CN117023838A - 一种重金属捕捉剂生化抑制处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种重金属捕捉剂生化抑制处理系统及方法，涉及污水处理领域。该系统包括污水处理单元和调控辅助单元，其中，污水处理单元包括进入生化池前的污水残余重捕剂控制和/或生化池内的重捕剂生化抑制控制，通过对调节池和/或生化池内加入控制残余重捕剂的药剂/促进生化抑制恢复的药剂并沉淀，实现污水中残余重捕剂的控制；调控辅助单元则通过重捕剂残余监测模块实现对污水处理单元内的重捕剂残余进行监测，并通过加药量调控模块得出加药量和控制加药，应用该系统可实现污水残余重捕剂的自动监测和处理，有效降低综合运营成本，操作简单，可有效预防及消除污水厂因进水含常规重捕剂而抑制生化系统污泥活性的问题。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种重金属捕捉剂生化抑制处理系统及方法。
背景技术
随着电镀、化工、金属酸洗、冶金和电子等行业快速发展，在生产时会产生大量含重金属的废水。含重金属废水处理过程需先对重金属离子预处理使其含量达标，然后废水再进入生化系统以对其他污染物进行处理。
在众多用于重金属预处理的方法中，通过投加重金属捕捉剂的化学沉淀法具有投资费用低、去除效率高、操作简单和运行稳定可靠的优点而被广泛应用。但在工程应用中，操作人员往往需要投加过量重金属捕捉剂才能保证出水重金属稳定达标。常用的DTC类和TMT类重金属捕捉剂含有的有机硫成分，能够高效捕获并沉淀废水中的重金属离子，但此类有机硫成分具有较好的生物相容性，当进入生化系统后容易渗入微生物胞内，与关键功能酶中心活性点位的金属离子发生鳌合，干扰酶催化反应过程，导致生化处理效果恶化。例如，污水厂遭受残余重金属捕捉剂排入时，生化系统表现为好氧池溶解氧逐渐升高，氨氮硝化效果迅速变差，导致出水总氮面临超标的问题。
对于工业园区污水厂或城镇污水厂，通常要求上游接管企业将废水中重金属处理达标后纳管排入污水厂，而上游企业为了保证重金属稳定达标往往会过量投加重金属捕捉剂，但污水厂难以及时发现并采取可行的控制措施，导致生化系统效果恶化，影响污水厂正常运行。当发现由于过量重金属捕捉剂排入造成生化系统恶化的现象后，污水厂只能暂时停止进水，通过微生物的代谢活动逐渐恢复生化处理的能力，严重影响污水厂的效益。目前缺乏应对这一问题的有效对策，以尽量降低污水厂的损失。
故本领域亟需研发一种简单、高效的重金属捕捉剂生化抑制快速恢复的方法，从而保障污水厂的稳定运行。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中由于过量重金属捕捉剂排入造成生化系统恶化，进而影响污水厂正常运行的缺陷，从而提供一种重金属捕捉剂生化抑制处理系统及方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
第一方面，本发明提供一种重金属捕捉剂生化抑制处理系统，包括：
污水处理单元，包括污水残余重捕剂控制单元和/或重捕剂生化抑制控制单元，其中，所述污水残余重捕剂控制单元包括依序连接的调节池、混凝池和第一沉淀池，所述重捕剂生化抑制控制单元包括依序连接的生化池和第二沉淀池；
调控辅助单元，包括第一调控辅助单元和/或第二调控辅助单元，所述第一调控辅助单元包括第一重捕剂残余监测模块和第一加药量调控模块，所述第二调控辅助单元包括第二重捕剂残余监测模块和第二加药量调控模块，其中，所述第一重捕剂残余监测模块分别与所述调节池和第一加药量调控模块连接，所述第一加药量调控模块与所述混凝池连接，所述第二重捕剂残余监测模块分别与所述生化池的末端和第二加药量调控模块连接，所述第二加药量调控模块与所述生化池连接。
进一步地，所述污水处理单元包括污水残余重捕剂控制单元和重捕剂生化抑制控制单元，所述第一沉淀池的出水端与所述生化池的进水端连接。
进一步地，所述第一重捕剂残余监测模块和第二重捕剂残余监测模块均为污水生物毒性在线监测仪，所述污水生物毒性在线监测仪的检测探头位于所述调节池中或所述生化池的末端。
进一步地，所述第一加药量调控模块与所述混凝池的加药泵连接；所述第二加药量调控模块与所述生化池的加药泵连接。
