一种城市污水二级生化出水深度处理的方法转让专利

申请号 : CN201210427652.4

文献号 : CN103787525B

文献日 :

基本信息:

PDF:

法律信息:

相似专利:

发明人 : 张蕾李宝忠郭宏山许莹朱卫

申请人 : 中国石油化工股份有限公司中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院

摘要 :

本发明公开一种城市污水二级生化出水深度处理及回用的方法,包括如下处理步骤:(1)石灰软化处理;(2)混凝沉淀处理;(3)氧化处理;(4)过滤处理;(5)超滤及反渗透处理;其中,步骤(3)所述的氧化处理以臭氧为氧化剂,氧化反应器内设置吸附剂床层。该方法操作过程简单、流程短、处理费用低,适用于处理COD、色度及盐含量较高的城市污水处理厂出水,达到污水资源化利用和工业节水目的,符合循环经济和清洁生产等的要求。

权利要求 :

1.一种城市污水二级生化出水深度处理的方法,其特征在于:依次包括如下处理步骤:(1)石灰软化处理;(2)混凝沉淀处理;(3)氧化处理;(4)过滤处理;(5)超滤及反渗透处理;其中,步骤(1)的石灰软化处理中石灰与废水在管道混合器中混合,控制混合后废水的pH值9.5~10.5;步骤(3)所述的氧化处理以臭氧为氧化剂,氧化反应器内设置吸附剂床层,采用的吸附剂为陶粒或无烟煤,粒径为5~10 mm,填充比为反应器体积的50%~75%;

步骤(4)过滤处理采用多介质过滤、砂滤、流沙过滤或微孔过滤。

2.按照权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(1)石灰软化处理中采用饱和石灰乳。

3.按照权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(2)混凝沉淀处理中废水在混凝沉淀池内的水力停留时间为10~30min。

4.按照权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(2)混凝沉淀处理中所投加的絮凝剂为有机絮凝剂和无机絮凝剂。

5.按照权利要求4所述的方法,其特征在于:步骤(2)混凝沉淀处理中所投加的无机絮凝剂为聚合硫酸铁或三氯化铁,投加量为10~30mg/L。

6.按照权利要求4所述的方法,其特征在于:步骤(2)混凝沉淀处理中所投加的有机絮凝剂为聚丙烯酰胺,投加量为1~5mg/L。

7.按照权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(3)氧化处理中臭氧的投加量为5~

20 mg/L废水,废水在氧化反应器中的水力停留时间为10~20min。

说明书 :

一种城市污水二级生化出水深度处理的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种城市污水二级生化出水的深度处理的方法,适用于处理COD、色度、硬度及盐含量较高的城市污水处理厂出水。

背景技术

[0002] 城市污水深度处理回用是解决目前城市缺水问题的有效途径之一。城市污水是一种水量稳定、供给可靠的潜在水资源,经常规生化处理后,尽管BOD5已处理到10mg/L、甚至
5mg/L以下,但二级生化出水COD仍高达100mg/L以上,含有部分难生物降解有机物,色度及
无机盐,无法满足回用做工业锅炉给水的水质要求。
[0003] 目前对城市污水厂二级生化出水通常采用“混凝+澄清+过滤+消毒”组合方法进行深度处理,其目的主要是用于去除中水的悬浮物、浊度和杀灭水中传染病菌,但对溶解性
物质的去除率较低,不能实现COD、色度、总溶解性固体及硬度、碱度的脱除,这种方法不适
用于COD、色度及盐含量较高的城市污水处理厂出水的回用处理。为了保证城市污水厂出水
回用做工业给水,CN101544448A提出了一种城市污水回用于循环冷却水和电厂锅炉给水的
方法,将城市污水厂经二级处理后符合排放标准的外排污水送入移动床生物膜反应器,在
移动床生物膜反应器中对BOD和氨氮进行降解,出水依次进入混凝、溶气气浮、多介质过滤
处理,处理后的出水再经过超滤和反渗透脱盐处理后回用。该方法是在废水进入双膜前依
靠移动床膜生物反应器(MBBR)和投加絮凝药剂去除水中的可生化降解性有机物和大分子
有机物,使水质中的COD、悬浮物和浊度满足双膜进水控制要求,但MBBR生物处理占地大,
投资高,不具备对可溶性难生物降解性有机物、色度和硬度、碱度的去除手段,因此不适于
以工业废水所占比例较高的城市污水处理厂二级生化处理出水的回用处理。CN1796314A提
出一种城市污水深度处理方法,通过对出水采用混凝过滤、臭氧氧化、生物活性炭过滤、反
渗透处理,达到去除城市污水厂二级生化出水中残余的难降解微生物、细菌、病毒、色度等,
实现市政中水安全回用的目的。但该工艺方法主要适用于COD≤50mg/L、色度≤30度的
低浓度废水处理,不适用于含有难降解性COD、色度和硬度较高的工业废水。CN101182084A
提出再生水回用组合处理方法,通过对市政污水厂二级生化出水采用臭氧预氧化混凝、沉
淀、砂滤、微孔过滤、臭氧氧化、活性炭吸附、消毒处理,实现市政中水回用。但该工艺方法虽
然选择臭氧氧化处理,但低浓度和短停留时间内臭氧难以完全矿化有机物,且不具备除盐
工艺,因此,这种方法主要适用于盐含量较低的城市污水二级生化出水,处理后的出水电导
率、总盐无法满足回用做工业锅炉给水的水质要求。
[0004] 基于以上分析,对于以工业废水所占比例较高的城市污水处理厂二级生化处理出水,因难生物降解性COD、色度、硬度、碱度、电导率较高,目前尚无可靠的处理回用、特别是
回用做工业锅炉给水的工艺技术。

