一种污水处理方法与流程

环保节能,再生,污水处理设备的制造及其应用技术1.本发明涉及一种污水处理方法，属于污水处理领域。背景技术：2.我国是一个水资源贫乏且分布不均的国家，并且随着环保要求的不断提升，水资源不足以及环境容量有限等矛盾日益凸显。在工业生产过程中，会产生大量的废水。“水十条”的颁布给工业废水处理提出了更高的要求，因此行业内需要更加高效的水处理技术。3.混凝-沉淀是传统的预处理除固技术，在水处理工程中得到了广泛的应用。针对传统混凝-沉淀技术分离效率较低的问题，出现了高密澄清、加砂沉淀以及磁沉淀等技术。磁沉淀技术通过向污水中投加磁种和絮凝剂进行磁絮凝反应，使污水中悬浮物与磁种结合形成磁性絮体，再通过盘式磁分离机进行磁力吸附分离或通过磁沉淀池沉降的方式完成固液分离，去除磁性絮体，净化污水；分离出的磁性絮体污泥进入磁种回收系统，经高速搅拌器或高速剪切泵等絮体分散器打散絮体后，通过磁种回收机回收其中的磁种，循环使用，分离出的非磁性污泥进脱水机处理。与高密澄清、加砂沉淀技术相比，磁分离和磁沉淀均具有固液分离速度更快、占地面积更小的优点。4.然而，磁沉淀技术仍存在不足。磁沉淀属于加载沉淀，虽然通过磁分离机和磁种回收机可以很大程度的回收外加的磁种，但仍会有部分磁种损失。磁种损失一方面导致需要不断的补充磁种，保证沉淀分离的效果，造成了运行成本的提升；另一方面也对系统运行稳定性造成了一定影响，出水浊度的升高会造成后续深度处理工艺的运行故障。5.混凝沉淀工艺是目前常用的水处理环节，通过加入混凝剂和絮凝剂以促进污水出的微小颗粒团聚，形成较大尺寸的絮体后，再通过重力沉淀达到固液分离的目的。但是，传统的沉淀工艺停留时间较长，反应速度慢、效率低，虽然能够除去废水中本来存在固体颗粒和/或化学软化形成的固体沉淀，但是占地大，且处理不彻底。磁强化沉淀技术就是在普通的混凝沉淀工艺中同步加入磁粉，使之与污染物絮凝结合成一体，以加强混凝、絮凝的效果，使生成的絮体密度更大、更结实，从而达到高速沉降的目的。为了降低磁混凝沉淀处理工艺的处理成本，磁粉通过磁鼓回收循环使用。技术实现要素：6.本发明要解决的技术问题是：传统的磁强化沉淀工艺中，磁种在循环过程中容易损失和消磁，导致处理系统的产水浊度超标。由于磁粉损失量以及损失时间的不确定性，造成了处理系统的运行的不稳定，给传统磁强化沉淀处理系统的运行和维护造成了很大困难。7.为解决以上技术问题，本发明提供一种污水处理方法，该方法包括以下步骤：8.(1)对待处理的原水进行脱氧处理，得到脱氧原水；9.(2)在所述脱氧原水中投加成磁剂进行反应；所述成磁剂为二价铁盐和三价铁盐的混合盐；10.(3)对经步骤(2)处理后的污水进行絮凝处理和固液分离，得到清水和污泥。11.优选地，所述脱氧原水中的溶解氧含量小于1mg/l，优选地，小于0.5mg/l；更优选地小于0.2mg/l，比如0.05-0.1mg/l。12.本发明发现：在磁性物质反应过程中，溶解氧含量越低，越容易在线形成磁性物质，越有利于絮凝沉淀的进行。本发明所提供的成磁反应所基于共沉法磁性铁制备过程，即将一定比例的亚铁离子与铁离子混合溶液在碱性条件下发生共沉反应。然而，在污水中溶解的氧气会将亚铁离子氧化成铁离子，导致形成不具有磁性的氧化铁沉淀。该反应所形成的四氧化三铁是个空间网状结构的立方体，三价和二价铁交互分布，表现出铁磁性与其晶体结构(尖晶石型晶体)及其易于游离出自由电子密切相关。13.由于本发明所提供的污水处理方法中，磁性物质为原位在线生成，因此无需将磁粉在本处理系统中循环使用，降低了由于磁粉损失对产水水质造成的影响，提升了系统运行的稳定性，同时简化了系统运行和维护工作。