进一步地，所述混凝池和/所述生化池设置加药泵，所述加药泵中填装重金属捕捉剂生化抑制恢复药剂，所述重金属捕捉剂生化抑制恢复药剂包括以下重量份数的原料组分：阴离子聚丙烯酰胺1～5份、羟基磷灰石2～13份、锌盐5～10份、铝盐15～30份、镍盐1～5份、铜盐1～10份、次氯酸钙0.5～3份和生物相容性溶质20～50份。
进一步地，所述重金属捕捉剂生化抑制恢复药剂包括以下重量份数的原料组分：阴离子聚丙烯酰胺2～4份、羟基磷灰石3～13份、锌盐6～8份、铝盐16～28份、镍盐2～4份、铜盐2～8份、次氯酸钙1～2份和生物相容性溶质25～48份。
进一步地，所述生物相容性溶质包括海藻糖、甜菜碱、四氢嘧啶、甘露糖醇、甘氨酸和山梨醇中的至少一种；所述锌盐包括硫酸锌、氯化锌、硝酸锌中的至少一种；所述铝盐包括氯化铝、硫酸铝、硝酸铝中的至少一种；所述镍盐包括硫酸镍、氯化镍、硝酸镍中的至少一种；所述铜盐包括硫酸铜、氯化铜、硝酸铜中的至少一种。
进一步地，所述重金属捕捉剂生化抑制恢复药剂包括以下重量份数的原料组分：
阴离子聚丙烯酰胺3份、羟基磷灰石12份、硫酸锌7份、氯化铝27份、硫酸镍3份、硫酸铜6份、次氯酸钙2份和甜菜碱40份；或者
阴离子聚丙烯酰胺1份、羟基磷灰石2份、硫酸锌5份、氯化铝15份、硫酸镍1份、硫酸铜1份、次氯酸钙0.5份和海藻糖20份；或者
阴离子聚丙烯酰胺2份、羟基磷灰石4份、硫酸锌6份、氯化铝20份、硫酸镍2份、硫酸铜3份、次氯酸钙1份和甜菜碱30份；或者
阴离子聚丙烯酰胺3份、羟基磷灰石6份、硫酸锌7份、氯化铝25份、硫酸镍3份、硫酸铜4份、次氯酸钙1.5份和甘露糖醇40份；或者
阴离子聚丙烯酰胺4份、羟基磷灰石8份、硫酸锌8份、氯化铝13份、硫酸镍4份、硫酸铜8份、次氯酸钙2份和甘氨酸50份；或者
阴离子聚丙烯酰胺5份、羟基磷灰石10份、硫酸锌10份、氯化铝30份、硫酸镍5份、硫酸铜10份、次氯酸钙3份和山梨醇28份。
第二方面，本发明提供一种重金属捕捉剂生化抑制处理方法，采用所述的重金属捕捉剂生化抑制处理系统，所述方法包括：
污水进入所述调节池，并依次通过所述混凝池和第一沉淀池后出水，通过所述第一重捕剂残余监测模块检测所述调节池内重捕剂残余数据，并反馈至所述第一加药量调控模块，所述第一加药量调控模块根据获取的所述重捕剂残余数据得出第一加药量，并根据所述第一加药量控制所述混凝池的加药泵进行加药操作；
污水进入所述生化池，并通过所述第二沉淀池后出水，通过所述第二重捕剂残余监测模块检测所述生化池末端重捕剂残余数据，并反馈至所述第二加药量调控模块，所述第二加药量调控模块根据获取的所述重捕剂残余数据得出第二加药量，并根据所述第二加药量控制所述生化池的加药泵进行加药操作。
进一步地，所述重捕剂残余数据为污水的发光细菌抑制率，其中，当所述污水的发光细菌抑制率不超过30％时，所述第一加药量和第二加药量为1～2g/m3；当所述污水的发光细菌抑制率大于30％且不超过60％时，所述第一加药量和第二加药量为3～4g/m3；当所述污水的发光细菌抑制率高于60％时，所述第一加药量和第二加药量为5～6g/m3。
进一步地，所述重捕剂包括DTC类和/或TMT类重金属捕捉剂。
本发明技术方案，具有如下优点：
1、本发明提供了一种重金属捕捉剂生化抑制处理系统，包括污水处理单元和调控辅助单元，其中，污水处理单元用于对污水进行处理，包括进入生化池前的污水残余重捕剂控制和/或生化池内的重捕剂生化抑制控制，通过对调节池和/或生化池内加入控制残余重捕剂的药剂/促进生化抑制恢复的药剂并沉淀，实现污水中残余重捕剂的控制；调控辅助单元则通过重捕剂残余监测模块实现对污水处理单元内的重捕剂残余进行监测，并通过加药量调控模块得出加药量和控制加药，应用该系统可实现污水残余重捕剂的自动监测和处理，有效降低综合运营成本，操作简单，不需新建构筑物，与已建污水处理工艺匹配度高，可有效预防及消除污水厂因进水含常规重捕剂而抑制生化系统污泥活性的问题。
2、本发明还提供了一种重金属捕捉剂生化抑制恢复药剂，用于促进重金属捕捉剂生化抑制恢复，其原料包括：阴离子聚丙烯酰胺、羟基磷灰石、锌盐、铝盐、镍盐、铜盐、次氯酸钙和生物相容性溶质。
在污水残余重捕剂控制单元中投加该药剂，药剂混合溶解过程中形成的微溶态羟基磷灰石形成表面带电荷的含金属离子(锌、铝、镍、铜、钙)的活性载体微粒，在聚丙烯酰胺的凝聚作用下吸附活性污泥，使废水中残余的有机硫在该活性载体微粒表面发生鳌合、吸附等物理化学反应而被固定，可有效避免重捕剂进入生化池抑制活性污泥活性；
