CN102390905B - 微污染有机污水深度处理装置及其处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微污染有机污水深度处理装置及其处理方法，装置包括连通的调节池、氧化池、曝气池和混凝分离池，调节池上侧壁设进水阀，顶部连通酸投加罐；氧化池顶部分别连通氧化剂投加罐和催化剂投加罐；曝气池顶部连通碱投加罐；混凝分离池顶部分别连通助凝剂投加罐和出水泵，混凝分离池下部侧壁连通排泥泵。方法包括1)中水或微污染水排入调节池；2)向调节池内加入酸；3)输入氧化池加入双氧水，再分别加入催化剂，搅拌；4)输入曝气池投加碱曝气；5)输入混凝分离池加入助凝剂；6)水和絮体的分离；7)分离的絮体排泥，分离出水回用，即完成有机污水深度处理循环过程。其结构简单，运行可靠，成本低，便于操作。
Description
技术领域
本发明涉及微污染有机污水深度处理技术，特别是一种可将微污染有机污水深度处理后进行回用的装置及其微污染水深度处理方法。
背景技术
随着经济发展，社会各方面对水资源的需求进一步加大，特别是在工业领域存在着很多用水量大，水质指标要求严格的行业。热力、电力等有大规模锅炉装置运行的企业在锅炉用水方面均采用新鲜自来水进行脱盐等处理后补给。日常用水量非常大，在目前城市发展，水资源日益紧张的背景下，企业在扩大再生、减少物资消耗产和控制运行成本上都受到了非常大的限制。而此类行业对于水质要求都相对较高，一般污水厂的中水或微污染有机污水不可能达到使用标准。而在中水这类微污染水的处理方面，存在着处理难度大，工艺运行不稳定的特点，一般处理方式均达不到理想标准。或者工艺可以满足要求但处理运行费用太高，操作过程繁琐，设备要求复杂等，致使不能大规模应用于生产实践中。
目前针对中水、微污染水的处理方法主要有：生物预处理法，普通化学氧化法，活性炭吸附法、膜分离法和高级氧化法等。
表1常用处理方法比较
这几类方法对于不同方面微污染水的处理均有一定的效果，但总体来说存在着以下几个缺点：
一、有机物去除程度非常有限，对来水COD,BOD的去除率表现一般；
二、投资和运行费用较大，管理上比较复杂，工艺的稳定性差；
三、上述工艺适用目前领域受限，仅在部分水量小、水质指标要求低的中水回用领域有所应用，对于用水量大和水质要求高的单位并不适用。
目前，采取高级氧化法仅能处理高浓度的污染有机污水，因此，提供一种微污染有机污水深度处理技术，将微污染有机污水深度处理后进行回用的微污染水深度处理装置成为目前亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微污染有机污水深度处理装置及其处理方法，该方法是能够将污水厂中水或微染水处理至水质标准要求较高的行业进行回用的工艺技术。其工艺整体结构简单，运行可靠，成本费用低，自动化程度高，便于操作。
本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。
微污染有机污水深度处理装置，包括依次连通的调节池、氧化池、曝气池和混凝分离池，所述调节池上部侧壁设有进水阀，连调节池并通有酸投加罐；所述氧化池分别连通有氧化剂投加罐和催化剂投加罐；所述曝气池连通有碱投加罐；所述混凝分离池分别连通有助凝剂投加罐和出水泵，混凝分离池下部侧壁连通有排泥泵。
本发明装置进一步的特征在于：
所述酸投加罐通过酸投加泵与调节池连通，调节池内设有调节池搅拌器，池体底部设有放空阀。
所述氧化池分割为3-10个池体，催化剂投加罐分别连通3-10个催化剂投加泵与第一氧化池和最后一级氧化池池体连通，氧化剂投加罐通过氧化剂投加泵与第一氧化池池体连通；所述氧化池3-10个池体内分别设有调节池搅拌器，池体底部设有放空阀。
所述碱投加罐通过碱投加泵与曝气池连通，曝气池池体底部设有曝气设备。
