一種城市生活汙水回收再利用的方法

2023-05-07 19:20:36 1

專利名稱：一種城市生活汙水回收再利用的方法
技術領域：
本發明屬於汙水的汙染控制和再生利用領域，特別是涉及一種城市生活汙水的汙染控制和循環再生利用的方法。
背景技術：
目前，汙染水體治理技術按照治理手段劃分可分為化學處理、物理處理和生物處理方法。化學法需大量投加化學藥劑，其運行費用較高，常用於特定行業的汙水處理；生活汙水處理廠大部分採用生物法，生物方法主要指的是活性汙泥法，主要包括(I)傳統活性汙泥工藝和其改進型Α/0、Α2/0工藝，A/Ο處理效果穩定，能實現脫氮和除磷的目標;A2/0在通過設置厭氧區、缺氧區和好氧區，達到同步脫氮除磷的效果，通過良好運行，能取得穩定的出水水質；(2)AB法工藝將曝氣池分為高低負荷兩段，各有獨立的沉澱和汙泥回流系統。高負荷A段以生物絮凝吸附為主，B段與常規活性汙泥法相似，負荷較低，泥齡較長，AB法A段效率很高，去除BOD達50%以上，並有較強的緩衝能力。B段處理穩定性較好；(3) SBR工藝是序批式活性汙泥法的簡稱，一般有五個步驟，分別是進水、曝氣、沉澱、排水、閒置。該工藝優點是節省佔地，減少汙泥回流量，有節能效果；靜止沉澱可以獲得較高的沉澱效率和較好的水質。另外，有SBR的改進工藝，CASS工藝、MSBR工藝、ICEAS工藝等；(4)氧化溝是一種改良的活性汙泥法，曝氣池成封閉的溝渠形，其流態是一種首尾相接的循環流，延時曝氣使得汙水和汙泥同時得到淨化。氧化溝處理設施簡單，沒有初沉池和汙泥消化池，具有脫氮功能；運行簡便且處理效果穩定。以上為城市生活汙水處理廠的幾種常用處理工藝。可以看到，大部分工藝屬於二級處理，處理效果一般能達到《城鎮汙水處理廠汙染物排放標準》GB 18918— 2002。然而對於大中型城市來說，即使按照最嚴格的一級A標準進行排放，由於城市人口眾多，排汙量大，其對環境的汙染負荷十分巨大。排汙受納水體很有可能無法對所有汙染物進行自淨，從而造成受納水體水質惡化。將會大大增加水體治理成本。

發明內容
針對上述城市生活汙水處理中存在的問題，本發明旨在提供一種城市生活汙水回收再利用方法，該方法是一種高效循環利用水資源，減少環境負荷，並間接使受納水體水質提高的技術方法。該方法在原有汙水處理廠的工藝基礎上，對其進行分級技改，使出水水質符合不同回用水水質標準，回用水回用途徑包括:生活飲用水、河湖景觀用水、工業冷卻用水、城市綠化用建築衝廁用水、道路澆灑劑降塵用水、農業灌溉用水和地下水回灌等多種用途。

本發明方法具體操作如下:
(1)常溫下，將汙水處理廠二級出水(出水水質滿足《城鎮汙水處理廠汙染物排放標準》GB 18918-2002 一級標準)輸入澄清池中，加入混凝劑，澄清池水力停留時間為3(T60min，其中混凝劑是投加量為l(T20mg/L的聚合氯化鋁、投加量為2(T30 mg/L的硫酸鋁、投加量為1(T20 mg/L的聚合硫酸鐵中的一種。