在重捕剂生化抑制控制单元中投加该药剂，除发挥上述作用外，药剂混合溶解过程中形成的溶解态羟基磷灰石作为载体将生物相容性溶质和金属离子运送到微生物细胞内，生物相容性物质补充微生物受胁迫后恢复所需的物质，金属离子提供微生物代谢所需的离子，通过强化微生物胁迫耐受性实现代谢活动的快速恢复，可有效避免进入生化池的重捕剂抑制活性污泥活性。
本发明提供的重金属捕捉剂生化抑制恢复药剂，根据监测到重捕剂残余量控制投加量，不会引起金属离子超标的问题，同时对活性污泥无毒无害，不会造成其他负面影响。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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是本发明提供的重金属捕捉剂生化抑制处理系统的连接关系示意图。
附图标记：
1-污水残余重捕剂控制单元；2-重捕剂生化抑制控制单元；11-调节池；12-混凝池；13-第一沉淀池；21-生化池；22-第二沉淀池；
3-第一调控辅助单元；4-第二调控辅助单元；31-第一重捕剂残余监测模块；32-第一加药量调控模块；41-第二重捕剂残余监测模块；42-第二加药量调控模块。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
以下实施例或实验例中各指标的检测方法参考如下标准：
氨氮浓度：GB/T 7479-87水质铵的测定纳氏试剂比色法；
金属离子浓度(铝、锌、镍、铜)：GB/T 5750.6-2006电感耦合等离子发射光谱法；
发光细菌抑制率：GB/T 15441-1995水质急性毒性的测定发光细菌法。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用原料或仪器，均为可以通过市购获得的常规产品，包括但不限于本申请实施例中采用的原料或仪器。
第一方面，如图1所示，本发明提供一种重金属捕捉剂生化抑制处理系统，包括：
污水处理单元，包括污水残余重捕剂控制单元1和/或重捕剂生化抑制控制单元2，其中，污水残余重捕剂控制单元1包括依序连接的调节池11、混凝池12和第一沉淀池13，重捕剂生化抑制控制单元2包括依序连接的生化池21和第二沉淀池22；
调控辅助单元，包括第一调控辅助单元3和/或第二调控辅助单元4，第一调控辅助单元3包括第一重捕剂残余监测模块31和第一加药量调控模块32，第二调控辅助单元4包括第二重捕剂残余监测模块41和第二加药量调控模块42，其中，第一重捕剂残余监测模块31分别与调节池11和第一加药量调控模块32连接，第一加药量调控模块32与混凝池12连接，第二重捕剂残余监测模块41分别与生化池21的末端和第二加药量调控模块42连接，第二加药量调控模块42与生化池21连接。
在上述系统中，污水处理单元用于对污水进行处理；调控辅助单元用于对污水处理单元中的污水残余重捕剂进行监测和控制加药量。
污水处理单元，包括污水残余重捕剂控制单元1和/或重捕剂生化抑制控制单元2。其中，污水残余重捕剂控制单元1用于进入生化池21前的污水残余重捕剂控制，而重捕剂生化抑制控制单元2用于生化池21内的重捕剂生化抑制控制。
在污水残余重捕剂控制单元1中，调节池11用于残余重捕剂的监测阶段，混凝池12用于通过投加药剂对残余重捕剂进行控制，而混凝反应之后则进入第一沉淀池13通过固液分离过程将作用后的药剂去除。
在重捕剂生化抑制控制单元2中，生化池21用于通过活性污泥对污水进行净化处理，在此过程中通过对其末端重捕剂残余的监测和投加药剂对残余重捕剂进行控制或促进生化抑制恢复，最后进入第二沉淀池22固液分离后使净化后的水排出。
需要说明的是，污水处理单元可包括上述两种单元或其中之一，均在本申请请求保护的范围内。优选的，污水处理单元包括污水残余重捕剂控制单元1和重捕剂生化抑制控制单元2，第一沉淀池13的出水端与生化池21的进水端连接。
