申请日2015.09.28
公开(公告)日2015.12.23
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明公开一种市政污水处理厂排放水由一级B到一级A的全面提标方法，包括如下步骤：(1)絮凝沉淀或气浮;(2)电解。本发明采用絮凝沉淀或气浮与电解的组合工艺，作为将市政污水处理厂排放水从一级B标准十二项指标全面提标到一级A的方法。絮凝沉淀或气浮可加快水中固体颗粒物质(SS)的相互凝聚，形成粒径和质量较大的颗粒固定物，并快速沉淀去除，同时去除磷、部分有机物和总氮;絮凝沉淀或气浮出水进入电解机，电解产生的强氧化性物质杀灭水中的微生物、细菌、藻类和浮游生物，并同时氧化分解水中的有机物，使得水中的COD、色度、氨氮等12项污染指标大幅度降低，水质指标全面达到一级A排放标准。
摘要附图
权利要求书
1.一种市政污水处理厂排放水由一级B到一级A的全面提标方法，其特征在于它是以现有污水厂的原工艺：污水调节池→粗格栅→细格栅→初沉池→生化池→二沉池→消毒池→排放为基础，在原工艺的生化池与二沉池之间增加絮凝沉淀或在原工艺的二沉池之后增加絮凝气浮工序，并将原来的消毒改为电解工艺，即增加如下步骤：
(1)絮凝：使B级达标排放水流入絮凝反应池，向絮凝反应池中加入适量絮凝剂和助凝剂进行絮凝反应，絮凝反应后进入沉淀分离步骤;
(2)沉淀分离：步骤(1)中絮凝后的污水经过布水器进入二沉池或气浮池，进行沉淀分离为清液和泥浆;
(3)电解：步骤(2)沉淀分离所得的清液泵入电解机中电解，电解出水即全面达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A的排放标准。
2.如权利要求1所述的一种市政污水处理厂排放水由一级B到一级A的全面提标方法，其特征在于：步骤(1)所述絮凝剂为铝盐、铁盐、聚铝、聚铁的一种或任意两种以上组合;所述铝盐为硫酸铝或氯化铝;所述铁盐为硫酸铁、硫酸亚铁;所述聚铝为聚合氯化铝、聚合硫酸铝或聚合硅酸铝;所述聚铁为聚合氯化铁、聚合硫酸铁或聚合硅酸铁;用量为1～15g/m3。
3.如权利要求1所述的一种市政污水处理厂排放水由一级B到一级A的全面提标方法，其特征在于：步骤(1)所述助凝剂为PAM，用量为1～3g/m3。
4.如权利要求1所述的一种市政污水处理厂排放水由一级B到一级A的全面提标方法，其特征在于：步骤(1)所述絮凝时如果污水的pH小于8时，还包括一个加入氢氧化钠或碳酸钠，调节污水的pH至8～9的步骤。
5.如权利要求1所述的一种市政污水处理厂排放水由一级B到一级A的全面提标方法，其特征在于：步骤(2)所述的沉淀分离是利用现有污水厂的二沉池进行重力沉降分离。
6.如权利要求1所述的一种市政污水处理厂排放水由一级B到一级A的全面提标方法，其特征在于：步骤(2)所述的沉淀分离是气浮分离。
7.如权利要求1所述的一种市政污水处理厂排放水由一级B到一级A的全面提标方法，其特征在于：所述电解机的工作电压为1～36V，两电极间的电压为1～3V，电流密度为5～320mA/cm2,步骤(2)中清液在电解机中的停留时间为30s～5min。
8.如权利要求7所述的一种市政污水处理厂排放水由一级B到一级A的全面提标方法，其特征在于：所述电解机设有电源和电解槽，所述电解槽内的电极为石墨、钛、铁、铝、锌、铜、铅、镍、钼、铬、合金和纳米催化惰性电极中的一种。
9.如权利要求7所述的一种市政污水处理厂排放水由一级B到一级A的全面提标方法，其特征在于：所述纳米催化惰性电极的表层涂覆有晶粒为10～35nm的贵金属氧化物惰性催化涂层，所述纳米催化惰性电极的基板为钛板或塑料板。
说明书
市政污水处理厂排放水由一级B到一级A的全面提标方法
技术领域
本发明属于环境工程的水污染治理领域，更为具体地说是指将市政污水处理厂排放水由《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标准全面提高到一级A标准的方法。
背景技术
现有的市政污水处理厂比较成熟的污水处理工艺为：污水调节池→粗格栅→细格栅→初沉池→生化池→二沉池→消毒池→排放，只能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标准出水指标，其指标如表1：
