申请日2018.11.12
公开(公告)日2019.01.15
IPC分类号C02F1/52; C02F1/56; C02F101/10
摘要
本发明公开了一种基于污泥浓缩池上清液回流的混凝沉淀设备及方法，属于污水处理技术领域。本发明技术方案首先使待处理污水进入反应池快速段，加入沉淀剂快速搅拌进行沉淀反应，随后进入反应池慢速段，加入助凝剂慢速搅拌使矾花长大，使形成的泥水混合物进入沉淀池，沉淀池的上清液排出，沉淀池的污泥进入污泥浓缩池，污泥浓缩池的部分上清液回流至所述反应池的快速段，与待处理污水混合在一起继续进行快速沉淀反应。本发明通过污泥浓缩池上清液回流可实现：利用污泥沉淀池上清液中的悬浮小颗粒使污水中的污染物快速沉淀，没有额外添加“晶核”并减少沉淀剂添加，缩短反应池反应停留时间，减少反应池容积，降低了污水处理投资成本。
权利要求书
1.一种基于污泥浓缩池上清液回流的混凝沉淀方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)使待处理污水进入反应池快速段，加入沉淀剂快速搅拌进行快速沉淀反应;
(2)步骤(1)沉淀反应后出水流入反应池慢速段，向反应池慢速段中加入助凝剂慢速搅拌使矾花长大;
(3)步骤(2)中的泥水混合物进入沉淀池，经过2～20分钟的沉淀时间后，将沉淀池的上清液排出，沉淀池的污泥进入污泥浓缩池;
(4)将所述污泥浓缩池的上清液回流至所述反应池快速段，与待处理污水混合再一起继续进行快速沉淀反应。
2.根据权利要求1所述的一种基于污泥浓缩池上清液回流的混凝沉淀方法，其特征在于，所述步骤(4)中回流的污泥浓缩池上清液占待处理污水量的回流比为1～2%。
3.根据权利要求1所述的一种基于污泥浓缩池上清液回流的混凝沉淀方法，其特征在于，所述的沉淀剂为氢氧化钠、硫化钠、硫氢化钠、碳酸钠、氢氧化钙、硫酸铝、明矾、硫酸铁、硫酸亚铁、三氯化铁、碳酸镁、聚合氯化铝、聚合硫酸铁或聚合氯化铁;所述的助凝剂为聚丙烯酰胺或聚乙烯吡烯盐。
4.根据权利要求3所述的一种基于污泥浓缩池上清液回流的混凝沉淀方法，其特征在于，步骤(1)所述的沉淀剂质量百分比范围为1～20%，加入量为步骤(1)中污水进水体积的0.08～1%。
5.根据权利要求3所述的一种基于污泥浓缩池上清液回流的混凝沉淀方法，其特征在于，步骤(2)所述的助凝剂的质量千分比范围为0.5～2‰，加入量为步骤(1)中污水进水体积的0.08～0.2%。
6.根据权利要求1所述的一种基于污泥浓缩池上清液回流的混凝沉淀方法，其特征在于，步骤(1)中所述快速沉淀反应的沉淀时间为5～10min。
7.根据权利要求1所述的一种基于污泥浓缩池上清液回流的混凝沉淀方法，其特征在于，步骤(2)中所述加入助凝剂后助凝时间为10～15min。
8.根据权利要求1所述的一种基于污泥浓缩池上清液回流的混凝沉淀方法，其特征在于，步骤(1)所述的快速搅拌速度为30～60rpm。
9.根据权利要求1所述的一种基于污泥浓缩池上清液回流的混凝沉淀方法，其特征在于，步骤(2)所述的慢速搅拌速度为5～20rpm。
10.一种基于污泥浓缩池上清液回流的混凝沉淀设备，其特征在于，包括通过管道依次连接的反应池快速段、反应池慢速段、沉淀池以及污泥浓缩池，所述沉淀池上部设置第一出水口排出上清液，所述沉淀池底部污泥区与所述污泥浓缩池连通;所述污泥浓缩池上部设置第二上清液出水口，所述第二上清液出水口与所述反应池快速段经回流管道连通，使污泥浓缩池的上清液回流至反应池快速段的污水中。
说明书
一种基于污泥浓缩池上清液回流的混凝沉淀设备及方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体地说，涉及一种基于污泥浓缩池上清液回流的混凝沉淀设备及方法。
背景技术
近年来，我国水环境污染问题日益严重。随着经济社会快速发展，部分流域水污染呈现不断加剧的趋势，各类复杂的污染物导致水环境质量下降、水生态系统受损、环境隐患增多等问题。一方面，中西部和北方水资源不足地区表现为水资源缺乏，需要对城市污水和工业废水进行深度处理，提高再生回用率，另一方面，饮用水安全问题日益突出，水体中检测出的具有生物毒性的痕微量有机污染物越来越多。《生活饮用水卫生标准》的实施对饮用水的安全性提出了更高更严的要求，常规的饮用水处理工艺难以达到要求，需要经济有效的深度净化技术。