调控辅助单元中，第一调控辅助单元3用于对污水残余重捕剂控制单元1进行加药调控，第二调控辅助单元4用于对重捕剂生化抑制控制单元2进行加药调控。其中，第一重捕剂残余监测模块31和第二重捕剂残余监测模块41分别用于对调节池11和生化池21末端的残余重捕剂进行监测，并将监测数据反馈给第一加药量调控模块32和第二加药量调控模块42；而第一加药量调控模块32和第二加药量调控模块42在接受残余重捕剂监测数据后得出第一加药量和第二加药量，进而控制混凝池12和生化池21的加药。
作为本发明的可选实施方式，第一重捕剂残余监测模块31和第二重捕剂残余监测模块41均为污水生物毒性在线监测仪，污水生物毒性在线监测仪的检测探头位于调节池11中或生化池21的末端。通过污水生物毒性在线监测仪获得污水的发光细菌抑制率数据。
作为本发明的可选实施方式，第一加药量调控模块32与混凝池12的加药泵连接；第二加药量调控模块42与生化池21的加药泵连接。通过控制加药泵的自动启闭和加药量实现对重捕剂的有效控制。
混凝池12的加药泵和生化池21的加药泵内填装药剂，本发明对其药剂的具体组成不作出限制，凡是能够实现减少污水中残余重捕剂的药剂均在本发明请求保护的范围内。例如可以吸附、络合和固定污水中重捕剂的药剂，或是可以促进生化抑制恢复的药剂等。
作为本发明的优选实施方式，加药泵中填装重金属捕捉剂生化抑制恢复药剂，重金属捕捉剂生化抑制恢复药剂包括以下重量份数的原料组分：阴离子聚丙烯酰胺1～5份、羟基磷灰石2～13份、锌盐5～10份、铝盐15～30份、镍盐1～5份、铜盐1～10份、次氯酸钙0.5～3份和生物相容性溶质20～50份。
进一步优选地，重金属捕捉剂生化抑制恢复药剂包括以下重量份数的原料组分：阴离子聚丙烯酰胺2～4份、羟基磷灰石3～13份、锌盐6～8份、铝盐16～28份、镍盐2～4份、铜盐2～8份、次氯酸钙1～2份和生物相容性溶质25～48份。
进一步优选地，生物相容性溶质包括海藻糖、甜菜碱、四氢嘧啶、甘露糖醇、甘氨酸和山梨醇中的至少一种；锌盐包括硫酸锌、氯化锌、硝酸锌中的至少一种；铝盐包括氯化铝、硫酸铝、硝酸铝中的至少一种；镍盐包括硫酸镍、氯化镍、硝酸镍中的至少一种；铜盐包括硫酸铜、氯化铜、硝酸铜中的至少一种。
以下列举几种重金属捕捉剂的具体配方组成：
阴离子聚丙烯酰胺3份、羟基磷灰石12份、硫酸锌7份、氯化铝27份、硫酸镍3份、硫酸铜6份、次氯酸钙2份和甜菜碱40份；或者
阴离子聚丙烯酰胺1份、羟基磷灰石2份、硫酸锌5份、氯化铝15份、硫酸镍1份、硫酸铜1份、次氯酸钙0.5份和海藻糖20份；或者
阴离子聚丙烯酰胺2份、羟基磷灰石4份、硫酸锌6份、氯化铝20份、硫酸镍2份、硫酸铜3份、次氯酸钙1份和甜菜碱30份；或者
阴离子聚丙烯酰胺3份、羟基磷灰石6份、硫酸锌7份、氯化铝25份、硫酸镍3份、硫酸铜4份、次氯酸钙1.5份和甘露糖醇40份；或者
阴离子聚丙烯酰胺4份、羟基磷灰石8份、硫酸锌8份、氯化铝13份、硫酸镍4份、硫酸铜8份、次氯酸钙2份和甘氨酸50份；或者
阴离子聚丙烯酰胺5份、羟基磷灰石10份、硫酸锌10份、氯化铝30份、硫酸镍5份、硫酸铜10份、次氯酸钙3份和山梨醇28份。
第二方面，本发明提供一种重金属捕捉剂生化抑制处理方法，采用前述的重金属捕捉剂生化抑制处理系统，方法包括：
污水进入调节池11，并依次通过混凝池12和第一沉淀池13后出水，通过第一重捕剂残余监测模块31检测调节池11内重捕剂残余数据，并反馈至第一加药量调控模块32，第一加药量调控模块32根据获取的重捕剂残余数据得出第一加药量，并根据第一加药量控制混凝池12的加药泵进行加药操作；
污水进入生化池21，并通过第二沉淀池22后出水，通过第二重捕剂残余监测模块41检测生化池21末端重捕剂残余数据，并反馈至第二加药量调控模块42，第二加药量调控模块42根据获取的重捕剂残余数据得出第二加药量，并根据第二加药量控制生化池21的加药泵进行加药操作。
作为本发明的优选的实施方式，重捕剂残余数据为污水的发光细菌抑制率，其中，当污水的发光细菌抑制率大于10％且不超过30％时，第一加药量和第二加药量为1～2g/m3；当污水的发光细菌抑制率大于30％且不超过60％时，第一加药量和第二加药量为3～4g/m3；当污水的发光细菌抑制率高于60％(且不超过95％)时，第一加药量和第二加药量为5～6g/m3。
以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案做进一步说明。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种重金属捕捉剂生化抑制处理系统，由如下单元组成：
