申请日2018.03.20
公开(公告)日2018.08.21
IPC分类号C02F9/06
摘要
本发明公开了一种城市污水处理厂二级出水再生处理系统及其二级出水再生处理方法;包括设备本体，设备本体包括主反应区，主反应区内设有电极板，电极板包括阴极板和可溶性阳极板，阴极板和可溶性阳极板与电源连接;主反应区两侧设有出水区，主反应区与出水区之间设有隔板并通过上部连通;主反应区和出水区上部设有浮渣区;主反应区下部设有臭氧曝气头，臭氧曝气头与臭氧输送管连通;进水管输出端与设备本体的进水口连通，并伸入主反应区;出水管与出水区底部出水口连通;排渣管与浮渣区的出渣口连通。本发明利用臭氧氧化与混凝的协同效应及臭氧气浮等工艺对二级出水进行再生处理，能有效去除水中的有机物、胶体物质、悬浮物质及其他臭味物质等。
权利要求书
1.一种城市污水处理厂二级出水再生处理系统，其特征在于，该系统包括：
设备本体，所述设备本体包括主反应区，所述主反应区内设置有电极板，所述电极板包括阴极板和可溶性阳极板，所述阴极板和可溶性阳极板与电源连接;所述主反应区两侧设置有出水区，所述主反应区与所述出水区之间设置有隔板并通过上部连通;所述主反应区和出水区的上部设置有浮渣区;所述主反应区的下部设置有臭氧曝气头，所述臭氧曝气头与臭氧输送管连通;
进水管，所述进水管的输出端与所述设备本体的进水口连通，并伸入主反应区;
出水管，所述出水管与所述出水区的底部出水口连通;
排渣管，所述排渣管与所述浮渣区的出渣口连通。
2.根据权利要求1所述的城市污水处理厂二级出水再生处理系统，其中，所述阴极板和可溶性阳极板均为多个，多个所述阴极板和可溶性阳极板间隔设置。
3.根据权利要求1所述的城市污水处理厂二级出水再生处理系统，其中，所述阴极板和可溶性阳极板均为铝电极板。
4.根据权利要求1所述的城市污水 处理厂二级出水再生处理系统，其中，所述主反应区的底部设置有配水器，所述配水器与所述进水管连通。
5.根据权利要求1所述的城市污水处理厂二级出水再生处理系统，其中，所述电源为周期换向脉冲电源。
6.根据权利要求1所述的城市污水处理厂二级出水再生处理系统，其中，所述臭氧曝气头为多个。
7.根据权利要求1所述的城市污水处理厂二级出水再生处理系统，其中，所述臭氧输送管与外部专设的臭氧发生器连通。
8.利用权利要求1-7中任意一项所述的城市污水处理厂二级出水再生处理系统的二级出水再生处理方法，其特征在于，该方法包括：
原水在主反应区进行混凝和臭氧氧化协同处理，以及臭氧气浮除渣，得到初级水;
所述初级水在出水区利用剩余臭氧进行消毒处理，得到再生处理后的水。
9.根据权利要求8所述的二级出水再生处理方法，其中，所述主反应区内，电流密度为10-40mA/cm2;阴极板与阳极板间的极板间距为15-40mm，极板间的水流速度控制在10-30m/h;臭氧投加量为4-20mg/L。
10.根据权利要求8所述的二级出水再生处理方法，其中，所述原水在主反应区的停留时间为30-50min;所述出水区内水力停留时间15-30min。
说明书
城市污水处理厂二级出水再生处理系统及其二级出水再生处理方法
技术领域
本发明属于污水处理领域，更具体地，涉及一种城市污水处理厂二级出水再生处理系统及其二级出水再生处理方法。
背景技术
城市污水处理厂二级出水具有水质水量稳定、集中、供给可靠等特点。若将这些处理后的二级出水经过再生处理后回用，可以填补城市缺水的巨大缺口，缓解国家水资源紧缺问题，同时减少污水排放量，实现经济效益与环境效益的统一。
城市污水再生处理的常规方法有活性炭吸附法、混凝沉淀过滤法、膜分离法等。就能源消耗、运行成本等方面来分析，每种方法都有原理上的局限性和工艺上的不足。
比如对于活性炭吸附法而言，多数吸附能力未被充分利用，而且工艺产生的污泥处理困难。其中粉末活性炭对污水水质变动的适应性差，而且活性炭工艺作业环境恶劣，对操作工人的健康造成巨大的安全隐患。
