申请日2005.08.16
公开(公告)日2007.02.21
IPC分类号C02F1/52; C02F1/461
摘要
本发明涉及城市污水的一级强化处理工艺技术领域。本发明所述的曝气催化铁内电解法污水强化一级处理方法，其步骤包括：a.废水经格栅、沉砂预处理后进入曝气催化铁内电解池，通过曝气量的控制使池内的溶解氧浓度在0.1～8mg/L，池内放置铁铜混合填料，铜和铁的比例为WCu/WFe=0～0.5，当WCu/WFe=0时，要求铁的含碳量大于0.15%;b.将曝气催化铁内电解池的出水进行泥水分离，沉淀出水排放。该方法所需要的反应池体积小，基建费用低，能耗低，处理过程时间短，也不再需要另外投加药剂，运行费用也很低。对于低浓度城市污水(进水BOD≤80mg/L)，经过本发明处理后出水的上述指标均能达到或优于国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》的二级标准的要求。
权利要求书
1、一种曝气催化铁内电解污水强化一级处理方法，其步骤包括：
a、废水经预处理后进入曝气催化铁内电解池，通过曝气量的控制使池内的溶解氧浓度在 0.1～8mg/L，池内放置铁铜混合填料，铜和铁的质量比为WCu/WFe=0～0.5，当 WCu/WFe=0时，要求铁的含碳量大于0.15%;
b、将曝气催化铁内电解池的出水进行泥水分离，沉淀出水排放。
2、如权利要求1所述的曝气催化铁内电解污水强化一级处理方法，其特征在于，步骤a的废 水在曝气催化铁内电解池内的水力停留时间为5～180min。
3、如权利要求1或2所述的曝气催化铁内电解污水强化一级处理方法，其特征在于，步骤a 设置内循环，内循环回流比为0∶1～8∶1。
4、如权利要求1或2所述的曝气催化铁内电解污水强化一级处理方法，其特征在于，在铁铜 混合填料中加入含量为铁铜总重量为0%～20%的沸石。
5、如权利要求4所述的曝气催化铁内电解污水强化一级处理方法，其特征在于，所说的沸石 为阳离子表面活性剂改性的沸石。
6、如权利要求1或2所述的曝气催化铁内电解污水强化一级处理方法，其特征在于，曝气催 化铁内电解池内铁铜混合填料的孔隙率为10～80%。
7、如权利要求1或2所述的曝气催化铁内电解污水强化一级处理方法，其特征在于，步骤a 所说的预处理是指经过格栅、沉砂预处理。
8、如权利要求1或2所述的曝气催化铁内电解污水强化一级处理方法，其特征在于，步骤b 的沉淀时间为1.5～3小时。
说明书
曝气催化铁内电解污水强化一级处理方法
技术领域
本发明涉及城市污水的一级强化处理工艺技术领域。
背景技术
在城市污水处理中，以沉淀为主的一级处理对有机物的去除率较低，悬浮固体去除率一 般为40%～60%，BOD5去除率仅为20%～30%，COD去除率为50%左右。仅采用一级处理， 难以有效控制水污染。强化一级处理可通过较少的投入较大地提高有机物和其它污染物的去 除率，因此，强化一级处理技术已逐渐引起国内外水处理工程界的重视，成为新的研究热点。 城市污水强化一级处理的适用情况主要有：(1)对于低浓度的城市污水经过强化一级处理直 接达标排放。我国许多中小城镇的污水处理采用此种方式，可以较少的投资削减较大量的污 染负荷。(2)近期内先建一级半处理厂，经过强化一级处理取得较好的投资环境效益，待有 条件时再建完整的二级处理工艺。(3)对于以二级生物处理为主的城市污水处理厂，通过强 化一级处理，去除难于用生化处理去除的有机物、重金属和无机盐，同时减轻二级处理的负 荷，降低能耗。
目前研究较多的强化一级处理技术主要有水解工艺、预曝气工艺、生物絮凝吸附工艺、 化学絮凝工艺等：