污水处理单元，由污水残余重捕剂控制单元1和重捕剂生化抑制控制单元2组成，其中，污水残余重捕剂控制单元1由依序连接的调节池11、混凝池12和第一沉淀池13组成，重捕剂生化抑制控制单元2由依序连接的生化池21和第二沉淀池22组成，第一沉淀池13的出水端与生化池21的进水端连接；
调控辅助单元，由第一调控辅助单元3和第二调控辅助单元4组成，第一调控辅助单元3由第一重捕剂残余监测模块31和第一加药量调控模块32组成，第二调控辅助单元4由第二重捕剂残余监测模块41和第二加药量调控模块42组成，其中，第一重捕剂残余监测模块31分别与调节池11和第一加药量调控模块32连接，第一加药量调控模块32与混凝池12的加药泵连接，第二重捕剂残余监测模块41分别与生化池21的末端和第二加药量调控模块42连接，第二加药量调控模块42与生化池21的加药泵连接，第一重捕剂残余监测模块31和第二重捕剂残余监测模块41均为污水生物毒性在线监测仪，污水生物毒性在线监测仪的检测探头位于调节池11中或生化池21的末端。
实施例2
某电镀园区污水厂的处理设施主体工艺采用AAO活性污泥法，上游纳管企业的生产废水通过投加重金属捕获剂进行重金属去除，由于其过量投加导致污水厂混合废水中在有机硫浓度较高时生化池21则出现生化抑制，具体表现为氨氮浓度升高，污泥硝化效果变差。
本实施例采用实施例1提供的重金属捕捉剂生化抑制处理系统对上述污水进行处理，即提供一种重金属捕捉剂生化抑制处理方法，具体如下：
(1)污水进入调节池11，通过第一重捕剂残余监测模块31的污水生物毒性在线监测仪检测污水生物毒性，污水对发光细菌发光抑制率达25％，第一重捕剂残余监测模块31将检测数据反馈给第一加药量调控模块32，第一加药量调控模块32根据获取的发光细菌抑制率数据得出第一加药量为1mg/L，并根据第一加药量控制混凝池12的加药泵进行加药操作，混凝池12内药剂与重捕剂发生混凝反应，出水通过第一沉淀池13进行固液分离；
(2)第一沉淀池13出水进入生化池21，通过第二重捕剂残余监测模块41的污水生物毒性在线监测仪检测污水生物毒性，污水对发光细菌发光抑制率稳定小于10％，第二重捕剂残余监测模块41将检测数据反馈给第二加药量调控模块42，第二加药量调控模块42根据获取的发光细菌抑制率数据判断无需进行加药操作，控制生化池21的加药泵保持关闭，生化池21出水通过第二沉淀池22进行固液分离后排出。
加药泵中均填装重捕剂生化抑制控制药剂，其组成为：阴离子聚丙烯酰胺1份、羟基磷灰石2份、硫酸锌5份、氯化铝15份、硫酸镍1份、硫酸铜1份、次氯酸钙0.5份和海藻糖20份。
在混凝池12投加药剂之后，等待污水厂1个水力停留时间，然后取生化池21出水水样进行氨氮和发光细菌抑制率检测(同时以未添加药剂的处理作为对照)，测定结果如表1所示。
表1重金属捕捉剂生化抑制处理系统对污水处理结果
如表1所示，在调节池11残余重捕剂超标时，采用实施例1提供的系统能够有效控制生化池21的出水质量。
实施例3
某电镀园区污水厂的处理设施主体工艺采用AAO活性污泥法，上游纳管企业的生产废水通过投加重金属捕获剂进行重金属去除，由于其过量投加导致污水厂混合废水中在有机硫浓度较高时生化池21则出现生化抑制，具体表现为氨氮浓度升高，污泥硝化效果变差。
本实施例采用实施例1提供的重金属捕捉剂生化抑制处理系统对上述污水进行处理，即提供一种重金属捕捉剂生化抑制处理方法，具体如下：
(1)污水进入调节池11，通过第一重捕剂残余监测模块31的污水生物毒性在线监测仪检测污水生物毒性，污水对发光细菌发光抑制率达90％，第一重捕剂残余监测模块31将检测数据反馈给第一加药量调控模块32，第一加药量调控模块32根据获取的发光细菌抑制率数据得出第一加药量为5mg/L，并根据第一加药量控制混凝池12的加药泵进行加药操作，混凝池12内药剂与重捕剂发生混凝反应，出水通过第一沉淀池13进行固液分离；
(2)第一沉淀池13出水进入生化池21，通过第二重捕剂残余监测模块41的污水生物毒性在线监测仪检测污水生物毒性，污水对发光细菌发光抑制率为15％，第二重捕剂残余监测模块41将检测数据反馈给第二加药量调控模块42，第二加药量调控模块42根据获取的发光细菌抑制率数据得出第二加药量为1mg/L，并根据第二加药量控制生化池21的加药泵进行加药操作，生化池21出水通过第二沉淀池22进行固液分离后排出。
