汙水處理方法及系統與流程

2023-07-26 15:41:12

本發明涉及一種汙水處理方法及系統。

背景技術：

根據工程經驗投加混凝劑能夠去除80％-95％的總磷，混凝沉澱工藝能夠將出水最終總磷濃度降至1.0mg/L，若將出水最終總磷濃度降至0.5mg/L以下，則需要增加過濾處理設施，即為混凝沉澱和過濾的組合工藝。向進水管路投加混凝劑，經混凝池、絮凝池絮凝和沉澱池沉澱後，再經過濾系統過濾，出水最終總磷濃度低於0.5mg/L，出水懸浮物濃度低於10mg/L。但以上組合工藝只能夠滿足總磷和懸浮物達標排放。

我國城鎮汙水處理廠汙染物排放標準中的一級A排放標準對汙水處理廠出水總磷和總氮排放濃度均有嚴格要求。單一功能的混凝沉澱和過濾組合工藝，並不能滿足總氮去除要求。

技術實現要素：

本發明主要解決的技術問題是提供一種汙水處理方法及系統，能夠處理總磷和總氮濃度較高的汙水，使處理後的汙水的最終總磷濃度和最終總氮濃度均下降。

為解決上述技術問題，本發明採用的一個技術方案是：提供一種汙水處理方法，所述方法包括：在進水的汙水中分別投加混凝劑和碳源，所述汙水的初始總磷濃度和初始總氮濃度均不符合達標排放的濃度；將混凝沉澱工藝和反硝化深床濾池工藝組合處理已投加所述混凝劑和碳源的汙水，使處理後的汙水的最終總磷濃度和最終總氮濃度均下降。

其中，所述混凝劑為鋁鹽混凝劑或鐵鹽混凝劑。

其中，所述碳源包括甲醇、醋酸、醋酸鈉或酒精。

其中，所述處理後的汙水的最終總磷濃度下降至0.5mg/L以下，所述處理後的汙水的最終懸浮物濃度降低至10mg/L以下。

其中，所述處理後的汙水的最終總氮濃度下降至15mg/L以下。

為解決上述技術問題，本發明採用的另一個技術方案是：提供一種汙水處理系統，所述系統包括：混凝沉澱工藝子系統，用於通過混凝沉澱工藝對投加有混凝劑的汙水進行處理，以降低所述汙水的初始總磷濃度，其中，所述汙水的初始總磷濃度和初始總氮濃度均不符合達標排放的濃度；反硝化深床濾池工藝子系統，用於通過反硝化深床濾池工藝對投加有碳源的汙水進行處理，以降低所述汙水的初始總氮濃度。

其中，所述反硝化深床濾池工藝子系統位於所述混凝沉澱工藝子系統的下遊。

其中，所述系統還包括：混凝劑投加子系統，用於在所述汙水進入所述混凝沉澱工藝子系統之前投加混凝劑；碳源投加子系統，用於在所述汙水進入所述反硝化深床濾池工藝子系統之前投加混凝劑。

其中，所述混凝劑投加子系統和所述碳源投加子系統均位於所述混凝沉澱工藝子系統的上遊，或者，所述混凝劑投加子系統位於所述混凝沉澱工藝子系統的上遊，所述碳源投加子系統位於所述混凝沉澱工藝子系統的下遊，且位於所述反硝化深床濾池工藝子系統的上遊。

其中，所述混凝劑為鋁鹽混凝劑或鐵鹽混凝劑；所述碳源包括甲醇、醋酸、醋酸鈉或酒精。

本發明的有益效果是：區別於現有技術的情況，本發明通過混凝沉澱工藝和反硝化深床濾池工藝，組合處理已投加混凝劑和碳源的汙水，使處理後的汙水的最終總磷濃度和最終總氮濃度均比處理前有所下降，通過這種方式，能夠處理總磷和總氮濃度較高的汙水，使處理後的汙水的最終總磷濃度和最終總氮濃度均下降，並能夠進一步使處理後的汙水的最終總磷濃度和最終總氮濃度達到排放標準的濃度。

附圖說明

圖1是本發明汙水處理方法一實施方式的流程圖；

圖2是本發明汙水處理系統一實施方式的結構示意圖；

圖3是本發明汙水處理系統另一實施方式的結構示意圖；

圖4是本發明汙水處理系統又一實施方式的結構示意圖；

圖5是本發明汙水處理系統又一實施方式的結構示意圖；

圖6是本發明汙水處理系統又一實施方式的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施方式對本發明進行詳細說明。