1、水解强化一级处理工艺就是采用水解池代替初沉池，水解池中将厌氧发酵过程控制在 水解与产酸阶段;在水解产酸菌的作用下，污水中的非溶解性有机物被水解为溶解性有机物， 大分子物质被降解为小分子物质。因此，经过水解工艺后，污水的可生化性得到较大提高。 若仅采用水解池进行污水一级处理，其出水水质难以达到二级排放标准，须后续二级处理才 能使出水水质达到二级或一级排放标准，而且，水解工艺所需的停留时间较长，影响因素较 多，一般只有在进水有机物浓度较高且可生化性不好时使用。
2、预曝气强化一级处理工艺是在传统一级处理基础上的改进。在污水进入沉淀池前进行 预曝气，改善悬浮物的沉淀性能，促使悬浮物互相碰撞絮凝，使比重接近于1的微小颗粒， 经絮凝后在沉淀池内被去除。预曝气构筑物可与曝气沉砂池合二为一，也可在沉淀池前专设 预曝气池，曝气时间取20～30min。预曝气强化一级处理工艺又分自然预曝气和生物絮凝预曝 气，前者仅曝气，后者则需在预曝气池中投加剩余活性污泥。与常规一级处理相比，自然预 曝气对SS和BOD5的去除率仅提高5%左右，强化效果不太明显。生物絮凝预曝气对SS去除率 较高，但由于回流剩余污泥加大了进入初沉池的SS浓度，使其出水值与常规一级处理相比相 差不大;生物絮凝预曝气对SS和BOD5去除率较自然预曝气可提高15%左右，效果明显。但该 工艺仅适用于处理规模较大，可设置曝气沉砂池，且剩余污泥量足以连续排放的污水处理厂。 进行预曝气强化后，其一级处理出水很难达到二级排放标准，要使处理出水达标，必须设后 续生物处理设施。
3、生物絮凝强化一级处理工艺主要是利用活性污泥的絮凝吸附作用，来提高沉淀池对污 水中非溶解性有机污染物的去除率，其实质就是生物吸附再生法，只不过各池的水力停留时 间稍短，属高负荷吸附再生法。当进水中有机污染负荷不高时(BOD5≤80mg/L)，采用该工艺替 代初沉池，不必投加任何药剂，即可使出水达到二级排放标准。但工艺中仍然需要曝气设备 与污泥回沉设备，致使能耗较高，且其剩余污泥量较大;另外，当远期污水中有机物浓度有 所提高时，为使出厂水质达标，仍需后续生物处理工艺。使整个污水处理厂工艺成为AB工艺。 由于该工艺在初沉池基础上增设的构筑物及设备较多，因此，不适宜常规一级或二级污水厂 的一级强化改造，仅适用于新建的污水厂。
4、化学絮凝强化处理工艺的原理与给水中的混凝沉淀原理相同，通过投加絮凝剂，使微 小的悬浮固体、胶体颗粒脱稳，聚集形成较大的颗粒，从而提高沉淀效率。与常规一级处理 相比，化学絮凝强化一级处理能够大幅度提高有机污染物的去除效率，强化效果明显，对总 磷的去除效果较好，设施简单;但存在产泥量较大、对污染物质去除率不平衡、药剂投加量 大使成本增加等缺点。
同济大学城市污染控制国家工程研究中心曾针对难降解工业废水开发出“催化铁内电解 处理难降解废水的方法”(专利号为：CN_1382649A)。主要是对生物污水处理方法进行预处 理。该方法是在内电解法的基础上发展起来的，铁作为原电池的阳极，铜代替碳成为原电池 的阴极，同时加入一定量的阳离子表面活性剂改性的沸石，该方法为了充分利用铁的还原作 用，是在不曝气的情况下进行的，避免铁被分子氧氧化。实际上，该方法中对废水的处理效 果除了还原反应和内电解反应外，还有亚铁离子和铁离子的混凝作用和沉淀作用，可使更多 的污染物得到去除，但是，这一方面的作用在不曝气的情况下是得不到强化和充分利用的。
发明内容
本发明的目的就是提供一种成本低、且适应性广泛的城市污水强化一级处理方法。
