申请日2012.11.01
公开(公告)日2014.05.14
IPC分类号C02F9/04
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。
权利要求书
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：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。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：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。
3.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。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)混凝沉淀处理中废水在混凝沉淀池内的水力停留时间为10～30min。
5.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。
6.按照权利要求5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。
7.按照权利要求5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。
8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(3)氧化处理采用的吸附剂为陶粒、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%。
9.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。
10.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：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。
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
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
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。
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。
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
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。
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：
(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CO32-，与Ca2+、Mg2+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。
(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。
(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。
(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。
(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。
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。
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。