发明内容

[0005] 针对现有技术的不足,本发明提出一种城市污水厂二级生化出水深度处理的方法,适用于COD、色度、硬度及盐含量较高的城市污水处理厂出水。采用该处理方法得到的出
水可直接回用作工业锅炉给水。
[0006] 一种城市污水二级生化出水深度处理的方法,依次包括(1)石灰软化处理;(2)混凝沉淀处理;(3)氧化处理;(4)过滤处理;(5)超滤及反渗透处理等处理单元,具体操作步
骤如下:
[0007] (1)石灰软化处理,来自城市污水处理厂的生化出水在管道混合器中与饱和石灰- -
乳充分混合,控制混合液pH值达到9.5~10.5,使水中的HCO3与OH 发生中和反应形成
2- 2+ 2+
CO3 ,与Ca 、Mg 等离子生成碳酸盐沉淀,在随后的混凝沉淀过程中得以去除,降低了水的
硬度。混合出水进行混凝沉淀处理。
[0008] (2)混凝沉淀处理,步骤(1)石灰软化处理后的混合废水直接进入混凝沉淀池,在投加的絮凝剂及残余石灰助凝剂作用下,将水中的沉淀物和悬浮物通过澄清去除,澄清出
水进行氧化处理。该单元的pH值一直保持弱碱性,无须调节。废水在混凝沉淀池的水力
停留时间为10~30min。向混凝沉淀池中投加的絮凝剂为常规有机和无机型絮凝剂,其中
有机絮凝剂为聚丙烯酰胺,投加量为1~5mg/L;无机絮凝剂可以采用聚合硫酸铁或三氯化
铁,投加量为10~30mg/L。通过该单元处理,废水中原有的悬浮物以及步骤(1)所产生的
沉淀物可以得到深度脱除,出水悬浮物≤10 mg/L、浊度≤5 NTU,出水硬度≤150 mg/L(以
CaCO3计)、碱度≤150 mg/L(以CaCO3计),同时色度、COD也得到部分去除。
[0009] (3)氧化处理,将步骤(2)混凝沉淀处理后的废水送入氧化反应器,氧化剂为臭氧。氧化反应器内设置吸附剂床层,吸附剂为陶粒、活性炭或无烟煤,粒径为5~10 mm,填充比为反应器体
积的50%~75%。通过向氧化反应中加入吸附性物质,可快速吸收废水中的难生物降解的有机物,
使其停留在反应器中,在碱性条件下充分进行氧化反应直至完全矿化,极大的提高了COD的去除
效率,并减少了废水的水力停留时间和臭氧的投加量。吸附剂上的有机物经臭氧氧化后生成CO2
和H2O,达到了改善水质和脱色目的;吸附剂经臭氧氧化再生后又可以恢复吸附特性,且处理后
出水COD较低无需继续进行生化处理。具体过程为:经混凝沉淀处理后出水在管道混合器中与
臭氧氧化剂充分混合后由下部进入氧化反应器,废水中的色度等难生物降解的有机物被截留在
.
吸附层中,碱性条件下臭氧形成 OH可将有机物完全氧化至CO2和H2O,达到脱除废水的色度和提
高COD去除率的目的。该单元的臭氧由处理装置外的臭氧发生器提供,臭氧的投加量为5~20
mg/L废水,最好为6~12 mg/L废水,废水在氧化反应器中的水力停留时间为10~20min。通过
该单元处理,废水中的色度可脱除90%以上,出水色度≤10 度;出水COD ≤50 mg/L。
[0010] (4)过滤处理,将步骤(3)吸附臭氧处理后的出水进行过滤处理,处理后出水进行超滤处理。粗过滤单元可选用常规的过滤设备,如多介质过滤器、砂滤、流沙过滤器或微孔
过滤器等。通过对废水进行过滤处理,使出水SS ≤20 mg/L、浊度≤5 NTU,满足进超滤及
反渗透处理要求。
[0011] (5)超滤及反渗透处理,将步骤(4)过滤处理后的出水进行超滤及反渗透脱盐处理,处理后的出水回用做工业锅炉给水。超滤及反渗透单元可选用常规的超滤及反渗透
设备。经步骤(1)~(4)处理后的废水指标可以满足进超滤及反渗透的进水指标要求,如
COD≤50 mg/L、浊度≤5 NTU、硬度≤150mg/L、碱度≤350mg/L、色度≤30 度,经本单元
处理后出水水质可全面满足回用做工业锅炉给水的水质要求回用,并能保持膜的长周期运
行。
[0012] 本发明方法以工业污水占有较大比例的城市污水处理厂二级生化出水为对象,分别采用石灰软化、混凝沉淀、氧化处理、过滤、超滤及反渗透组合处理流程,处理过程简单,流程短、运行费用低,处理后出水可满足回用做工业锅炉给水的水质要求回用,且能保证超滤及反渗透膜组件的长周期运行。
[0013] 本发明提出的方法可以实现含COD、色度、硬度及盐含量较高的城市污水处理厂出水的深度处理,使其回用做工业锅炉给水,达到污水资源化利用和工业节水目的,符合循环
经济和清洁生产等的要求。