所述混凝分离池分割为两个池体，分别为混凝池和分离池，助凝剂投加罐通过助凝剂投加泵与混凝池连通，混凝池内设有混凝池搅拌器，池体底部设有放空阀。
所述分离池顶部连通有出水泵，下部侧壁连通有排泥泵；底部设有放空阀。
本发明还提供了一种微污染有机污水深度处理方法，该方法包括下述步骤：
1）将污水处理***产生的中水或微污染水排入调节池，其中，中水或微污染水COD值在40-60mg/L；
2）向调节池内加入质量比为1～6mmol/L的硫酸或者盐酸，调节pH至2.5～3；
3）将经步骤2）酸处理后的中水或微污染水输入氧化池，氧化池由至少三部分组成，每部分由一个或多个串联的分区组成；在第一氧化区加入纯双氧水，纯双氧水的加入浓度和酸处理后的微污染进水COD值的比为1～4:1，在第一氧化区和最后一级氧化区分别加入催化剂硫酸亚铁，其中最后一级氧化区加入过量硫酸亚铁，氧化区总加入量为质量浓度0.5～3.0mmol/L的硫酸亚铁；氧化区使用空气或者机械搅拌20～120min；
4）将步骤3）的反应物输入曝气池，投加碱调节pH至7～7.5；曝气区设有曝气装置，目的是将过量的硫酸亚铁氧化至硫酸铁，保证水中有机物浓度降到较低；
5）将步骤4）反应物置于混凝分离池，混凝分离池分割为混凝池和分离池，在混凝池加入助凝剂，与反应物中悬浮物、胶体形成体积较大的絮体；
6）将经混凝池形成的较大絮体置于分离池，采用沉淀、气浮、过滤的分离方法进行水和絮体的分离；
7）将步骤6）分离的絮体经排泥泵排泥，分离后的出水进入回用***，即完成一个微污染有机污水深度处理循环过程。
本发明方法进一步的特征在于：
所述步骤3）中在第一氧化区和最后一级氧化区分别加入催化剂硫酸亚铁，其中在最后一级氧化区加入重量比的硫酸亚铁质量比为总加入量的25%。
所述步骤4）中投加碱为工业氢氧化钠或氢氧化钙。
所述步骤5）在混凝池加入助凝剂为聚丙烯酰胺高分子助凝剂。
本发明与传统的生化或化学法不同，本发明的技术原理是以Fenton高级氧化法作为核心的。它的主要原理是在酸性的环境中，使用双氧水为氧化剂，在一定的催化剂的作用下，产生·OH并与水中的有机物进行无选择的氧化反应，达到降解有机物的目的。
本发明工艺主要分为四部分：一是由调节池构成的调节区，对水量水质反应环境进行调节；二是在由氧化池构成的氧化区为工艺的主反应部分；三是在曝气池构成的曝气区，将水中过量的二价铁氧化成三价铁，形成氢氧化铁沉淀，四是在由混凝分离池构成的混凝及分离（过滤、沉淀或气浮）区，进行泥水分离。具体的工艺思路是：将污水处理厂的中水或微污染有机污水引入调节区，首先进行酸碱调节，将pH调至后续的氧化反应最适值，然后加入氧化剂、催化剂进行氧化反应，在此环节水中的绝大多数有机物被氧化为二氧化碳和水，少部分分解为小分子有机物，后将水导入分离区（过滤、沉淀或气浮池，可根据絮凝体特性和回用要求进行选择），加入助凝剂将泥水分离，完成处理过程。
采取本发明方法处理的微污染有机污水得到的澄清出水中有机物含量非常低，有机物浓度可去除至普通城镇自来水水平，能够满足用水单位后续生产工艺的要求。而且可以通过调整药剂的加入量，对出水有机物浓度进行任意的调节控制，在一定条件下减少处理运行费用。
本发明与现有技术相比，具有以下特点：
1、工艺处理能力强，有机物去除率非常高，可以将水中代表微量有机物含量高锰酸盐指数控制在2mg/L以下，这是一般工艺所难以达到。
2、可通过调整加药量对浓度差异大的来水得到同样的出水水质，也可根据具体要求对出水水质进行调节，减少不必要的运行费用。
3、设备装置结构简单，运行可靠，装置占地面积小。
4、该工艺可与其它处理方法进行有机组合应用，作为预处理单元或后处理单元，使用灵活，集成化程度高。
5、不存在***启动问题，可间歇运行。
附图说明
图1为本发明装置结构示意图。
图2为本发明的工艺流程示意图。