此外，所形成的磁性物质可进一步分离回收，在污水处理同时获得有价值副产品。14.优选地，所述成磁剂中三价铁离子和二价铁离子的摩尔比为0.5-5：1，优选地，三价铁离子与二价铁离子摩尔比为1-2：1。15.优选地，所述二价铁盐为氯化亚铁、硫酸亚铁、硝酸亚铁的一种或几种；所述三价铁盐为氯化铁、硫酸铁、硝酸铁、聚合氯化铁、聚合硫酸铁、聚合硝酸铁中的一种或几种。16.优选地，所述脱氧处理包括使用脱氧滤料和/或投加脱氧药剂。17.优选地，所述脱氧药剂为无机类除氧剂和/或有机类除氧剂；所述无机类除氧剂选自铁粉、氧化亚铁、海绵铁中的一种或几种；所述有机类除氧剂为二甲基酮肟。18.优选地，在步骤(2)中还加入软化药剂和/或ph调节剂。19.优选地，所述处理方法使用的工艺系统包括脱氧单元、反应单元、絮凝单元、固液分离单元和污泥脱水单元。20.优选地，通过加入ph调节剂控制反应单元的ph为6-12，优选为10-11；优选地，通过加入ph调节剂控制絮凝单元的ph为4-10，优选为5-9。第一次ph调节是因为成磁反应在碱性条件有利进行；第二次ph调节是絮凝反应通常中性进行，此外后续处理要求进水ph偏中性。21.优选地，所述成磁剂的添加量为10mg/l-2000mg/l；所述成磁剂的添加量为50mg/l-500mg/l。22.脱氧剂(除氧剂)的投加方式可以是投加于输水泵前，或者静态混合器前，以及投加在带机械搅拌或水力混合的水箱中。若脱氧剂是固体，可以颗粒填料、或者固体粉剂的方式投加。23.ph调节剂为碱类药剂或酸类药剂，碱类药剂可以是氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氧化钙、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸钠、碳酸钾、氨水的一种或几种；酸类药剂可以是盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、草酸的一种或几种。软化药剂可以是氧化钙、氢氧化钙、碳酸钠、硫酸钠、硫酸钾、碳酸钾、氢氧化钾中的一种或几种。ph调节剂和软化药剂的投加量与进水的酸度和硬度相关。24.优选地，絮凝处理时加入的絮凝剂为聚丙烯酰胺、聚合氯化铁、聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚合硫酸铝、聚合硅酸中的一种或几种；优选地，絮凝剂投加量为0.1-100ppm，优选为0.5-10ppm。25.固液分离所采用的方法包括磁强化沉淀法或磁分离法。外加磁场作用下，实现磁性矾花与水的分离。26.磁强化沉淀法是在污水(如沉淀池)中引入磁场作用，促进沉淀池内污水中磁性颗粒形成絮体，加快沉降速度。磁分离法是采用磁性转盘或离心等方式，将沉淀池内的磁性颗粒絮体分离。27.在某些方案中，可以不进行软化处理而只对待处理进水进行磁强化固液分离处理，即不投加软化药剂，针对原水中携带的固体颗粒进行分离去除。28.通常，在反应单元的水力停留时间为0.25-2h，优选的水力停留时间为0.4-1h。29.在某些方案中，絮凝单元为机械搅拌絮凝池、折板絮凝池、穿孔旋流絮凝池、网格絮凝池、隔板式絮凝池、涡流式絮凝池、旋流式絮凝池中的一种。30.在某些方案中，污泥脱水单元为机械脱水装置、自然干化场、造粒脱水装置中的一种，其中机械脱水装置为离心脱水装置、带式压滤装置、板框式压滤装置、管式压滤真空过滤装置、污泥增稠装置中的一种或几种联用。31.