申请日2019.01.31
公开(公告)日2019.04.05
IPC分类号C02F9/14; C02F101/30; C02F101/16; C02F101/10
摘要
一种反渗透浓缩水处理方法和设备，该方法包括：在芬顿反应池，在二级或多级芬顿反应时进行多次亚铁投加，中后期根据水质条件进行聚铁(PFS)投加，后期根据水质条件进行芬顿污泥投加;出水进入SBR等生物处理反应器，投加碳源和少量芬顿污泥、负载铁氧化物的活性焦，促进电子传递，进行缺氧反硝化，去除硝酸盐和有机物，缺氧反硝化反应后进行好氧曝气反应去除有机物。生物处理后可经微藻/湿地深度处理，湿地中可设置火山岩和活性焦等微生物填料层，进一步去除有机物、氮和磷。
权利要求书
1.一种反渗透浓缩水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
芬顿/混凝/沉淀处理阶段：在芬顿反应池进水投加双氧水，在二级或多级芬顿反应时进行第二次或更多次亚铁投加，中后期根据水质条件进行聚铁(PFS)投加，后期根据水质条件进行芬顿化学污泥投加，发生酸性混凝;在沉淀池的混凝段投加PFS、聚丙烯酰胺(PAM)和污泥，发生中性混凝反应，后进行沉淀;
生物处理阶段：所述沉淀池出水进入SBR生物反应器，所述SBR生物反应器中加有芬顿污泥、活性焦，活性焦表面含有铁氧化物，并有微生物附着生长;根据进水硝酸盐和氧化剂浓度，在线投加碳源并进行搅拌，实现缺氧反硝化，去除水中有机物和总氮;所加入的芬顿污泥和负载铁氧化物的活性焦与微生物混合，吸附部分有机物并促进微生物电子传递，提高反硝化脱氮和有机物去除效率;缺氧段结束后进行曝气好氧反应，并投加铁基混凝剂如PFS，去除水中剩余的有机物。
2.如权利要求1所述的反渗透浓缩水处理方法，其特征在于，所述芬顿/混凝/沉淀处理阶段还包括：在污泥储备井对所述沉淀池污泥进行预处理后回流至所述芬顿反应池、所述沉淀池的混凝段、所述SBR生物反应器，将得到的污泥部分中含有大量铁的水合氧化物与芬顿反应池、沉淀池的混凝段、SBR生物反应器进行工艺耦合。
3.如权利要求1至2任一项所述的反渗透浓缩水处理方法，其特征在于，所述芬顿反应池采用鼓泡曝气，前期曝气量较低，仅使药剂进行混匀，能有效保障一级芬顿反应中双氧水处于过量状态;中期二级或多级投加亚铁盐后，曝气量中等，增强芬顿反应强度，进行更深层次处理;后期投加化学污泥后，曝气量较高，加强化学污泥预混凝效果。
4.如权利要求1至3任一项所述的反渗透浓缩水处理方法，其特征在于，还包括以下步骤：
所述生物反应器出水进入微藻/湿地系统，进一步深度脱碳脱氮除磷;微藻/湿地系统上层为植物和微藻共培养，对反渗透浓缩水的氮磷进行深度去除;中间层为活性焦和火山岩等微生物填料层，过滤藻类并对反渗透浓缩水中的有机物进行降解;底层为集水层并有反冲洗设备;所述生物反应器出水进入所述微藻/湿地系统，在优选的活性焦、微生物、微藻、湿地植物的共同作用下实现反渗透浓缩水的脱碳脱氮除磷;优选地，湿地植物和微藻选用耐盐碱类植物和微藻，沉积去除无机盐;优选地，湿地定期进行反冲洗，以防止堵塞。
5.一种反渗透浓缩水处理设备，其特征在于,包括：