參閱圖1，圖1是本發明汙水處理方法一實施方式的流程圖，該方法包括：

步驟S101：在進水的汙水中分別投加混凝劑和碳源，汙水的初始總磷濃度和初始總氮濃度均不符合達標排放的濃度；

步驟S102：通過混凝沉澱工藝和反硝化深床濾池工藝，組合處理已投加混凝劑和碳源的汙水，使處理後的汙水的最終總磷濃度和最終總氮濃度均下降。

混凝沉澱的基本原理是：在混凝劑的作用下，使汙水中的膠體和細微懸浮物凝聚成絮凝體，然後予以分離除去的水處理法。混凝法的基本原理是在汙水中投入混凝劑，因混凝劑為電解質，在汙水裡形成膠團，與汙水中的膠體物質發生電中和，形成絨粒沉降。混凝沉澱不但可以去除汙水中粒徑為10-3～10-6mm的細小懸浮顆粒，而且還能夠去除色度、油分、微生物、氮和磷等富營養物質、重金屬以及有機物等。

汙水在未加混凝劑之前，水中的膠體和細小懸浮顆粒的本身質量很輕，受水的分子熱運動的碰撞而作無規則的布朗運動。顆粒都帶有同性電荷，它們之間的靜電斥力阻止微粒間彼此接近而聚合成較大的顆粒；其次，帶電荷的膠粒和反離子都能與周圍的水分子發生水化作用，形成一層水化殼，有阻礙各膠體的聚合。一種膠體的膠粒帶電越多，其電位就越大；擴散層中反離子越多，水化作用也越大，水化層也越厚，因此擴散層也越厚，穩定性越強。汙水中投入混凝劑後，膠體因電位降低或消除，破壞了顆粒的穩定狀態(稱脫穩)。脫穩的顆粒相互聚集為較大顆粒的過程稱為凝聚。未經脫穩的膠體也可形成大得顆粒，這種現象稱為絮凝。

反硝化深床濾池是生物過濾濾池的一種形式，即指在氣水衝洗濾池濾料表面培養生物膜，使常規工藝條件下濾池在保持傳統快濾池過濾能力的同時，藉助微生物的降解作用較好的去除水中微量有機物。

在本實施方式中，在沒有處理前，汙水的初始總磷濃度和初始總氮濃度均很高，不符合國家的達標排放標準，先加入兩個工藝處理所必須要添加的試劑：混凝劑和碳源。通過混凝沉澱工藝可以很好地去除汙水中的總磷和懸浮物，以及一小部分含氮富營養物質，但是，經混凝沉澱工藝處理後的總氮濃度依然還很高。進水中投加的碳源被吸附在濾料表面的反硝化細菌利用，將汙水中的硝基氮轉化為氮氣，完成反硝化脫氮和濾除懸浮物。將混凝沉澱工藝和反硝化深床濾池工藝進行組合，能夠對汙水進行化學除磷、反硝化脫氮和濾除懸浮物的深度處理。

本發明實施方式通過混凝沉澱工藝和反硝化深床濾池工藝，組合處理已投加混凝劑和碳源的汙水，使處理後的汙水的最終總磷濃度和最終總氮濃度均比處理前有所下降，通過這種方式，能夠處理總磷和總氮濃度較高的汙水，使處理後的汙水的最終總磷濃度和最終總氮濃度均下降，並能夠進一步使處理後的汙水的最終總磷濃度和最終總氮濃度達到排放標準的濃度。

其中，混凝劑為鋁鹽混凝劑或鐵鹽混凝劑。碳源包括甲醇、醋酸、醋酸鈉或酒精。

在一實施方式中，處理後的汙水的最終總磷濃度下降至0.5mg/L以下，處理後的汙水的最終懸浮物濃度降低至10mg/L以下。進一步，處理後的汙水的最終總氮濃度下降至15mg/L以下。

參見圖2，圖2是本發明汙水處理系統一實施方式的結構示意圖，該系統能夠執行上述方法中的步驟，相關內容的詳細說明請參見上述方法部分，在此不再贅敘。

該系統包括：混凝沉澱工藝子系統101和反硝化深床濾池工藝子系統102。

混凝沉澱工藝子系統101用於通過混凝沉澱工藝對投加有混凝劑的汙水進行處理，以降低汙水的初始總磷濃度，其中，汙水的初始總磷濃度和初始總氮濃度均不符合達標排放的濃度；

反硝化深床濾池工藝子系統102用於通過反硝化深床濾池工藝對投加有碳源的汙水進行處理，以降低汙水的初始總氮濃度。

本發明實施方式通過混凝沉澱工藝和反硝化深床濾池工藝，組合處理已投加混凝劑和碳源的汙水，使處理後的汙水的最終總磷濃度和最終總氮濃度均比處理前有所下降，通過這種方式，能夠處理總磷和總氮濃度較高的汙水，使處理後的汙水的最終總磷濃度和最終總氮濃度均下降，並能夠進一步使處理後的汙水的最終總磷濃度和最終總氮濃度達到排放標準的濃度。