加药泵中均填装重捕剂生化抑制控制药剂，其组成为：阴离子聚丙烯酰胺2份、羟基磷灰石4份、硫酸锌6份、氯化铝20份、硫酸镍2份、硫酸铜3份、次氯酸钙1份和甜菜碱30份。
在混凝池12投加药剂之后，分别等待污水厂1个和1.5个水力停留时间，取生化池21出水水样进行氨氮和发光细菌抑制率检测(同时以未添加药剂的处理作为对照)，测定结果如表2所示。
表2重金属捕捉剂生化抑制处理系统对污水处理结果
如表2所示，在调节池11和生化池21残余重捕剂超标时，采用实施例1提供的系统能够有效控制生化池21的出水质量。
实施例4
本实施例提供一种重金属捕捉剂生化抑制恢复药剂，由如下重量份的原料混合得到：阴离子聚丙烯酰胺3份、羟基磷灰石12份、硫酸锌7份、氯化铝27份、硫酸镍3份、硫酸铜6份、次氯酸钙2份和甜菜碱40份。
实施例5
本实施例提供一种重金属捕捉剂生化抑制恢复药剂，由如下重量份的原料混合得到：阴离子聚丙烯酰胺1份、羟基磷灰石2份、硫酸锌5份、氯化铝15份、硫酸镍1份、硫酸铜1份、次氯酸钙0.5份和海藻糖20份。
实施例6
本实施例提供一种重金属捕捉剂生化抑制恢复药剂，由如下重量份的原料混合得到：阴离子聚丙烯酰胺2份、羟基磷灰石4份、硫酸锌6份、氯化铝20份、硫酸镍2份、硫酸铜3份、次氯酸钙1份和甜菜碱30份。
实施例7
本实施例提供一种重金属捕捉剂生化抑制恢复药剂，由如下重量份的原料混合得到：阴离子聚丙烯酰胺3份、羟基磷灰石6份、硫酸锌7份、氯化铝25份、硫酸镍3份、硫酸铜4份、次氯酸钙1.5份和甘露糖醇40份。
实施例8
本实施例提供一种重金属捕捉剂生化抑制恢复药剂，由如下重量份的原料混合得到：阴离子聚丙烯酰胺4份、羟基磷灰石8份、硫酸锌8份、氯化铝13份、硫酸镍4份、硫酸铜8份、次氯酸钙2份和甘氨酸50份。
实施例9
本实施例提供一种重金属捕捉剂生化抑制恢复药剂，由如下重量份的原料混合得到：阴离子聚丙烯酰胺5份、羟基磷灰石10份、硫酸锌10份、氯化铝30份、硫酸镍5份、硫酸铜10份、次氯酸钙3份和山梨醇28份。
对比例1
本对比例提供一种重金属捕捉剂生化抑制恢复药剂，由如下重量份的原料混合得到：阴离子聚丙烯酰胺1份、羟基磷灰石1份、硫酸锌2份、氯化铝5份、硫酸镍1份、硫酸铜1份、次氯酸钙0.5份和甜菜碱88.5份。
对比例2
本对比例提供一种重金属捕捉剂生化抑制恢复药剂，由如下重量份的原料混合得到：阴离子聚丙烯酰胺1份、羟基磷灰石14份、硫酸锌15份、氯化铝10份、硫酸镍20份、硫酸铜20份、次氯酸钙10份和甜菜碱10份。
实验例1实施例4药剂对重金属捕获剂生化抑制恢复的效果
实验过程：
取运行正常的污水厂生化池21进水，分别配制浓度为2mg/L的DTC类和TMT类重金属捕获剂的水样，同时以不含重金属捕获剂的水样作为对照，向各水样中投入活性正常的新鲜活性污泥进行曝气，反应过程污泥浓度为5000mg/L，水温25℃，进水氨氮29mg/L，曝气2h后，分别取水样检测其中的氨氮浓度。含DTC类和TMT类重金属捕获剂的水样曝气2h后，分别加入实施例4提供的药剂5mg/L后继续曝气，同时以不加药剂的处理作为对照，在曝气2h和4h时分别取水样检测其中的氨氮浓度。检测结果如表3所示。
表3实施例4药剂对模拟水样生化抑制恢复结果
如表3所示，在正常的水样中投入活性污泥处理氨氮可降至0.5mg/L，对于含重金属捕获剂的水样来说，投入活性污泥后曝气，发现其氨氮浓度急剧升高，证明过量重金属捕获剂会造成活性污泥的生化抑制。当加入实施例提供的药剂继续曝气后，氨氮浓度得到明显降低，不加药组则几乎不下降或下降程度微小，证明用本发明实施例4提供的药剂处理受重金属捕获剂抑制的活性污泥，污泥的硝化作用恢复效果较好。
实验例2实施例5～9药剂对重金属捕获剂生化抑制恢复的效果
实验过程：
取运行正常的污水厂生化池21进水，配制5份浓度为2mg/L的DTC类重金属捕获剂的水样，向各水样中投入活性正常的新鲜活性污泥进行曝气，反应过程污泥浓度为5000mg/L，水温25℃，进水氨氮29mg/L，曝气2h后，分别加入实施例5～9提供的药剂5mg/L继续曝气，在曝气4h后静置取上清液检测其中的氨氮浓度。检测结果如表4所示。