(2)澄清池出水經過增壓泵加壓進入超濾預處理系統，依次經過盤濾器、超濾器、碳濾器、軟化器、精濾器進行處理，增壓泵加壓後水進入超濾預處理系統的壓力為超濾膜工作壓力0.05 0.20 MPa;其中盤式過濾器為超濾預處理系統的前段處理部分，根據處理水質水量要求合理選擇相應精度過濾單元(5Mm、10Mm、20Mm、50Mm、lOOMm、130Mm、200Mm)以及過濾單元個數；超濾器中使用的常規超濾膜參數為:產水通量6(T145L/ Cm2.h);膜面積20 60m2 ;pH值範圍2.0 13.0 ;耐最大氯濃度I X 10_6mg/L.h ;最高溫度40°C ;工作壓力0.05、.20MPa ;超濾器中的超濾膜需進行反洗，水反洗時間3(T60S，然後加藥反洗，反洗時間I lOmin，反洗頻率I 2次/天；加藥反洗藥劑為20(T500mg/L的Na0H，0.1% 0.5%的HCl，5(Tl00mg/L的NaClO (以Cl2計)的一種；盤濾器、超濾器、碳濾器、軟化器或精濾器根據需要可以配置一個以上。(3)超濾預處理系統出水進入緩衝池，以保證反滲透系統進水穩定，並投加反滲透專用阻垢劑，投加量f3mg/L，其中經過超濾預處理的出水汙泥密度指數:SDI < Γ3 ；
(4)緩衝池出水經過高壓泵加壓進入反滲透系統，根據不同出水水質要求，設計為一級或者二級反滲透裝置，一級反滲透產水達到景觀環境用水的再生水水質控制指標，二級反滲透產水達到生活飲用水水質衛生規範。反滲透裝置中膜元件排列方式為一級二段式，1:1或1:2排列，其中高壓泵加壓後水進入反滲透系統的壓力為膜的工作壓力0.Ο.8 MPa ；
反滲透系統常用膜為市購聚醯胺卷式複合膜，其參數:膜通量15 50L/(m2.h)，膜面積3(T40m2 ;脫鹽率98 99.7% ;透水量25 50m3/d ;工作壓力0.4^0.8 MPa ;反滲透回收率為60 80%，反滲透出水進入消毒單元；
(5)反滲透出水消毒方式選擇紫外消毒法，出水即為回用水。本發明中根據出水回用用途的區別，設計組合處理工藝。中間處理為反滲透工藝(包括一級反滲透和二級反滲 透)，分別對應自來水給水回用和常規再生水回用。預處理及後處理採用相同工藝，分別為超濾工藝和消毒。本發明中通過投放混凝劑強化超濾工藝的截留效果，混凝劑可選擇投加量為l(T20mg/L的聚合氯化鋁、投加量為2(T30 mg/L的硫酸鋁、投加量為1(T20 mg/L的聚合硫酸鐵中的一種。本發明中預處理採用超濾預處理系統，目的在於去除懸浮固體和膠體，降低濁度；控制微生物生長；抑制與控制微溶鹽的沉積；有機物的去除等。如圖2所示，隨水流方向依次為盤濾器、超濾器、碳濾器、軟化器、精濾器。該預處理系統中，碳濾器、軟化器的功能是去除游離氯、小粒徑有機物與原水硬度，而精濾器的功能僅在於截留軟化器等前級可能的洩漏濾料。本發明中超濾器，採用分置構內壓式有機中空超濾膜工藝，其膜絲內徑一般0.6 1.2 _，外徑一般為l.(Tl.6mm。水處理領域使用的膜組件結構形式為軸向產水結構，可直立式或者平臥式安裝，並採用多支膜組件的簡單並聯結構。超濾膜的實際流程為單只膜長，一般在1.5m以內。本發明中，預處理出水進入反滲透裝置前，需將水中所含氧化性物質完全還原，防止膜元件氧化。在超濾預處理系統處理出水進入反滲透裝置前需投加反滲透專用阻垢劑，投加量f3mg/L。以防止水中的難溶鹽、金屬氧化物、活性矽等因其濃度大於其溶解度而結晶析出，阻塞反滲透膜的產水通道，使產水量及脫鹽率下降；反滲透專用阻垢劑為美國納爾科PC-191T阻垢劑、海德能HY-520阻垢劑、通用貝迪MDC220阻垢劑中的一種。本發明中反滲透膜的膜元件排列方式為一級二段式，2:1排列；或一級二段式，1:1排列。二級反滲透的產品水質可達飲用水水質衛生規範，詳細指標如表I所示。表1:二級反滲透系·統設計出水水質
權利要求