混凝沉淀过滤法的目的是去除悬浮物、大分子污染物，水中的致病细菌。但是，随着工业化的推进和生活水平的改善，污水日益呈现出污染物种类繁多的特点，该法对污水污染物的多样化和微量的有机污染物(内分泌干扰物、药品、个人护理用品等)几乎没有处理效果。加之我国对用水水质要求提高，所以常规再生处理工艺无法满足人们的用水需求。在强化混凝中由于缺乏强氧化剂，难以去除水中的真实色度并且对水中的溶解性有机物去除效果较差，另外强化混凝动力消耗大、建设费用高。
膜分离技术是以高分子分离膜为代表的一种新型流体分离单元操作技术。膜分离技术具有流程简单、出水水质稳定、无处理副产物、出水分离方便。虽然膜分离法处理出水水质好，但是膜工艺造价高，使该工艺反应器的基建投资普遍高于其他污水处理工艺，而且含有大量杂质的污水使膜污染加快，处理成本增高。
上述常规的再生处理工艺，普遍存在能源消耗巨大，运行成本高、不具有普遍适用性的缺点，正是这样的局限性，使得大部分工艺无法全面推广和大规模应用。因此，需要更为可靠、能源消耗小、运行简单、建设成本低、适用于大部分污水水质的处理工艺。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种城市污水处理厂二级出水再生处理系统及其污水再生处理方法，使得处理后的出水能满足《城市污水再生利用城市杂用水质》(GB/T18920—2002)标准要求，可用于厕所便器冲洗，道路清扫，消防，城市绿化，建筑施工杂用水等。
为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种城市污水处理厂二级出水再生处理系统，该系统包括：
设备本体，所述设备本体包括主反应区，所述主反应区内设置有电极板，所述电极板包括阴极板和可溶性阳极板，所述阴极板和可溶性阳极板与电源连接;所述主反应区两侧设置有出水区，所述主反应区与所述出水区之间设置有隔板并通过上部连通;所述主反应区和出水区的上部设置有浮渣区;所述主反应区的下部设置有臭氧曝气头，所述臭氧曝气头与臭氧输送管连通;
进水管，所述进水管的输出端与所述设备本体的进水口连通，并伸入主反应区;
出水管，所述出水管与所述出水区的底部出水口连通;
排渣管，所述排渣管与所述浮渣区的出渣口连通。
本发明的第二方面提供一种利用上述城市污水处理厂二级出水再生处理系统的二级出水再生处理方法，该方法包括：
原水在主反应区进行混凝和臭氧氧化协同处理，以及臭氧气浮除渣，得到初级水;
所述初级水在出水区利用剩余臭氧进行消毒处理，得到再生处理后的水。
本发明的技术方案具有如下优点：
(1)本发明采用电解混凝技术，不需要化学混凝药剂，也不需要专门的投药设备，既避免了使用化学药剂引入的另一离子可能带来的污染，也省去处理厂混凝剂溶解、投加等工序所需的一系列设备。同时通过控制电解电流来控制混凝剂的投加量，即可随原水污染物浓度不同而变换操作电流大小，来保证出水水质。
(2)本发明利用混凝与臭氧氧化在一个体系中同时作用，存在臭氧混凝的互促增效机制。一方面电解产生的金属铝盐混凝剂会作为催化剂，促进臭氧产生更多羟基自由基，形成高级氧化反应机制，氧化分解水中难去除的污染物，另一方面，臭氧可以促进金属铝盐混凝剂水解为更多的聚合态水解产物，改善混凝的效果。
(3)本发明采用周期换向脉冲电源电解反应，施加的是脉冲信号，因而电极上发生的反应时断时续，有利于电极表面的扩散，从而大大降低了电极的浓差极化导致的电极钝化;由于电极极性周期性变化，防止电极因产生氧化物而钝化，从而可以提高电解的效率，有利于可溶性电极的溶解和出水水质的稳定。
(4)本发明将臭氧直接通入主反应区内，在电极板间的电场的作用下，臭氧气泡表面所受电应力分布的不均匀性，进而造成气泡因受力不平衡发生形变，最终破碎成超细气泡，增大了气-液接触面积，臭氧和水的接触反应充分，溶解速度快，臭氧气体利用率高、提高了臭氧在水中传质效果，快速形成匀质高浓度臭氧水溶液，有效促进了水中臭氧氧化与混凝的协同效应。同时，水中存在着的大量超微细臭氧气泡具有很大的表面积，能高效吸附水中的絮凝体形成气絮颗粒上浮至水面，有利于固液分离，提高出水水质。
(5)本发明同时具备电解混凝、臭氧氧化、臭氧气浮的功能，并且三者能相互促进，有效地从水中去除悬浮物，胶体以及分子态和离子态的污染物质，具有节能、高效的优势。