芬顿/混凝/沉淀系统，所述芬顿/混凝/沉淀系统包括调节池、芬顿反应池和沉淀池，在芬顿反应池进水投加双氧水，在二级或多级芬顿反应时进行第二次或多次亚铁投加，中后期根据水质条件进行聚铁(PFS)投加，后期根据水质条件进行芬顿化学污泥投加，发生酸性混凝;在沉淀池的混凝段投加PFS、聚丙烯酰胺(PAM)和污泥，发生中性混凝反应，后进行沉淀;
生物处理系统，所述生物处理系统包括SBR生物反应器、硝酸盐电极、氧化剂检测器、曝气装置、碳源投加装置、搅拌装置和混凝剂投加装置,所述SBR生物反应器中有芬顿污泥、活性焦;所述沉淀池出水进入SBR生物反应器，根据测定的进水硝酸盐和氧化剂浓度，用碳源投加装置在线投加碳源，并利用搅拌装置进行搅拌，实现缺氧反硝化，去除水中有机物和总氮;所述生物反应器中有活性焦，所述活性焦表面含有铁氧化物，并有微生物附着生长;将芬顿污泥少量回流到所述生物反应器中;所加入的芬顿污泥和负载铁氧化物的活性焦与微生物混合，吸附部分有机物并促进微生物电子传递，提高反硝化脱氮和有机物去除效率;缺氧段结束后用所述曝气装置进行曝气好氧反应，并可用混凝剂投加装置投加铁基混凝剂如PFS，去除水中剩余的有机物和磷。
6.如权利要求5所述的反渗透浓缩水处理设备，其特征在于,优选地，所述芬顿/混凝/沉淀系统还包括污泥储备井，在污泥储备井对所述沉淀池污泥进行预处理后回流至所述芬顿反应池、所述沉淀池的混凝段、所述SBR生物反应器，将得到的污泥部分中含有大量铁的水合氧化物与芬顿反应池、沉淀池的混凝段、SBR生物反应器进行工艺耦合;所述芬顿反应池采用鼓泡曝气，前期曝气量较低，仅使药剂进行混匀，能有效保障一级芬顿反应中双氧水处于过量状态;中期二级或多级投加亚铁盐后，曝气量中等，增强芬顿反应强度，进行更深层次处理;后期投加化学污泥后，曝气量较高，加强化学污泥预混凝效果。
7.如权利要求5至6任一项所述的反渗透浓缩水处理设备，其特征在于,所述生物处理系统还包括硝酸盐电极、氧化剂检测器和定时器，所述硝酸盐电极用于监测进水硝酸盐含量，所述氧化剂检测器用于监测进水的氧化还原电位，所述SBR反应器的进出水通过所述定时器控制泵实现。
8.如权利要求5至7任一项所述的反渗透浓缩水处理设备，其特征在于,还包括污泥消化池，所述污泥消化池与所述SBR反应器相连用于接收污泥。
9.如权利要求5至8任一项所述的反渗透浓缩水处理设备，其特征在于,还包括微藻/湿地系统，所述生物反应器出水进入微藻/湿地系统，进一步深度脱碳脱氮除磷;微藻/湿地系统上层为植物和微藻共培养层，对反渗透浓缩水的氮磷进行深度去除;优选地，湿地植物和微藻选用耐盐碱类植物和微藻，沉积去除无机盐;中间层为活性焦和火山岩等微生物填料层，过滤藻类，微生物填料层表面还生长微生物，对反渗透浓缩水中的有机物进行降解;所述生物反应器出水进入所述微藻/湿地系统，在优选的活性焦、微生物、微藻、湿地植物的共同作用下实现反渗透浓缩水的脱碳脱氮除磷;优选地，底层为集水层并有反冲洗设备，湿地定期进行反冲洗，以防止堵塞。
说明书
一种反渗透浓缩水处理方法与设备
技术领域
本发明涉及水处理领域，特别是涉及一种反渗透浓缩水处理方法与设备。
背景技术