图中：1、进水阀；2、流量计；3、调节池；4、氧化池；5、曝气池；6、混凝分离池（气浮、沉淀或过滤）；7、酸投加罐；8、氧化剂投加罐；9、催化剂投加罐；10、碱投加罐；11、助凝剂投加罐；12、出水阀；13、出水泵；14、排泥泵；15、排泥阀；16、曝气设备。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步说明。
如图1所示，为本发明微污染有机污水深度处理装置结构示意图，该装置包括依次连通的调节池3、氧化池4、曝气池5和混凝分离池6，调节池3上部侧壁设有进水阀1，顶部连通有酸投加罐7；所述氧化池4顶部分别连通有氧化剂投加罐8和催化剂投加罐9；所述曝气池5顶部连通有碱投加罐10；所述混凝分离池6顶部分别连通有助凝剂投加罐11和出水泵13，混凝分离池6下部侧壁连通有排泥泵14。
本实施例中，酸投加罐7通过酸投加泵与调节池3连通，调节池3内设有调节池搅拌器，池体底部设有放空阀。
本实施例中，氧化池4分割为三个池体，催化剂投加罐9分别连通二个催化剂投加泵与第一级和最后一级氧化池池体连通，氧化剂投加罐8通过氧化剂投加泵与第一氧化池体连通；氧化池4三个池体内分别设有调节池搅拌器，池体底部设有放空阀。
本实施例中，碱投加罐10通过碱投加泵与曝气池5连通，曝气池5池体底部设有曝气设备16。
本实施例中，混凝分离池6分割为两个池体，分别为混凝池和分离池，助凝剂投加罐11通过助凝剂投加泵与混凝池连通，混凝池内设有混凝池搅拌器，池体底部设有放空阀。
本实施例中，分离池顶部通过出水阀12连通有出水泵13，下部侧壁连通有排泥泵14；排泥泵14出口处连通有排泥阀15；底部设有放空阀。
本发明中，在包括调节池3、氧化池4、曝气池5和混凝分离池6的池体上分别连通的酸投加罐7、氧化剂投加罐8、催化剂投加罐9、碱投加罐10和助凝剂投加罐11为一套加药***，为***投加酸、氧化剂、催化剂、碱和助凝剂。
本发明还给出了微污染有机污水深度处理方法，该方法包括下述步骤：
1）将污水处理***产生的中水或微污染水排入调节池3，其中，中水或微污染水COD值在40-60mg/L；
2）向调节池3内加入质量比为1～6mmol/L的硫酸或者盐酸，调节pH至2.5～3；
3）将经步骤2）酸处理后的中水或微污染水输入氧化池4，氧化池4由至少三部分组成，每部分由一个或者多个串联的分区组成；在第一氧化区加入双氧水，纯双氧水的加入浓度和进水COD值的比为1～4:1，在第一氧化区和第三氧化区分别加入催化剂硫酸亚铁，其中第三氧化区加入过量硫酸亚铁，总加入量为重量比的硫酸亚铁质量比为总加入量的25%；氧化区总加入量为质量浓度0.5～3.0mmol/L的催化剂硫酸亚铁；氧化区使用空气或者机械搅拌20～120min；
4）将步骤3）的反应物输入曝气池5，投加碱（工业氢氧化钠或氢氧化钙）调节pH至7～7.5；曝气区5设有曝气装置，目的是将过量的硫酸亚铁氧化至硫酸铁，保证水中有机物浓度降到较低；
5）将步骤4）反应物置于混凝分离池6，混凝分离池6分割为混凝池和分离池，在混凝池加入助凝剂，与反应物中悬浮物、胶体形成体积较大的絮体；所加入助凝剂为聚丙烯酰胺高分子助凝剂。
6）将经混凝池形成的较大絮体置于分离池，采用沉淀、气浮、过滤的分离方法进行水和絮体的分离；
7）将步骤6）分离的絮体经排泥泵14排泥，分离后的出水进入回用***，即完成一个微污染有机污水深度处理循环过程。
下面通过表1将本发明方法中所用技术参数选择范围列表说明。
表2本发明所用技术措施的参数范围
上述步骤2）中，氧化池4不仅限于分割为三个，还可以分割为3-10个池体。催化剂投加罐9通过两台催化剂投加泵分别与第一氧化池和最后一级氧化池池体连通，氧化剂投加罐8通过氧化剂投加泵与第一氧化池池体连通；氧化池4的3-10个池体内分别设有调节池搅拌器，池体底部设有放空阀。
本发明的各部分工作原理见图2所示。