表1基本控制项目最高允许排放浓度(日均值)
序号 基本控制项目 一级B标准(mg/L) 1 COD 60 2 BOD 20 3 SS 20 4 动植物油 3 5 石油类 3 6 阴离子表面活性剂 1 7 总氮(以N计) 20 8 氨氮(以N计) 8(15) 9 总磷(以P计) 1 10 色度(稀释倍数) 30 11 pH 6-9 12 粪大肠菌群数(个/L) 104
为了改善水环境，国务院关于印发水污染防治行动计划的通知(国发〔2015〕17号)要求，“敏感区域(重点湖泊、重点水库、近岸海域汇水区域)城镇污水处理设施应于2017年底前全面达到一级A排放标准。建成区水体水质达不到地表水Ⅳ类标准的城市，新建城镇污水处理设施要执行一级A排放标准”。但是，现有市政污水处理厂的污水处理工艺的出水只能达到一级B的标准，不能一级A标准的出水水质，无法满足国发〔2015〕17号“水污染防治行动计划”的一级A标准要求,其原因是：
1、现有污水处理厂没有絮凝工艺，现有沉池工艺只能沉淀除去较大颗粒的沉淀，一些密度与水接近，粒径为1～100μm的小颗粒县浮物沉淀不彻底，不仅导致SS较高，同时导致COD、BOD、总氮、氨氮等指标都较高;
2、现有污水处理厂没有专门的除磷工艺，主要利用生化工艺的噬磷菌将污水中的磷富集到污泥中，以剩余污泥的形式去除。随着进水水质波动，除磷效果不稳定，无法满足0.5mg/L的出水指标;
3、传统的消毒方法，如氯消毒、二氧化氯消毒、紫外线消毒等的消毒效果容易受到水质影响而不达标。
授权公告号为CN103848542B的发明专利公开了一种污水处理提标改造污水深度处理工艺，该工艺在原工艺的二沉池与消毒池之间增加一段高效沉淀池和竖片纤维布滤池的组合工艺。该专利虽然可解决原工艺中除磷和除悬浮物量大难题，但不能满足一级A标准的COD、BOD、总氮、氨氮、动植油、石油类、阴离子表面活性剂、色度(稀释倍数)和粪大肠菌群数等指标。因此，现有提标方法通常是在原有一级B污水处理工艺上增加一个除磷工序、一个生化氧化除COD工序(如暴气生物滤池)或高级化学氧化(如芬顿氧化)除COD工序和深度消毒工序，不仅新增投资大，运行费用增加多，而且需占用比较大面积的场地。现有污水处理厂多数处于城市中心，缺乏扩建改造工程需要的场地，此类提标改造工艺的可行性不强。
发明内容
本发明提供一种市政污水处理厂排放水从一级B到一级A的全面提标方法，其主要目的在于克服现有的一级B标准出水的提标工艺或是需要新增大面积场地、投资及运行费用，或是只能提高某些指标，出水不能全面达到一级A的缺点。
本发明采用如下技术方案：
一种市政污水处理厂排放水由一级B到一级A的全面提标方法，它是以现有污水厂的原工艺：污水调节池→粗格栅→细格栅→初沉池→生化池→二沉池→消毒池→排放为基础，在原工艺的生化池与二沉池之间增加絮凝沉淀或在原工艺的二沉池之后增加絮凝气浮工序(主要针对二沉池池容不够的情形)，并将原来的消毒改为电解工艺，即增加如下步骤：
(1)絮凝：污水厂生化处理后污水进入絮凝反应池，向絮凝反应池中加入适量絮凝剂和助凝剂进行絮凝反应，絮凝反应后进入步骤(2)沉淀分离;
(2)沉淀分离：步骤(1)中絮凝后的污水经过布水器进入二沉池或气浮池，进行沉淀分离为清液和泥浆;
(3)电解：步骤(2)沉淀分离所得的清液泵入电解机中电解，电解出水即全面达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A的排放标准。
步骤(1)所述絮凝剂为铝盐、铁盐、聚铝、聚铁的一种或任意两种以上组合;所述铝盐为硫酸铝或氯化铝;所述铁盐为硫酸铁、硫酸亚铁;所述聚铝为聚合氯化铝、聚合硫酸铝或聚合硅酸铝;所述聚铁为聚合氯化铁、聚合硫酸铁或聚合硅酸铁;用量为1～15g/m3。
步骤(1)所述助凝剂为PAM，用量为1～3g/m3。
步骤(1)所述絮凝时如果污水处理厂污水的pH小于8时，还包括一个加入氢氧化钠或碳酸钠，调节污水的pH至8～9的步骤。
步骤(2)所述的沉淀分离是利用现有污水厂的二沉池进行重力沉降分离，不新增沉淀池。
步骤(2)所述的沉淀分离是气浮分离。