为实现该目的，本发明充分利用新生态的亚铁和铁离子的混凝作用来进行城市污水的强 化一级处理。具体方法原理是：在曝气池中放入铁铜混合填料，以铁作为原电池的阳极，铜 和铁中所含的碳均可作为原电池的阴极构成铁内电解池，曝气作用加速了铁的溶出，使更多 新生态的亚铁和铁离子产生，这些铁离子水解生成的氢氧化铁胶体是很好的絮凝剂，比一般 药剂水解得到的Fe(OH)3具有更强的吸附能力，胶团结构可表示为：{m[Fe(OH)3]·nFeO+·(n-x)C-}x+·xC- ，其中C为溶液中的阴离子。废水溶液中氢氧化铁胶体带正电荷，它能与带相反 电荷的一些物质，及溶液中的电解质发生沉聚作用。因此，废水中的悬浮物、胶体颗粒以及 部分高分子化合物和一些无机物均可通过该絮凝作用而除去。
本发明所述的曝气催化铁内电解法污水强化一级处理方法，其步骤包括：
a、废水经预处理后进入曝气催化铁内电解池，通过曝气量的控制使池内的溶解氧浓 度在0.1～8mg/L，池内放置铁铜混合填料，铜和铁的比例为WCu/WFe=0～0.5， 当WCu/WFe=0时，铁的含碳量须大于0.15%;
b、将曝气催化铁内电解池的出水进行泥水分离，沉淀出水排放。
本发明所述的曝气催化铁内电解法污水强化一级处理方法，其中步骤a的废水在池内的 水力停留时间一般为5～180分钟。池内放置的铁铜混合填料的孔隙率为10～80%。废水的 预处理是指经过格栅、沉砂预处理。
根据废水的不同情况，还可在铁铜混合填料中加入阳离子表面活性剂改性的沸石，其含 量为铁铜总重量的0%～20%。阳离子改性沸石的作用主要是辅助离子交换作用，同时对氨 氮有一定去除效果。水质和停留时间决定其比例，加量过大可能引起堵塞。
根据废水的不同情况和处理要求，可设置内循环，内循环回流比为0∶1～8∶1。内循环 回流比取得越大，动力消耗将越大。内循环的作用主要是使废水获得充分的反应时间，反应 时间的长短与废水水质直接相关。通常情况，进水浓度不是很高，水力停留时间也不是太短 的情况下，可不必内循环或取较小的内循环回流比;当污水水量小，反应池占地面积小，水 力停留时间很短时，可采用较大的内循环回流比。
本发明所述的曝气催化铁内电解法污水强化一级处理方法，其中步骤b的沉淀时间为 1.5～3小时，沉淀污泥可一天或数天排放一次。
本发明的有益效果：本发明所述的曝气催化铁内电解法污水强化一级处理方法，所需要 的反应池体积小，基建费用低，能耗低，处理过程时间短，也不再需要另外投加药剂，运行 费用也很低。并且经本发明所述的曝气催化铁内电解法污水强化一级处理方法处理后，城市 污水的SS、CODCr、BOD5、TP-P等的去除率分别达到80%，60%，60%，85%以上，对于 低浓度城市污水(进水BOD≤80mg/L)，经过本发明处理后出水的上述指标均能达到或优于 国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(BB18918-2002)的二级标准的要求。
具体实施方式
实施例1：用本发明的方法处理某小区生活污水。
该生活污水的CODCr、BOD5、SS、TP-P分别为400～700mg/L、200～300mg/L、100～ 500mg/L、10～30mg/L，pH为7.5～8.5。采用本发明所述的曝气催化铁内电解法污水强化 一级处理方法对之进行处理，具体流程如下：
1.污水经格栅预处理进入曝气催化铁内电解池，池内溶解氧控制在4～8mg/L，水力 停留时间180min，内循环回流比0∶1，铜和铁按WCu/WFe=0.1的比例充分混合， 未添加改性沸石，填料孔隙率为10%。
2.从曝气催化铁内电解池出来的废水进入沉淀池进行固液分离，沉淀时间为1.5小 时，污泥两天排放一次。
经以上处理，出水水质和去除率见下表1。因进水有机物浓度较高，出水虽未能达到二 级排放标准，但各指标的去除率均不低于普通化学絮凝强化一级处理的去除率，尤其是除磷 效果很好。