附图说明

[0014] 图1是本发明一种具体城市污水厂二级生化出水深度处理的方法工艺流程示意图。
[0015] 1-石灰软化管道混合器;2-混凝沉淀池;3-氧化反应器;4-过滤器;5-超滤装置;6-反渗透装置。

具体实施方式

[0016] 以下结合附图对本发明方法的具体工艺过程进行说明。
[0017] 来自城市污水处理厂的二级生化出水用泵连续打入石灰软化管道混合器1,与饱和石灰乳进行充分混合,控制饱和石灰乳的加入量,将混合废水的pH值保持在9.5~10.5,使水中的钙
盐、镁盐与石灰乳发生化学沉淀反应后,进入混凝沉淀池2进行絮凝澄清分离。同时向混凝沉淀
池2中连续投入无机絮凝剂和有机絮凝剂,使废水中原有的悬浮物以及石灰乳软化过程所产生的
钙、镁沉淀物在絮凝剂和过剩氢氧化钙助滤剂的作用下絮凝沉淀,废水中的硬度、悬浮物和浊度得
到深度脱除,同时色度和COD也得到部分去除。絮凝澄清后的出水在管道混合器(图中未列出)中
与来自臭氧发生器(图中未列出)的臭氧氧化剂充分混合后送入氧化反应器3处理。在氧化反应器
3中,废水中的有机物快速被吸附在吸附剂的表面上,碱性条件下臭氧在水中分解后产生羟基自由
. .
基(HO)等中间产物,HO可直接将吸附剂上的有机物完全矿化,生成CO2和H2O,吸附剂再生后又恢
复其吸附活性。吸附氧化后的出水送入过滤器4进行脱悬浮物处理,出水再最终进入超滤装置5
及反渗透装置6进行深度脱盐处理。在超滤装置5及反渗透装置6中将废水中的各种低浓度污染
物、无机盐等深度去除,所获得的出水(纯水)可满足工业锅炉给水水质要求进行回用。同时,因废
水进超滤装置5及反渗透装置6前经过了以上完善的预处理过程,主要进水指标COD≤50 mg/L、
浊度≤5 NTU、硬度≤150mg/L、碱度≤350mg/L、色度≤30 度,可保持超滤及反渗透膜组件的长期运
行。
[0018] 采用发明方法对以工业污水占有较大比例的城市污水处理厂的二级生化出水采用石灰软化、混凝沉淀、氧化、过滤、超滤及反渗透组合工艺处理,处理后出水可达到回用做
工业锅炉给水的水质要求,进而实现了高COD、色度、硬度和盐含量的城市污水资源化利用
和工业节水目的,符合循环经济和清洁生产等的要求。
[0019] 下面通过实施例进一步说明本发明方法和效果。
[0020] 实施例1
[0021] 采用本发明的处理方法对国内某城市污水处理厂二级生化出水进行深度处理试验。该城市污水处理厂进水中因含有大量的难生物降解的制药废水,经二级处理后,生化出
水COD 100~140 mg/L、pH 7.2~7.5、氨氮28-35 mg/L、色度175~200度、BOD5 0~5 mg/
L、浊度10~25NTU、总硬度380~520 mg/L、总碱度350~400 mg/L、电导率3000~3200
μs/cm。
[0022] 采用本发明的方法,对上述废水进行组合处理试验。废水处理规模为1m3/h,各处理单元的主要试验装置构成、运行条件及处理效果见表1。通过本发明的方法处理后,出水
指标可以满足回用做锅炉给水的水质要求,即浊度≤0.3 NTU、CODMn≤2 mg/L、氨氮≤0.5
mg/L、电导率≤100μs/cm 、总硬度≤15mg/L(以CaCO3计)、总碱度≤20mg/L(以CaCO3
计),可以替代去离子水作为工业锅炉给水回用。
[0023] 表1 实施例1的主要处理单元构成及处理效果
[0024]处理单元名处理装置规模及主要组成 主要运行条件与控制参数 处理出水或效果