1.一種城市生活汙水回收再利用方法，其特徵在於按如下步驟進行: (1)常溫下，將汙水處理廠二級出水輸入澄清池中，加入混凝劑，澄清池水力停留時間為3(T60min，其中混凝劑是投加量為l(T20mg/L的聚合氯化鋁、投加量為20 30 mg/L的硫酸鋁、投加量為1(T20 mg/L的聚合硫酸鐵中的一種； (2)澄清池出水經過加壓進入超濾預處理系統，依次經過盤濾器、超濾器、碳濾器、軟化器、精濾器進行處理，其中加壓後水進入超濾預處理系統的壓力為超濾膜工作壓力0.05 0.20 MPa ； (3)超濾預處理系統出水進入緩衝池，並投加阻垢劑，投加量f3mg/L，其中經過超濾預處理的出水汙泥密度指數為SDI < Γ3 ； (4)緩衝池出水經過加壓進入反滲透系統，根據不同出水水質要求，可選擇採用一級或二級反滲透裝置，反滲透裝置中膜元件排列方式為一級二段式1:1排列或一級二段式1:2排列，其中高壓泵加壓後水進入反滲透系統的壓力為膜的工作壓力0.Γ0.8 MPa ； (5)反滲透出水進入消毒單元，採用紫外消毒法，出水即為回用水。
2.根據權利要求1所述城市生活汙水回收再利用方法，其特徵在於:盤濾器為超濾預處理系統的前段處理部分，根據處理水質水量要求合理選擇精度為5μ、10μ、20μ、50μ、100μ、130μ或200μ規格的過濾單元。
3.根據權利要求1所述城市生活汙水回收再利用方法，其特徵在於:超濾器中的超濾膜需進行反洗，水反洗時間3(T60s，然後再加藥反洗，加藥反洗時間flOmin，頻率Γ2次/天。
4.根據權利要求3所述城市生活汙水回收再利用方法，其特徵在於:加藥反洗藥劑為200 500mg/L 的 NaOH, 0.1% 0.5% 的 HCl，50 100mg/L 的 NaClO 中的一種。
5.根據權利要求1所述城市生活汙水回收再利用方法，其特徵在於:超濾器中使用的超濾膜的使用參數為產水通量6(Tl45L/ (m2*h)，膜面積2(T60m2，pH值範圍2.(Tl3.0，耐最大氯濃度I X 10_6mg/L.h，最高溫度40°C，工作壓力0.05 0.20MPa。
6.根據權利要求1所述城市生活汙水回收再利用方法，其特徵在於:反滲透系統中使用的膜為聚醯胺卷式複合膜，其參數為膜通量15 50L/(m2.h)，膜面積3(T40m2，脫鹽率98 99.7%，透水量25 50m3/d，工作壓力0.4 0.8 MPa。
7.根據權利要求1所述城市生活汙水回收再利用方法，其特徵在於:反滲透專用阻垢劑為美國納爾科PC-191T阻垢劑、海德能HY-520阻垢劑、通用貝迪MDC220阻垢劑中的一種，投加量為f3mg/L。
全文摘要
本發明公開了一種城市生活汙水回收再利用方法，即將生活汙水處理廠由單純的汙水處理廠改進為汙水處理與給水一體化；該方法對生活汙水處理廠進行技術改進，保證其出水符合相應回用水質標準；即，生活飲用水衛生標準，或者自來水給水廠進水要求，其它再生水回用水質標準；城市生活汙水回用措施引起的財務負擔由用水主體承擔，通過將水汙染治理的責任主體與排汙主體的有機耦合，實現水資源的有效循環利用，促進原排汙受納水體的水質恢復，最終使得水資源環境得到有效的改善與恢復。
文檔編號C02F9/08GK103073135SQ20131002632
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月24日 優先權日2013年1月24日
發明者瞿廣飛, 吳淼淼, 寧平, 趙健蓉 申請人:昆明理工大學