反渗透浓水具有污染物种类多、浓度高，盐类物质含量高，生物降解性差，生物毒性高等特点，亟需引起关注。反渗透浓水的化学需氧量、总氮和总磷浓度远高于排放标准。目前实际工程中针对反渗透浓水的处理方式有中间处理、循环处理、厂外排放处理以及直接排放处理等方式，但均不能对其进行有效处理，导致大量的反渗透浓水进入水体中，造成水环境污染的加剧，进而对人类生活造成威胁。因此亟需开发一种针对反渗透浓水的处理方式。
发明内容
本发明的主要针对反渗透浓缩水去除有机物及脱氮除磷需求，以节约净化反渗透浓缩水成本、提高浓缩水有机物去除和脱氮除磷效率与稳定性为目的，提供一种反渗透浓缩水处理方法与设备。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种反渗透浓缩水处理方法，包括以下步骤：
芬顿/混凝/沉淀处理阶段：在调节池加酸和亚铁;在芬顿反应池进水投加双氧水，在二级或多级芬顿反应时进行第二次或更多次亚铁投加，中后期根据水质条件进行聚铁(PFS)投加，后期根据水质条件进行芬顿化学污泥投加，发生酸性混凝;在沉淀池的混凝段投加PFS、聚丙烯酰胺(PAM)和污泥，发生中性混凝反应;
生物处理阶段：所述沉淀池出水进入SBR生物反应器，根据进水硝酸盐和氧化剂浓度，在线投加碳源并进行搅拌，实现缺氧反硝化，去除水中有机物和总氮。所述生物反应器中有活性焦，活性焦表面含有铁氧化物，并有微生物附着生长。将芬顿污泥少量回流到所述生物反应器中。所加入的芬顿污泥和负载铁氧化物的活性焦与微生物混合，吸附部分有机物并促进微生物电子传递，提高反硝化脱氮和有机物去除效率。缺氧段结束后进行曝气好氧反应，并可投加PFS等铁基混凝剂，去除水中剩余的有机物和磷。
进一步地：
所述芬顿/混凝/沉淀处理阶段还包括：在污泥储备井对所述沉淀池泥水分离得到的污泥部分进行预处理后回流至所述芬顿反应池、所述沉淀池的混凝段、所述SBR生物反应器，将得到的污泥部分中含有大量铁的水合氧化物与芬顿反应池、沉淀池的混凝段、SBR生物反应器进行工艺耦合。
所述芬顿反应池采用鼓泡曝气，前期曝气量较低，仅使药剂进行混匀，能有效保障一级芬顿反应中双氧水处于过量状态;中期二级或多级投加亚铁盐后，曝气量中等，增强芬顿反应强度，进行更深层次处理;后期投加化学污泥后，曝气量较高，加强化学污泥预混凝效果。
还包括以下步骤：
所述生物反应器出水进入微藻/湿地系统，进一步深度脱碳脱氮除磷。微藻/湿地系统上层为植物和微藻共培养，对反渗透浓缩水的氮磷进行深度去除;中间层为活性焦和火山岩等微生物填料层，过滤藻类并对反渗透浓缩水中的有机物进行降解。所述生物反应器出水进入所述微藻/湿地系统，在优选的活性焦、微生物、微藻、湿地植物的共同作用下实现反渗透浓缩水的脱碳脱氮除磷。优选地，湿地植物和微藻选用耐盐碱类植物和微藻，沉积去除无机盐。优选地，底层为集水层并有反冲洗设备，湿地定期进行反冲洗，以防止堵塞。
一种反渗透浓缩水处理设备，包括：
芬顿/混凝/沉淀系统，所述芬顿/混凝/沉淀系统包括调节池、芬顿反应池和沉淀池，在所述调节池用于投加酸和亚铁;在芬顿反应池进水投加双氧水，在二级或多级芬顿反应时进行亚铁投加，中后期根据水质条件进行PFS投加，后期根据水质条件进行芬顿污泥投加，发生酸性混凝，在芬顿反应池尾端投加碱液对出水pH进行调节;在沉淀池的混凝段进行PFS和PAM投加，发生混凝反应，后进行沉淀;