1 石灰软化管道混合器,材质PVC。 废水流量1m3/h;投加饱和石灰乳500mg/进水COD 120mg/L、pH 7.36、氨氮30 L;混合液pH值9.80。 mg/L、色度180度、BOD5 2.0mg/L、浊
度20NTU、总硬度450mg/L、总碱度
680mg/L、电导率3100μs/cm。
2 混凝沉淀PVC材质、容积0.5m3,内置搅拌器对絮凝剂废水流量1m3/h;投加聚合硫酸铁无机絮凝出水COD 98mg/L、pH 9.62、色度125池 搅拌。 剂20 mg/L、聚丙烯酰胺2 mg/L;混合液pH值度、浊度5 NTU、总硬度200mg/L、总碱
9.62。废水水力停留时间30 min。 度635mg/L。
3 氧化反应PVC材质塔式圆筒状反应器、有效容积废水流量1m3/h;臭氧投加量6.58 mg/出水COD 48 mg/L、pH 7.85、总碱度 器 0.3m3,外接臭氧发生器,内置吸附层,吸附L;废水停留时间10 min;混合液pH值152 mg/L、氨氮1.5 mg/L、色度8度、剂为陶粒,粒径5~10 mm,填充比为50%。 9.62。 浊度4.5 mg/L。
4 过滤器 采用多介质过滤柱,材质有机玻璃,主体尺废水流量1m3/h;每2日反清洗一次。 出水COD 42mg/L、浊度2.8NTU、寸为:直径300mm、高2350mm;内填充石英 SS≤5、pH 7.76、氨氮1.3 mg/L、色
砂和无烟煤滤料;采用上流式出水。 度≤8度。
5超滤+反采用美国陶氏膜组件;设计处理量1.0 m3/连续操作,制水率70%。 出水浊度0.25 NTU、CODMn0.36 mg/L、渗透装置 h。 氨氮0.3 mg/L、电导率58 μs/cm、总
硬度13.5mg/L(以CaCO3计)、总碱度
15.2mg/L(以CaCO3计)
[0025] 实施例2
[0026] 采用实施例1的处理装置,处理与实施例1相同的污水,改变各处理单元的运行条件所获得的废水处理效果见表2。
[0027] 表2 实施例2的主要处理单元构成及处理效果
[0028]处理单元名称处理装置规模及主要组成 主要运行条件与控制参数 处理出水或效果
1 石灰软化 管道混合器,材质PVC。 废水流量1m3/h;投加饱和石灰乳进水COD 140mg/L、pH 7.45、氨氮28
650mg/L;混合液pH值10.50。 mg/L、色度200度、BOD52.5mg/L、浊度
15NTU、总硬度384mg/L、总碱度980
mg/L、电导率3150μs/cm。
2 混凝沉淀池PVC材质、容积0.5m3,内置搅拌器对絮废水流量1m3/h;投加聚合硫酸铁无机出水COD 115mg/L、pH 10.30、色度凝剂搅拌。 絮凝剂25mg/L、聚丙烯酰胺3mg/L;混125度、浊度6.5 NTU、总硬度180 mg/
合液pH值10.30。废水水力停留时间L、总碱度926 mg/L。
30min。
3氧化反应器 PVC材质塔式圆筒状反应器、有效容积废水流量1m3/h;臭氧投加量11.75mg/;出水COD 42mg/L、pH 7.21、总碱度56
0.3m3,外接臭氧发生器,内置吸附层,废水水力停留时间18min;混合液pH值mg/L、氨氮0.6 mg/L、色度5度、浊度吸附剂为陶粒,粒径5~10 mm,填充比10.30。 3.8 mg/L。
为75%。
4 过滤器 采用多介质过滤柱,材质有机玻璃,主废水流量1m3/h;每2日反清洗一次。 出 水COD 40mg/L、浊 度2.3NTU、体尺寸为:直径300mm、高2350mm;内 SS≤5、pH 7.35、氨氮0.55 mg/L、色
填充石英砂和无烟煤滤料;采用上流 度≤5度。
式出水。
5超滤+反渗采用美国陶氏膜组件;设计处理量1.0 连续操作,制水率70%。 出水浊度0.2NTU、CODMn 0.24mg/L、氨透装置 m3/h。 氮0.15 mg/L、电导率50 μs/cm、总硬
度10.2 mg/L(以CaCO3计)、总碱度
12.4mg/L(以CaCO3计)