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明的磁种为在线反应生成，因此无需外加磁种和磁种再生装置，并且解决了由于磁种损失造成的运行成本增加和产水浊度超标等问题，可以保证污水处理系统的稳定性，降低运行维护工作难度。附图说明32.图1为本发明实施例1的工艺流程示意图。具体实施方式33.下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。34.实施例135.某项目的原水水量500m3/天，原水水质见表1。36.表1 原水水质指标37.[0038][0039]本实施例的污水处理步骤的工艺流程如图1所示，步骤的具体内容如下：[0040](1)对原水投加脱氧药剂25mg/l二甲基酮肟，通过管式混合器混合，原水温度22℃反应5min，经过脱氧处理后的原水溶解氧含量为0.1mg/l；[0041](2)将步骤(1)所述的脱氧原水送入反应单元进行处理，反应单元为完全混合连续搅拌反应器，水力停留时间10min，经过反应单元处理获得反应单元处理出水。并在反应单元投加150mg/l成磁剂、软化药剂、ph调节剂，其中成磁剂为硫酸亚铁和氯化铁混合盐，软化药剂为碳酸钠和氢氧化钙，其中氢氧化钙投加量为2.7mmol/l，碳酸钠投加量为7mmol/l。ph调节剂为氢氧化钠溶液，通过plc反馈控制反应池ph值为10-11，成磁剂中氯化铁和硫酸亚铁摩尔比为1.7：1。[0042](3)为了保证絮凝剂的最优ph条件，对反应单元出水投加絮凝剂和ph调节剂，在絮凝单元进行絮凝反应。对步骤(2)所述的反应单元处理出水投加絮凝剂和ph调节剂。其中，絮凝剂采用分子量为河南瑞华净水材料有限公司的800w-2000w的阴离子型聚丙烯酰胺(cas：9003-05-8)，投加量为1mg/l，和ph调节剂为硫酸，在反应单元出水中投加，经静态混合器混合后送入絮凝单元，经絮凝单元处理获得絮凝单元处理出水。絮凝单元通过plc自动加药控制系统将ph控制在6.5-7.5。絮凝单元采用机械搅拌方式，gt值控制为业内通用设计标准。其中，g值指速度梯度,用来表征混凝时的搅拌程度；t是反应时间，gt值包含了表征搅拌的量g和反应时间t，是一个综合衡量混凝和絮凝反应过程的量值控制指标。[0043](4)将步骤(3)所述絮凝单元出水，从底部送入固液分离单元进行除固处理，所采用的固液分离装置为磁场强化的沉淀池，其中磁强化沉淀池为在底部增加磁场的斜管式沉淀池，空间磁场强度1000gs，沉淀池空间磁场强度为水力停留时间为10min。[0044](5)将步骤(4)所述固液分离单元处理得到的污泥送入污泥脱水单元进行脱水，通过板框式压滤机得到污泥泥饼。[0045]经过本实施例中的方法处理后，出水的主要指标为：总硬度为85mg/l(以caco3计)，硬度去除率为90％，出水浊度1ntu。[0046]需要说明的是，软化反应形成大量的沉淀，该过程会影响水体的浊度，看起来比原水的浊度高。[0047]本实施例所提供的方法和工艺系统，对高硬度污水进行软化和固液分离处理，大幅度降低了污水中的硬度，满足了后续反渗透膜处理系统的进水要求。通过原位生成具有磁性的氧化铁颗粒，在磁场作用下促进了化学软化反应所形成的大量颗粒的固液分离过程，在较短的停留时间下，达到了很低的出水浊度，使得整体占地面积大幅度减少。同时，相较于现有的磁分离预处理系统，由于本发明所提供方法中的磁性颗粒为在线生成，因此无需在工艺系统中设置磁性颗粒回收单元，降低了投资成本。