，但是存在生成消毒副产物的风险。二氧化氯消毒在降低消毒副产物浓度方面有一定优势，但是制备成本较高。臭氧具有很强的氧化能力，一方面能破坏细菌等微生物的细胞壁或细胞膜，另一方面能进入细胞内部氧化蛋白质等组分，从而杀灭微生物，而且无残留、基本不生成消毒副产物。但是臭氧衰减较快，消毒持续性较差，因此一般需与氯消毒联合使用。
虽然臭氧消毒已得到应用，但是传统臭氧投加方式，例如曝气盘投加或射流投加等方式下臭氧气泡直径较大，因此气液接触比表面积较小、上升速度较快，造成臭氧利用效率较低。
此外，对标中水回用标准或地表水IV类标准，往往仍然需要对污水处理厂的二沉池出水进行混凝、沉淀处理，以进一步去除颗粒物、总磷等污染物。以硫酸铝为例，投加浓度一般需高于15 mg/L，必要时还需投加PAM等助凝剂。微气泡表面ζ电位较高，因此具有增强絮凝的效果，投加少量传统混凝剂即可达到较优的去除颗粒物的效果。
发明内容
本发明针对现有技术存的问题，提出一种可以高效率利用臭氧进行有效的杀菌，并且结合微气泡助凝特性减少混凝剂用量的污水处理装置及污水处理方法。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种污水处理装置，包括池体，臭氧提供单元，与所述臭氧提供单元连接的微气泡产生单元，与所述池体连接的混凝剂提供单元，以及与所述池体连接的沉淀池，所述微气泡产生单元与所述池体连接，以向所述池体同时提供10-100微米的微气泡臭氧和混凝剂。
作为本发明的进一步优化，所述微气泡产生单元包括与所述池体连接的循环泵，与所述循环泵连接的微气泡发生器，设于所述循环泵入口处的第一压力检测单元，以及设于所述循环泵出口处的第二压力检测单元和流量计。
作为本发明的进一步优化，所述混凝剂提供单元包括储存有混凝剂的储液器，以及与所述储液器连接的计量泵，以向所述池体泵入混凝剂。
作为本发明的进一步优化，还包括设于所述池体内的搅拌单元。
作为本发明的进一步优化，所述池体上部设有淹没孔，所述沉淀池通过所述淹没孔与所述池体连通。
作为本发明的进一步优化，所述沉淀池为斜板沉淀池或平流沉淀池。
一种污水处理方法，包括如下步骤：按照3-5mg/L定量向污水中注入直径为10-100微米的臭氧气泡，同时加入混凝剂并对污水进行搅拌，反应10-15分钟后污水进入沉淀池中沉淀。
作为本发明的进一步优化，还包括如下步骤：采用上向流斜板沉淀池时，清水区液面负荷可以采用5-9 m3/(m2·h)；当采用侧向流斜板沉淀池时，清水区液面负荷可以采用6-12 m3/(m2·h)；当采用平流沉淀池时，水平流速可采用10-25 mm/s。
作为本发明的进一步优化，还包括如下步骤，将反应后的污水在沉淀池中沉淀20分钟以上。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明所述的污水处理装置，利用直径为10-100微米的微气泡臭氧的强氧化性进行消毒，使得臭氧在水中接触面积大，停留时间长，提高了传质效果和利用效率，同时，利用微气泡臭氧的强氧化特性和辅助混凝特性，将污水处理厂出水的消毒和混凝工艺集合在同一反应池中，结合后续沉淀池，同时实现了微生物和悬浮物的去除，且利用微气泡表面ζ电位较高的特性，将其作为助凝剂，不仅降低了混凝剂投加量，而且无副产物，具有绿色环保的优势。
本发明所述的污水处理方法，利用直径为10-100微米的微气泡臭氧的强氧化性进行消毒，使得臭氧在水中接触面积大，停留时间长，提高了传质效果和利用效率，同时，利用微气泡臭氧的强氧化特性和辅助混凝特性，将污水处理厂出水的消毒和混凝工艺集合在同一反应池中，结合后续沉淀池，同时实现了微生物和悬浮物的去除，且利用微气泡表面ζ电位较高的特性，将其作为助凝剂，不仅降低了混凝剂投加量，而且无副产物，具有绿色环保的优势。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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他的附图。