调节区（调节池区域）：进水一般为中性，为满足后续高级氧化所需的酸性环境，通过投加硫酸或者盐酸，将进水pH调节至2.5～3左右。
氧化区（氧化池区域）：通过投加芬顿试剂（氧化剂为双氧水，催化剂为硫酸亚铁）来对进水中的有机污染物进行氧化分解。芬顿试剂可以产生出氧化性极强的羟基自由基，能够使水中大部分的有机物完全氧化生成水和二氧化碳，小部分有机物氧化为简单易生化的小分子有机物，从而达到降低COD的目的。本发明的关键在于采用有效方法将水中残留的氧化剂（双氧水）去除，使COD值降到很低的数值范围。在氧化区最后阶段，加入碱（氢氧化钠、氢氧化钙）将pH值调至中性。
混凝分离区（混凝分离池区域）：经过氧化反应的水中含有部分小分子有机物和一些铁泥。在混凝区投加絮凝剂和助凝剂，搅拌反应后使水中形成的细小的固体，通过沉淀、过滤或气浮从水中分离。出水水质得到改善。
本发明具体操作步骤为：具体开启总进水阀1，从流量计2观察总进水流量，根据原水pH通过在线监测仪表控制酸投加泵的启停，水质达到要求的pH值后，水通过管道输送进入氧化池4。开启氧化剂投加泵和催化剂投加泵，向氧化池4投加药剂，同时开启氧化池搅拌器，促进反应进行。反应完成后，中水流入曝气池5，开启碱投加泵，将水体pH回调至中性。再流入混凝分离池6，开启助凝剂投加泵，在助凝剂的作用下，使水中细小物质絮凝为大体积可沉降的絮体。然后将水通过沉淀、过滤或者气浮进行泥、水分离。开启出水阀12和出水泵13，将出水送至使用地。若分离池内污泥达到一定量，开启排泥阀15和污泥泵14，则可实现排泥。在检修和对装置进行清理时，开启泄空阀，将池中水清空。
以上所述，仅是本发明针对本发明方法的实施例，上述实施例并非对本发明做任何限制，凡是根据本发明技术方案所给出的范围和对以上实施例所做的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (4)
1.一种微污染有机污水深度处理方法，其特征在于：该方法包括下述步骤：
1）将污水处理***产生的中水或微污染水排入调节池（3）,其中，中水或微污染水COD值在40-60mg/L；
2）向调节池（3）内加入质量比为1～6mmol/L的硫酸或者盐酸，调节pH至2.5～3；
3）将经步骤2）酸处理后的中水或微污染水输入氧化池（4），氧化池（4）由至少三部分组成，每部分由一个或者多个串联的分区组成；在第一氧化区加入纯双氧水，纯双氧水的加入浓度和酸处理后的微污染进水COD值的比为1～4:1，在第一氧化区、和最后一级氧化区分别加入催化剂硫酸亚铁，其中最后一级氧化区加入过量硫酸亚铁，总加入量为质量浓度0.5～3.0mmol/L的硫酸亚铁；氧化区使用空气或者机械搅拌20～120min；
4）将步骤3）的反应物输入曝气池（5），投加碱调节pH至7～7.5；
5）将步骤4）反应物置于混凝分离池（6），混凝分离池（6）分割为混凝池和分离池，在混凝池加入助凝剂，与反应物中悬浮物、胶体形成絮体；
6）将经混凝池形成的絮体置于分离池，采用沉淀、气浮或过滤的分离方法进行水和絮体的分离；
7）将步骤6）分离的絮体经排泥泵（14）排泥，分离后的出水进入回用***，即完成一个微污染有机污水深度处理循环过程。
2.根据权利要1所述的一种微污染有机污水深度处理方法，其特征在于：所述步骤3）中在第一氧化区和最后一级氧化区分别加入催化剂硫酸亚铁，其中在最后一级氧化区加入硫酸亚铁质量比为总加入量的25%。
3.根据权利要求1所述的一种微污染偶记污水深度处理方法，其特征在于：所述步骤4）中投加碱为工业氢氧化钠或氢氧化钙。
4.根据权利要求1所述的一种微污染有机污水深度处理方法，其特征在于：所述步骤5）在混凝池加入助凝剂为聚丙烯酰胺。
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