同时，由于无需对磁性颗粒进行回收，彻底消除了对与系统内循环磁粉量和磁粉补充时间的不确定性给运行维护人员带来的困难，系统稳定性更好。若回收磁性颗粒，则可作为水处理副产品产生效益。[0048]实施例2[0049]本实施例的原水和工艺步骤基本与实施例1相同，区别仅在于脱氧处理后的原水溶解氧含量为0.6mg/l。经过本实施例中的方法处理后，出水的主要指标为：总硬度为85mg/l(以caco3计)，去除率为90％，出水浊度17ntu。由于本实施例溶解氧含量较高，所获得的磁性物质磁性相较于实施例1所获得的磁性物质略差，因此磁场对于沉淀过程的促进作用不足，导致出水浊度偏高，需要提高停留时间。[0050]实施例3[0051]本实施例的原水和工艺步骤基本与实施例1相同，区别仅在成磁剂中氯化铁和硫酸亚铁摩尔比为4：1。经过本实施例中的方法处理后，出水的主要指标为：总硬度为85mg/l(以caco3计)，去除率为90％，出水浊度12ntu。由于本实施例的成磁剂中三价铁(氯化铁)占比较高，在四氧化三铁共沉反应过程产生三氧化二铁沉淀副反应，所获得的磁性物质磁性相较于实施例1所获得的磁性物质略差，因此磁场对于沉淀过程的促进作用不足，导致出水浊度偏高，需要提高停留时间。[0052]对比例1[0053]某项目的原水水量100m3/天，原水水质见表2。[0054]表2 原水水质[0055]项目单位检测结果nammol/l9.2cammol/l3.5mgmmol/l1.2hco3mmol/l5.3clmmol/l8.3so4mmol/l2.5ph-6.3浊度ntu5.4溶解氧mg/l3.4总硬度mg/l(以caco3计)470mg/l[0056]该对比例的具体实施步骤如下：[0057](1)原水直接送入反应单元进行处理，反应单元为完全混合连续搅拌反应器，水力停留时间0.5小时。并在反应单元投加成磁剂、絮凝剂、软化药剂、ph调节剂，其中成磁剂为硫酸亚铁和氯化铁混合盐，絮凝剂采用聚丙烯酰胺投加量为1mg/l，软化药剂为碳酸钠和氢氧化钙，其中氢氧化钙投加量为2.7mmol，碳酸钠投加量为5.2mmol。ph调节剂为氢氧化钠溶液通过plc反馈控制反应池ph值为10.5，成磁剂中氯化铁和硫酸亚铁摩尔比为1.75：1。[0058](2)对反应单元出水投加絮凝剂和ph调节剂，经静态混合器混合后送入絮凝单元，经过处理获得絮凝单元处理出水。絮凝单元采用机械搅拌方式，在絮凝剂作用下形成大尺寸矾花。其中，絮凝剂为聚合氯化铝和ph调节剂为硫酸，在反应单元出水中投加，经静态混合器混合后送入絮凝单元，经絮凝单元处理获得絮凝单元处理出水。絮凝单元通过plc自动加药控制系统将ph控制在6.0-7.0。[0059](3)将步骤(2)所述絮凝单元处理出水送入固液分离单元进行除固处理，所采用的固液分离装置为磁场强化的沉淀池，水力停留时间为10min。[0060](4)将步骤(3)所述固液分离单元处理得到的污泥送入污泥脱水单元进行脱水，通过板框式压滤机得到污泥泥饼。[0061]经过上述方法和工艺系统，出水总硬度为90mg/l(以caco3计)，去除率为81％，出水硬度指标良好，满足后续膜系统对原水硬度的要求。然而，由于未对原水进行脱氧处理，在反应单元未形成磁性氧化铁颗粒，沉淀池外加磁场对于固体颗粒沉降无增进作用，出水浊度65ntu。[0062]本对比例由于没有磁场对于固体沉降的促进作用，仅在重力场作用下，需要更长的沉淀池停留时间才能使固体颗粒通过沉淀有效分离。









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