图1为本发明所述污水处理装置的结构示意图；
图2为本发明所述污水处理方法与其他工艺的细菌ATP的去除效果对比；
图3为本发明所述污水处理方法对浊度的去除效果对比。
以上各图中，1、池体；110、淹没孔；2、微气泡发生器；31、第一压力单元；32、第二压力单元；4、循环泵；5、流量计；6、臭氧提供单元；7、储液器；8、计量泵；9、搅拌单元；10、沉淀池。
具体实施方式
下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
参考图1，本发明提出一种污水处理装置，包括池体1，臭氧提供单元6，与所述臭氧提供单元6连接的微气泡产生单元，与所述池体1连接的混凝剂提供单元，以及与所述池体1连接的沉淀池10，所述微气泡产生单元与所述池体1连接，以向所述池体1同时提供10-100微米的微气泡臭氧和混凝剂。
本发明所述的污水处理装置，利用直径为10-100微米的微气泡臭氧的强氧化性进行消毒，使得臭氧在水中接触面积大，停留时间长，提高了传质效果和利用效率，同时，利用微气泡臭氧的强氧化特性和辅助混凝特性，将污水处理厂出水的消毒和混凝工艺集合在同一反应池中，结合后续沉淀池，同时实现了微生物和悬浮物的去除，且利用微气泡表面ζ电位较高的特性，将其作为助凝剂，不仅降低了混凝剂投加量，而且无副产物，具有绿色环保的优势。
进一步参考图1，所述微气泡产生单元包括与所述池体1连接的循环泵4，与所述循环泵4连接的微气泡发生器2，设于所述循环泵4入口处的第一压力检测单元31，以及设于所述循环泵4出口处的第二压力检测单元32和流量计5，上述方案可以有效的控制臭氧供应量，从而可以提供适量的臭氧，既可以保证杀菌效果，又可以防止过量产生浪费。
进一步的，所述混凝剂提供单元包括储存有混凝剂的储液器7，以及与所述储液器7连接的计量泵8，以向所述池体1泵入混凝剂，利用微气泡臭氧的强氧化特性和辅助混凝特性，将污水处理厂出水的消毒和混凝工艺集合在同一反应池中，结合后续沉淀池，同时实现了微生物和悬浮物的去除，利用微气泡表面ζ电位较高的特性，将其作为助凝剂，不仅降低了混凝剂投加量，而且无副产物，具有绿色环保的优势，本实施例中，混凝剂浓度可低于常规用量，以18水合硫酸铝为例，投加浓度可为10 mg/L。
进一步的，还包括设于所述池体1内的搅拌单元9，该搅拌单元9可为设置有桨叶的搅拌器，搅拌器的桨叶安装在池体1的底部，使混凝剂迅速分散并完成絮凝过程，速度梯度G值应为250-350 s-1范围内。
另外，还包括沉淀池10，所述池体1上部设有淹没孔110，所述沉淀池10通过所述淹没孔与所述池体1连通。
作为一种优选的实施例，所述沉淀池10为斜板沉淀池或平流沉淀池。沉淀时，沉淀时间最好不低于20分钟。当采用斜板沉淀池尤其是上向流斜板沉淀池时，清水区液面负荷可以采用5-9 m3/(m2·h)；当采用斜板沉淀池尤其为侧向流斜板沉淀池时，清水区液面负荷可以采用6-12 m3/(m2·h)；当采用平流沉淀池时，水平流速可采用10-25 mm/s。经沉淀后的清水由沉淀池10上部出水堰流出。
另外，如图2所示，本发明还提供了一种污水处理方法，包括如下步骤：按照3-5mg/L定量向污水中注入直径为10-100微米的臭氧气泡，同时加入混凝剂并对污水进行搅拌，反应10-15分钟后污水进入沉淀池中沉淀。
本发明所述的污水处理方法，利用直径为10-100微米的微气泡臭氧的强氧化性进行消毒，使得臭氧在水中接触面积大，停留时间长，提高了传质效果和利用效率，同时，利用微气泡臭氧的强氧化特性和辅助混凝特性，将污水处理厂出水的消毒和混凝工艺集合在同一反应池中，结合后续沉淀池，同时实现了微生物和悬浮物的去除，且利用微气泡表面ζ电位较高的特性，将其作为助凝剂，不仅降低了混凝剂投加量，而且无副产物，具有绿色环保的优势。