表4实施例5～9药剂对模拟水样生化抑制恢复结果
如表4所示，采用本发明实施例5～9提供的各药剂处理受重金属捕获剂抑制的活性污泥，污泥的硝化作用恢复效果均较好。
实验例3药剂中单一组分对重金属捕获剂生化抑制恢复的效果
实验过程：
取运行正常的污水厂生化池21进水，配制9份浓度为2mg/L的DTC类重金属捕获剂的水样，向各水样中投入活性正常的新鲜活性污泥进行曝气，反应过程污泥浓度为5000mg/L，水温25℃，进水氨氮29mg/L，曝气2h后，分别加入实施例4药剂及其中单一组分5mg/L继续曝气，在曝气4h后静置取上清液检测其中的氨氮浓度。检测结果如表5所示。
表5药剂单一组分对模拟水样生化抑制恢复结果
| 添加成分 | 氨氮浓度(mg/L) |
| 实施例4药剂 | 0.5 |
| 阴离子聚丙烯酰胺 | 6 |
| 羟基磷灰石 | 5.2 |
| 硫酸锌 | 5.8 |
| 氯化铝 | 5.6 |
| 硫酸镍 | 6 |
| 硫酸铜 | 5.8 |
| 次氯酸钙 | 5.8 |
| 甜菜碱 | 5.2 |
如表5所示，使用本发明实施例4药剂对活性污泥硝化效果的恢复起到明显的积极作用，而使用其中任意一种单一组分均未明显恢复活性污泥对氨氮的去除效果。
实验例4实施例4和对比例1～2药剂对重金属捕获剂生化抑制恢复的效果及金属离子超标风险的检验
实验过程：
取运行正常的污水厂生化池21进水，配制3份浓度为2mg/L的DTC类重金属捕获剂的水样，向各水样中投入活性正常的新鲜活性污泥进行曝气，反应过程污泥浓度为5000mg/L，水温25℃，进水氨氮29mg/L，曝气2h后，分别加入实施例4和对比例1～2提供的药剂5mg/L继续曝气，在曝气4h后静置取上清液检测其中的氨氮浓度和金属离子浓度。检测结果如表6所示。
表6药剂对模拟水样生化抑制恢复结果及金属离子浓度
如表6所示，本发明实施例4提供的药剂处理受重金属捕获剂抑制的活性污泥，污泥的硝化作用恢复效果较好，同时没有金属离子超标风险。对比例1药剂配方中的生物相容性溶质含量过高，虽然对污泥硝化作用的恢复有一定作用，但远不如实施例4提供的药剂；对比例2药剂配方中的金属离子含量偏高，生物相容性溶质含量偏低，对污泥消化作用的恢复效果甚微，且极容易造成金属离子浓度超标的风险。
实验例5实施例4药剂对含重金属捕获剂残余废水生物毒性的影响
急性发光细菌毒性是用来评价污水毒性的一种方法，具有灵敏度高、测试快的优点。对于待处理的污水，可以通过测试污水处理前后的发光细菌发光抑制率来表征污水处理前后综合毒性的变化。
实验过程：
取运行正常的污水厂生化池21进水，分别配制2份浓度为2mg/L的DTC类重金属捕获剂的水样，同时以不含重金属捕获剂的水样作为空白组，向各水样中投入活性正常的新鲜活性污泥进行曝气，反应过程污泥浓度为5000mg/L，水温25℃，进水氨氮29mg/L，曝气2h后，分别取水样检测其发光细菌抑制率。含DTC类重金属捕获剂的水样曝气2h后，一份加入实施例4提供的药剂5mg/L后继续曝气，作为实验组，另一份不加药剂继续曝气，作为对照组，在曝气4h后静置取上清液检测其发光细菌抑制率。检测结果如表7所示。
表7实施例4药剂对模拟水样急性发光细菌毒性的影响
如表7所示，常规重金属捕获剂残余的水样具有一定的生物毒性，而采用本发明实施例4提供的药剂处理含常规重金属捕获剂残余的水样可显著降低水样的生物毒性，具有一定的环境效益。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种重金属捕捉剂生化抑制处理系统，其特征在于，包括：
污水处理单元，包括污水残余重捕剂控制单元和/或重捕剂生化抑制控制单元，其中，所述污水残余重捕剂控制单元包括依序连接的调节池、混凝池和第一沉淀池，所述重捕剂生化抑制控制单元包括依序连接的生化池和第二沉淀池；
调控辅助单元，包括第一调控辅助单元和/或第二调控辅助单元，所述第一调控辅助单元包括第一重捕剂残余监测模块和第一加药量调控模块，所述第二调控辅助单元包括第二重捕剂残余监测模块和第二加药量调控模块，其中，所述第一重捕剂残余监测模块分别与所述调节池和第一加药量调控模块连接，所述第一加药量调控模块与所述混凝池连接，所述第二重捕剂残余监测模块分别与所述生化池的末端和第二加药量调控模块连接，所述第二加药量调控模块与所述生化池连接。