生物处理系统，所述生物处理系统包括SBR等生物反应器、硝酸盐电极、氧化剂检测器、曝气装置、碳源投加装置、芬顿污泥、活性焦、搅拌装置和混凝剂投加装置。所述沉淀池出水进入SBR生物反应器，根据水质监控装置测定的进水硝酸盐和氧化剂浓度，用碳源投加装置在线投加碳源，并利用搅拌装置进行搅拌，实现缺氧反硝化，去除水中有机物和总氮。所述生物反应器中有活性焦，所述活性焦表面含有铁氧化物，并有微生物附着生长。将芬顿污泥少量回流到所述生物反应器中。所加入的芬顿污泥和负载铁氧化物的活性焦与微生物混合，吸附部分有机物并促进微生物电子传递，提高反硝化脱氮和有机物去除效率。缺氧段结束后用曝气装置进行曝气好氧反应，并可用混凝剂投加装置投加PFS等铁基混凝剂，去除水中剩余的有机物和磷。
优选地，所述芬顿/混凝/沉淀系统还包括污泥储备井，在所述污泥储备井对所述沉淀池泥水分离得到的污泥部分进行预处理后回流至所述芬顿反应池、所述沉淀池的混凝段、所述SBR生物反应器，将得到的污泥部分中含有大量铁的水合氧化物与芬顿反应池、沉淀池的混凝段、SBR生物反应器进行工艺耦合。
优选地，所述芬顿反应池采用鼓泡曝气，前期曝气量较低，仅使药剂进行混匀，能有效保障一级芬顿反应中双氧水处于过量状态;中期二级或多级投加亚铁盐后，曝气量中等，增强芬顿反应强度，进行更深层次处理;后期投加化学污泥后，曝气量较高，加强化学污泥预混凝效果。
所述生物处理系统还包括硝酸盐电极、氧化剂检测器和定时器，所述硝酸盐电极用于监测进水硝酸盐含量，所述氧化剂检测器用于监测进水的氧化还原电位，所述SBR反应器的进出水通过所述定时器控制泵实现。
还包括污泥消化池，所述污泥消化池与所述SBR反应器相连用于接收污泥。
还包括微藻/湿地系统，所述生物反应器出水进入微藻/湿地系统，进一步深度脱碳脱氮除磷。微藻/湿地系统上层为植物和微藻共培养层，对反渗透浓缩水的氮磷进行深度去除。优选地，湿地植物和微藻选用耐盐碱类植物和微藻，沉积去除无机盐。中间层为活性焦和火山岩等微生物填料层，过滤藻类，微生物填料层表面还生长微生物，对反渗透浓缩水中的有机物进行降解。所述生物反应器出水进入所述微藻/湿地系统，在优选的活性焦、微生物、微藻、湿地植物的共同作用下实现反渗透浓缩水的脱碳脱氮除磷。底层为集水层并有反冲洗设备，湿地定期进行反冲洗，以防止堵塞。
本发明具有如下有益效果：
本发明提供了一种低成本、实际操作可行的、高效的反渗透浓缩水处理的方法与设备。
本发明实施例中，利用芬顿反应以及混凝反应所产生化学污泥进行预处理后回流，不仅能够提高混凝剂使用效率，而且能够降低混凝剂用量及降低化学污泥处理成本;本发明形成分段鼓泡曝气，不仅能够有效避免由于过量曝气削弱芬顿试剂处理效果，而且能够最大化节约曝气搅拌成本。可以采用出水在线监测铁离子、COD，通过出水水质反馈亚铁、双氧水、混凝剂投加量。
本发明实施例的优点还有：(1)亚铁离子消耗残留氧化剂，为后续生物反硝化提供适宜环境。(2)亚铁离子与氧化剂反应生成的芬顿污泥铁氧化物、活性焦表面负载的铁氧化物可促进反硝化过程中微生物种间电子传递，提高反硝化脱氮效率。(3)藻类/人工湿地结合，深度去除反渗透浓缩水中的难降解有机物、氮磷和无机盐。因此，本发明具有高效稳定去除有机物、脱氮除磷和降低反渗透浓缩水处理成本的双重功能。