其中，反硝化深床濾池工藝子系統102位於混凝沉澱工藝子系統101的下遊。也就是說，汙水先在混凝沉澱工藝子系統101進行處理，然後在反硝化深床濾池工藝子系統102進行處理，通過這種方式，能夠先將汙水中的絕大部分的總磷物質和總懸浮物物質去除，防止這些物質有礙後續總氮物質的處理效果。

進一步，參見圖3和圖4，該系統還包括：混凝劑投加子系統103和碳源投加子系統104。

混凝劑投加子系統103用於在汙水進入混凝沉澱工藝子系統之前投加混凝劑；

碳源投加子系統104用於在汙水進入反硝化深床濾池工藝子系統之前投加混凝劑。

參見圖3，混凝劑投加子系統103和碳源投加子系統104均位於混凝沉澱工藝子系統101的上遊，參見圖4，或者，混凝劑投加子系統103位於混凝沉澱工藝子系統101的上遊，碳源投加子系統104位於混凝沉澱工藝子系統101的下遊，且位於反硝化深床濾池工藝子系統102的上遊。

對於大型汙水處理廠來說，混凝劑投加子系統103和碳源投加子系統104採用複合環路自動控制手段精確投加混凝劑和碳源；對於小型汙水處理廠來說，混凝劑和碳源可根據經驗手動投加，也就是說，可以不必專門配置混凝劑投加子系統103和碳源投加子系統104。

其中，混凝劑為鋁鹽混凝劑或鐵鹽混凝劑；碳源包括甲醇、醋酸、醋酸鈉或酒精。

參見圖5和圖6，在一具體實施方式中，汙水處理系統包括：混凝沉澱工藝子系統1、反硝化深床濾池工藝子系統2、混凝劑投加子系統3以及碳源投加子系統4，其中，混凝劑投加子系統1具體包括混凝池11、絮凝池12以及沉澱池13。在圖5中，混凝劑投加子系統3以及碳源投加子系統4均在混凝沉澱工藝子系統1的上遊，在圖6中，混凝劑投加子系統3在混凝沉澱工藝子系統1的上遊，碳源投加子系統4在混凝沉澱工藝子系統1的下遊、反硝化深床濾池工藝子系統2的上遊，為了使碳源混合均勻，在碳源投加子系統4的下遊設置有混合池5。

該系統結合混凝沉澱和反硝化深床濾池的技術特點，如圖5，混凝劑投加子系統3和碳源投加子系統4向混凝沉澱工藝子系統1進水管路中同時投加混凝劑和碳源，或如圖5，混凝劑投加子系統3向混凝沉澱工藝子系統1進水管路中投加混凝劑，再在反硝化深床濾池工藝子系統2之前設置混合池5，碳源投加子系統4向該混合池5中投加碳源。

投加的鋁鹽或鐵鹽等混凝劑將溶解性總磷轉化為含磷顆粒，與進水中懸浮物結合在一起，並在絮凝作用下形成粒徑更大的絮體，經過沉澱池13沉澱和反硝化深床濾池工藝子系統2的反硝化深床濾池過濾，組合工藝出水最終懸浮物濃度降低至10mg/L以下，最終總磷排放濃度降至0.5mg/L以下。混凝沉澱工藝子系統1進水管路或反硝化深床濾池工藝子系統2前端混合池5中投加碳源，如甲醇、醋酸、醋酸鈉和酒精等，吸附在反硝化深床濾池濾料表面的反硝化細菌利用碳源作為電子供體和汙水中的硝基氮作為電子受體，反硝化作用將硝基氮轉化為無害難溶於水的氮氣，並通過氣體釋放技術水反衝將氮氣排出。

混凝沉澱工藝子系統1沉澱的淤泥和反硝化深床濾池工藝子系統2反衝廢水進入廢水池混合後被泵送至汙水處理廠前端工藝處理。

上述系統具有如下優點：

第一、混凝沉澱和反硝化深床濾池組合工藝能夠將出水最終總磷降至0.5mg/L以下。

第二、能夠同時具備化學除磷、反硝化脫氮和濾除懸浮物三大功能。

第三、組合工藝投加混凝劑後經沉澱和過濾處理後，出水懸浮物濃度更低、水質更好。

第四、組合工藝能夠處理總磷和總氮濃度較高的汙水。

以上所述僅為本發明的實施方式，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。