2.根据权利要求1所述的重金属捕捉剂生化抑制处理系统，其特征在于，所述污水处理单元包括污水残余重捕剂控制单元和重捕剂生化抑制控制单元，所述第一沉淀池的出水端与所述生化池的进水端连接。
3.根据权利要求1所述的重金属捕捉剂生化抑制处理系统，其特征在于，所述第一重捕剂残余监测模块和第二重捕剂残余监测模块均为污水生物毒性在线监测仪，所述污水生物毒性在线监测仪的检测探头位于所述调节池中或所述生化池的末端。
4.根据权利要求1所述的重金属捕捉剂生化抑制处理系统，其特征在于，所述第一加药量调控模块与所述混凝池的加药泵连接；所述第二加药量调控模块与所述生化池的加药泵连接。
5.根据权利要求1所述的重金属捕捉剂生化抑制处理系统，其特征在于，所述混凝池和/所述生化池设置加药泵，所述加药泵中填装重金属捕捉剂生化抑制恢复药剂，所述重金属捕捉剂生化抑制恢复药剂包括以下重量份数的原料组分：阴离子聚丙烯酰胺1～5份、羟基磷灰石2～13份、锌盐5～10份、铝盐15～30份、镍盐1～5份、铜盐1～10份、次氯酸钙0.5～3份和生物相容性溶质20～50份。
6.根据权利要求5所述的重金属捕捉剂生化抑制处理系统，其特征在于，所述重金属捕捉剂生化抑制恢复药剂包括以下重量份数的原料组分：阴离子聚丙烯酰胺2～4份、羟基磷灰石3～13份、锌盐6～8份、铝盐16～28份、镍盐2～4份、铜盐2～8份、次氯酸钙1～2份和生物相容性溶质25～48份。
7.根据权利要求5所述的重金属捕捉剂生化抑制处理系统，其特征在于，所述生物相容性溶质包括海藻糖、甜菜碱、四氢嘧啶、甘露糖醇、甘氨酸和山梨醇中的至少一种；所述锌盐包括硫酸锌、氯化锌、硝酸锌中的至少一种；所述铝盐包括氯化铝、硫酸铝、硝酸铝中的至少一种；所述镍盐包括硫酸镍、氯化镍、硝酸镍中的至少一种；所述铜盐包括硫酸铜、氯化铜、硝酸铜中的至少一种。
8.根据权利要求5所述的重金属捕捉剂生化抑制处理系统，其特征在于，所述重金属捕捉剂生化抑制恢复药剂包括以下重量份数的原料组分：
阴离子聚丙烯酰胺3份、羟基磷灰石12份、硫酸锌7份、氯化铝27份、硫酸镍3份、硫酸铜6份、次氯酸钙2份和甜菜碱40份；或者
阴离子聚丙烯酰胺1份、羟基磷灰石2份、硫酸锌5份、氯化铝15份、硫酸镍1份、硫酸铜1份、次氯酸钙0.5份和海藻糖20份；或者
阴离子聚丙烯酰胺2份、羟基磷灰石4份、硫酸锌6份、氯化铝20份、硫酸镍2份、硫酸铜3份、次氯酸钙1份和甜菜碱30份；或者
阴离子聚丙烯酰胺3份、羟基磷灰石6份、硫酸锌7份、氯化铝25份、硫酸镍3份、硫酸铜4份、次氯酸钙1.5份和甘露糖醇40份；或者
阴离子聚丙烯酰胺4份、羟基磷灰石8份、硫酸锌8份、氯化铝13份、硫酸镍4份、硫酸铜8份、次氯酸钙2份和甘氨酸50份；或者
阴离子聚丙烯酰胺5份、羟基磷灰石10份、硫酸锌10份、氯化铝30份、硫酸镍5份、硫酸铜10份、次氯酸钙3份和山梨醇28份。
9.一种重金属捕捉剂生化抑制处理方法，其特征在于，采用权利要求1～8任一项所述的重金属捕捉剂生化抑制处理系统，所述方法包括：
污水进入所述调节池，并依次通过所述混凝池和第一沉淀池后出水，通过所述第一重捕剂残余监测模块检测所述调节池内重捕剂残余数据，并反馈至所述第一加药量调控模块，所述第一加药量调控模块根据获取的所述重捕剂残余数据得出第一加药量，并根据所述第一加药量控制所述混凝池的加药泵进行加药操作；
污水进入所述生化池，并通过所述第二沉淀池后出水，通过所述第二重捕剂残余监测模块检测所述生化池末端重捕剂残余数据，并反馈至所述第二加药量调控模块，所述第二加药量调控模块根据获取的所述重捕剂残余数据得出第二加药量，并根据所述第二加药量控制所述生化池的加药泵进行加药操作。
10.根据权利要求9所述的重金属捕捉剂生化抑制处理方法，其特征在于，所述重捕剂残余数据为污水的发光细菌抑制率，其中，当所述污水的发光细菌抑制率大于10％且不超过30％时，所述第一加药量和第二加药量为1～2g/m3；当所述污水的发光细菌抑制率大于30％且不超过60％时，所述第一加药量和第二加药量为3～4g/m3；当所述污水的发光细菌抑制率高于60％时，所述第一加药量和第二加药量为5～6g/m3。
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