进一步的，还包括如下步骤：向污水中注入混凝剂，对污水进行搅拌，并将混有混凝剂的污水在沉淀池中沉淀，沉淀时，如采用上向流斜板沉淀池时，清水区液面负荷可以采用5-9 m3/(m2·h)；当采用侧向流斜板沉淀池时，清水区液面负荷可以采用6-12 m3/(m2·h)；当采用平流沉淀池时，水平流速可采用10-25 mm/s，上述方案中，利用微气泡臭氧的强氧化特性和辅助混凝特性，将污水处理厂出水的消毒和混凝工艺集合在同一反应池中，结合后续沉淀池，同时实现了微生物和悬浮物的去除，利用微气泡表面ζ电位较高的特性，将其作为助凝剂，不仅降低了混凝剂投加量，而且无副产物，具有绿色环保的优势。
上述实施例中，混凝剂浓度可低于常规用量，以18水合硫酸铝为例，投加浓度可为10 mg/L，搅拌时速度梯度为250-350 s-1范围内，有效混合时间为10-15分钟，随后进入沉淀阶段，沉淀时间不低于20分钟。
参考图2和图3，为与现有技术工艺进行比对，以本发明所述方案与现有工艺在污水处理后的ATP浓度和浊度两方面进行了比对，本实施例为在污水处理厂出水中同时投加浓度为5 mg/L微气泡臭氧和10 mg/L硫酸铝混凝剂，反应10分钟后沉淀20分钟；对比工艺1为在出水中仅投加10 mg/L硫酸铝混凝剂，搅拌混合5分钟后沉淀20分钟；对比工艺2为在出水中投加5 mg/L微气泡臭氧，反应10分钟；对比工艺3 案例为在出水中投加5 mg/L微气泡臭氧，反应10分钟后再投加10 mg/L硫酸铝混凝剂，搅拌混合5分钟后沉淀20分钟。由图2和图3可知，本发明工艺案例的出水ATP浓度最低，即对细菌的去除效果最好，这说明了单独投加混凝剂或单独投加微气泡臭氧的消毒效果并不理想，并且分步投加微气泡臭氧和混凝剂的效果也差于两者同时投加，此外，在相同的硫酸铝投加量和搅拌时间条件下，出水中同时投加微气泡和混凝剂，沉淀不同时间后浊度的去除效果均优于仅投加混凝剂。反映了微气泡可以强化混凝效果，有利于颗粒物的去除。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种污水处理装置，其特征在于：包括池体，臭氧提供单元，与所述臭氧提供单元连接的微气泡产生单元，与所述池体连接的混凝剂提供单元，以及与所述池体连接的沉淀池，所述微气泡产生单元与所述池体连接，以向所述池体同时提供10-100微米的微气泡臭氧和混凝剂。
2.根据权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于，所述微气泡产生单元包括与所述池体连接的循环泵，与所述循环泵连接的微气泡发生器，设于所述循环泵入口处的第一压力检测单元，以及设于所述循环泵出口处的第二压力检测单元和流量计。
3.根据权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于，所述混凝剂提供单元包括储存有混凝剂的储液器，以及与所述储液器连接的计量泵，以向所述池体泵入混凝剂。
4.根据权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于，还包括设于所述池体内的搅拌单元。
5.根据权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于，所述池体上部设有淹没孔，所述沉淀池通过所述淹没孔与所述池体连通。
6.根据权利要求5所述的污水处理装置，其特征在于，所述沉淀池为斜板沉淀池或平流沉淀池。
7.一种污水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：按照3-5mg/L定量向污水中注入直径为10-100微米的臭氧气泡，同时加入混凝剂并对污水进行搅拌，反应10-15分钟后污水进入沉淀池中沉淀。
8.根据权利要求7所述的污水处理方法，其特征在于，还包括如下步骤：采用上向流斜板沉淀池时，清水区液面负荷可以采用5-9 m3/(m2·h)；当采用侧向流斜板沉淀池时，清水区液面负荷可以采用6-12 m3/(m2·h)；当采用平流沉淀池时，水平流速可采用10-25 mm/s。
9.根据权利要求7所述的污水处理方法，其特征在于，还包括如下步骤，将反应后的污水在沉淀池中沉淀20分钟以上。
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