在众多污水处理工艺中，针对污废水的处理往往都有化学沉淀环节，以降低水体中污染物浓度，减少后续药剂量的投放，但是根据化学势理论，形成沉淀之前需要先生成小颗粒，由于待处理废水表面能很大，形成小颗粒比较困难，需要远大于正常饱和溶解度的平衡浓度，才可能生成小颗粒;因此需要在待处理废水中引入“晶核”，诱导小颗粒形成。因此，需要根据实际情况对传统的污废水化学沉淀的部分工艺流程进行改进，以满足实际废水的处理要求。
中国专利授权公告号：CN205710029U，公告日：2016-11-23的实用新型专利公开了一种重金属废水处理系统。该实用新型提供了一种重金属废水处理系统，包括通过管道依次连接的调节池、反应池、沉淀池和PH回调池，沉淀池和反应池之间设有污泥回流管路，污泥回流管路的污泥进口端与沉淀池连通，污泥回流管路的污泥出口端与所述反应池连通。该实用新型的有益效果是：沉淀池的沉淀污泥回流一部分至反应池，回流的污泥可使过量投加的药剂得到充分利用，并为反应池废水创造沉淀晶核条件，加快沉淀反应的速度，可提高沉淀效果，使出水清澈见底而且可减少沉淀剂、絮凝剂用量各达30%。但是该实用新型是将污泥回流至第一混合池，使得废水中悬浮颗粒(SS)增加，增加了沉淀池负荷，将会加大沉淀池容积，增加水处理投资费用。
中国专利公开号CN104192964A的专利文献公开了一种基于絮凝沉淀池上清液回流的污水处理方法，属于废水处理技术领域。其步骤首先在混合池中加入絮凝剂进行混合反应，出水流入絮凝沉淀池，再加入助凝剂进行絮凝反应，然后将絮凝反应后的上清液分别回流至混合池和絮凝沉淀池，充分利用残留在上清液中的药剂浓度进行反应，污水处理达标后上清液外排或进入下一处理单元进行处理。使用该方法，能够均衡水质水量，减少水质水量波动造成的污染物负荷冲击;能够削减日常药剂成本约25%-50%，综合运营成本降低10%-25%。但该方法是将沉淀池的上清液进行大比例回流，为保障对进水水质的削峰填谷作用，回流水量大，增加反应池和沉淀池的水力负荷，需要增加反应池和沉淀池的容积，从而增加了水处理投资费用。
如何克服现有技术的不足，加快反应池成核和沉淀速率，减少沉淀反应停留时间，减少反应池和沉淀池容积，减少水处理投资费用，同时保障沉淀上清液浓度达到设计标准，又不额外增加处理工艺中的水力负荷和污泥负荷，是污废水化学沉淀处理过程中需要解决的问题。
发明内容
1、要解决的技术问题
在现有技术中，针对污废水的处理往往都有化学沉淀环节，以降低水体中污染物浓度，但是根据化学势理论，形成沉淀之前需要先生成小颗粒，由于待处理的废水表面能很大，形成小颗粒比较困难，需要远大于正常饱和溶解度的平衡浓度，才可能生成小颗粒，因此沉淀反应停留时间大大超过理论时间。本发明提供了一种基于污泥浓缩池上清液回流的混凝沉淀设备及方法，加快大沉淀颗粒形成、降低形成沉淀的平衡浓度，即沉淀池上清液中污染物浓度降低，它针对的污染物对象可以是各类重金属、钙离子、磷酸根、砷酸根、氟离子等无机污染物;也可以是芳香酚、胺、羧酸等有机污染物，能够实现加快大沉淀颗粒形成，增强反应池反应效率，保障沉淀池上清液浓度达到设计标准，保障沉淀出水水质;没有额外增加废水量;操控简便，利用污泥沉淀池上清液中的悬浮小颗粒使废水中的污染物快速沉淀，不用额外添加“晶核”，不会产生额外沉淀污泥，不用额外增加药剂投加量，缩短反应池反应停留时间，减少反应池容积，能够有效降低污水处理投资成本。
2、技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案：
一种基于污泥浓缩池上清液回流的混凝沉淀方法，包括以下步骤：
(1)使待处理污水进入反应池快速段，加入沉淀剂快速搅拌进行快速沉淀反应;
(2)步骤(1)沉淀反应后出水流入反应池慢速段，向反应池慢速段中加入助凝剂慢速搅拌使矾花长大;
(3)步骤(2)中的泥水混合物进入沉淀池，经过2～20分钟的沉淀时间后，将沉淀池的上清液排出，沉淀池的污泥进入污泥浓缩池;
(4)将所述污泥浓缩池的上清液回流至所述反应池快速段，与待处理污水混合再一起继续进行快速沉淀反应。
优选地，所述步骤(4)中回流的污泥浓缩池上清液占处理污水量的回流比为1～2%。
优选地，所述的沉淀剂为氢氧化钠、硫化钠、硫氢化钠、碳酸钠、氢氧化钙、硫酸铝、明矾、硫酸铁、硫酸亚铁、三氯化铁、碳酸镁、聚合氯化铝、聚合硫酸铁或聚合氯化铁;所述的助凝剂为聚丙烯酰胺或聚乙烯吡烯盐。