所述电解机的工作电压为1～36V，两电极间的电压为1～3V，电流密度为5～320mA/cm2,步骤(2)中清液在电解机中的停留时间为30s～5min。
所述电解机设有电源和电解槽，所述电解槽内的电极为石墨、钛、铁、铝、锌、铜、铅、镍、钼、铬、合金和纳米催化惰性电极中的一种。
所述纳米催化惰性电极的表层涂覆有晶粒为10～35nm的贵金属氧化物惰性催化涂层，所述纳米催化惰性电极的基板为钛板或塑料板。
所述絮凝与沉淀工艺组合或絮凝与气浮工艺组合可以实现以下目标：
1、絮凝剂中的铁离子或铝离子与污水中的磷酸根反应，生成磷酸铁或磷酸铝沉淀，除去污水中30～65%的磷,保证出水的磷小于0.5mg/L的出水指标。
2、通过絮凝剂和助凝剂的絮凝沉淀作用，可以使生化后一些密度与水接近，粒径在于1～100μm的小颗粒县浮物与絮凝剂和助凝剂作用形成较大颗粒沉淀，不仅使出水的SS小于10mg/L的出水指标。同时还一同除去污水中10～45%的COD、BOD、总氮、氨氮和70～85%动植物油、石油类。
电解具有如下效应并实现以下目标：
1、电击效应
在低电压，大电流作用下，电流直接击穿中水中微生物的细胞壁，导致微生物的死亡。
2、夺取电子作用
活的微生物都带有电荷，在低电压，大电流作用下，夺取中水中的微生物本身自带的电子，使微生物失去电子而死亡。
3、自由基杀灭作用
电解能产生化学活性很强的自由基：如·Cl、·H、·O、·OH等，能有效杀灭病毒、细菌及藻类的孢子起到消毒的目的。
通过以上三个效应，确保出水的微生物指标合格。
4、氧化作用
电解时产生化学活性很强的自由基：如·Cl、·H、·O、·OH等，能迅速地与污水中的有机物，如有机物、有色物质、氨氮等起电催化反应从而达到降低其COD、BOD、总氮、氨氮、动植油、石油类、阴离子表面活性剂浓度和色度的目的。
5、沉淀作用
电解过程中产生的OH可以与一些金属离子作用(如Fe3+)产生沉淀沉降下来，这些沉淀小颗粒可起助凝剂的作用，促进溶液中的悬浮物质聚集沉降。另外电解过程中，电场可以迅速破坏水体中的胶体结构，使水体脱稳，促使存在于废水中的固体悬浮物、水中杀灭的微生物、细菌、藻类和浮游生物尸体、被溶解在水中的胶体长产生絮凝沉淀，极大限度降低投加的絮凝剂的用量。
6、气浮作用
电解过程中阴极产生的新生态氢能形成大量的气泡，随着气体的上浮，会带出大量的固体悬浮物，达到固液分离的效果，从而进一步降低废水中的COD、色度、浊度等污染指数。
7、协同作用
电解除了产生自由基外还能产生显著的协同效应，如酸碱效应、多电层效应、气浮效应、诱导效应和吸附效应等因此能大大提高NCE的效率。
8、除嗅作用
电解除了产生的自由基与污水中的发嗅物质作用，能消除嗅味外，电解过程的电磁振荡能使发嗅物质的化学键发生开环断链作用，从而消除嗅味。因此，电解有难以让人致信的消除嗅味效果。
通过以上作用确保出水的COD、BOD、总氮、氨氮、动植油、石油类、阴离子表面活性剂浓度和色度指标合格。
本发明和现有技术相比，具有如下优点：
1、二沉池后的消毒改为电解可以通过调整电流、电压控制消毒、C0D、BOD、动植油、石油类、阴离子表面活性剂和色度等指标，确保处理后的排放水可以完全达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A类标准，使用机动灵活。
2、解决现有污水厂提标没有场所或场所不够的现实困境。
本发明仅针对现有污水厂处理工艺的后段工艺做少量修改，不需要改动现有厂整个工艺流程，在改造项目中只需要在生化池和二沉池之间增加一个占地很小的絮凝反应罐(池)，可以充分利用现有污水处理厂的间隙，不需要增加用地面积;同时，利用原有消毒场所，将原来的消毒设备更换为电解设备，也不需要增加用地面积，达到既消毒，同时降低COD、BOD、氨氮等。即采用：污水调节池→粗格栅→细格栅→初沉池→生化池→絮凝→二沉池→电解→排放的组合工艺作为全面提标方法。整个改造工程不改变原有生产工艺布局，不新增用地面积，既解决现有污水厂提标没有场所或场所不够的现实困境，又节省了大量投资。
3、原有设施和设备基本全部利用，不会造成原有投资浪费。
4、在原工艺和设备的基础上，仅增加絮凝、电解工艺和设备，每立方污水新增投资比其他方法节省近一半。
5、在一级B运行费用基础上，每方污水的处理费用增加不到30%，运行费用低。