优选地，步骤(1)所述的沉淀剂质量百分比范围为1～20%，加入量为步骤(1)中污水进水体积的0.08～1%。
优选地，步骤(2)所述的助凝剂的质量千分比范围为0.5～2‰，加入量为步骤(1)中污水进水体积的0.08～0.2%。
优选地，所述污水中含有污染物，所述污染物为重金属离子、钙离子、酸根离子或有机污染物中至少一种。
优选地，所述重金属离子为铜离子、镍离子、铅离子、汞离子、铬离子或镉离子;所述酸根离子为磷酸根、砷酸根或氟离子;所述有机污染物为芳香酚、胺或羧酸。
优选地，步骤(1)所述的快速搅拌速度为30～60rpm。
优选地，步骤(2)所述的慢速搅拌速度为5～20rpm。
优选地，步骤(1)中所述快速沉淀反应的沉淀时间为5～10min。
优选地，步骤(2)中所述加入助凝剂后助凝时间为10～15min。
优选地，步骤(4)中所述污泥浓缩池中上清液回流前，首次进行污泥浓缩的时间为5～10min。
本发明还提供一种基于污泥浓缩池上清液回流的强化混凝沉淀的设备，包括通过管道依次连接的反应池快速段、反应池慢速段、沉淀池以及污泥浓缩池，所述沉淀池上部设置第一出水口排出上清液，所述沉淀池底部污泥区与所述污泥浓缩池连通;所述污泥浓缩池上部设置第二上清液出水口，所述第二上清液出水口与所述反应池快速段经回流管道连通，使污泥浓缩池的上清液回流至反应池快速段的污水中。
3、有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明的一种基于污泥浓缩池上清液回流的混凝沉淀方法，通过将污泥浓缩池的上清液回流至反应池快速段，与待处理污水混合，将污泥浓缩池上清液中的晶核引入到混合污水中，能够使进入反应池快速段的高浓度污水中加速形成大沉淀颗粒、降低形成沉淀的平衡浓度，在反应池快速段中沉淀剂浓度较低的情况下仍能够将污染物快速沉淀，进一步使沉淀池上清液中污染物浓度快速降低;仅需将步骤(4)中上清液回流至反应池快速段即可以通过引入晶核的成核作用实现沉淀的快速形成，工艺步骤更为简洁，降低设备成本。
(2)本发明的一种基于污泥浓缩池上清液回流的混凝沉淀方法，步骤(4)中上清液的回流比仅需待处理污水量的1～2%，即可使反应池快速段的高浓度污水中大沉淀颗粒加速形成，与现有技术CN104192964A中实施例的50～100%比例回流相比，在沉淀剂与助凝剂的添加量更少的情况下，其它条件相同时，沉淀时间缩短了40～55%，回流污水的能耗节约了40～60%，且无需增加反应池和沉淀池的容积;当回流比低于1%时，诱导晶核效果不明显;而当回流比高于2%时，设备建设成本增高，经济性较差;因此采用该回流比既可以缩短反应池中沉淀反应停留时间、减少沉淀剂絮凝剂用量，同时可以避免现有技术中由于回流量过大而导致的运营成本增加，经济性较好。
(3)本发明与现有技术CN104192964A中通过加入过量沉淀剂与助凝剂，再大比例回流使沉淀剂与助凝剂反复利用的方法相比，仅将步骤(4)上清液回流使污水在上清液中晶核的作用下即可实现污染物的快速沉淀，无须添加大量沉淀剂与助凝剂，有效节约了药剂成本。
(4)本发明中相比于现有技术CN104192964A，增设了污泥浓缩池，相对于沉淀池中的上清液，沉淀池中污泥进入污泥浓缩池后产生的上清液为过饱和溶液，此时的上清液含有的晶核量更多，在回流至反应池快速段后，仅需1～2%的回流量即可以大幅度加快沉淀速度，实现发明目的。
(5)本发明中步骤(1)中所述快速沉淀反应的沉淀时间为5～10min，步骤(2)中所述加入助凝剂后助凝时间为10～15min，步骤(4)中所述污泥浓缩池中上清液回流前，首次进行污泥浓缩的时间为5～10min时，能够保证污水中污染物被充分沉淀，出水符合国家污水综合排放标准GB 8978-1996的要求。
(6)本发明的一种基于污泥浓缩池上清液回流的混凝沉淀方法，所能利用的沉淀剂和助凝剂种类多、范围广。
(7)本发明的一种基于污泥浓缩池上清液回流的混凝沉淀方法，可适用于处理多种污染物，可以是各类重金属离子、钙离子、磷酸根、砷酸根等无机污染物;也可以是芳香酚、胺、羧酸等有机污染物。
(8)本发明的一种基于污泥浓缩池上清液回流的混凝沉淀方法，没有额外增加污水量;操控简便，不用额外增加药剂投加量，减少沉淀反应停留时间，能够有效降低污水处理运营成本，步骤设计合理，易于推广应用。
