專利名稱：一種將城鎮(zhèn)污水處理為生態(tài)景觀用水的水處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種城鎮(zhèn)污水廠出水的再生處理方法，特別涉及采用臭氧處理與過濾相組合的工藝對(duì)城市污水廠出水進(jìn)行處理的方法。
背景技術(shù)：
隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加 快，城市缺水和環(huán)境污染問題尤為突出，水資源已成為制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。城市污水與城市供水量幾乎相當(dāng)，具有水量充足，水質(zhì)穩(wěn)定等特征，是一種潛在的水資源，城市污水的再生利用是解決目前水資源日益短缺的有效途徑之一。目前，臭氧處理法已被廣泛應(yīng)用于城市污水處理中，由于臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，具有很強(qiáng)的殺菌、消毒、除味、去色、降解有機(jī)物的特性，其與污水中的有機(jī)物反應(yīng)通常會(huì)使有機(jī)物分子量變小，芳香性消失，極性增強(qiáng)，可生化性提高，較易被氧化的有機(jī)物在臭氧作用下生成氧氣和水，可以為后續(xù)生物處理工藝充氧，有利于好氧微生物的生長。盡管臭氧處理法具有很多的優(yōu)勢，但還是存在著臭氧利用率低，氧化能力不足，對(duì)于部分穩(wěn)定性有機(jī)污染物難以氧化降解，對(duì)一些有機(jī)物的降解僅局限于母體化合物結(jié)構(gòu)上的變化，有可能會(huì)產(chǎn)生毒性更大或更不易降解的中間氧化產(chǎn)物等缺陷。研究表明將日本青鏘魚(Japanese medaka(d_rR))魚卵暴露于用一定劑量的臭氧氧化后的城市污水二級(jí)出水中，對(duì)青鏘魚胚胎發(fā)育產(chǎn)生了不利影響，畸形率明顯升高；將虹鱒魚胚胎暴露于臭氧氧化后二級(jí)出水中，發(fā)現(xiàn)了虹鱒魚發(fā)育受阻的現(xiàn)象；采用臭氧處理法對(duì)含有腐殖酸、藻類、富里酸等的污水進(jìn)行處理時(shí)，處理出水中三鹵甲烷的含量會(huì)明顯增加，三鹵甲烷具有致癌、致畸變、至突變作用，會(huì)使人體產(chǎn)生急、慢性中毒；對(duì)含溴水的污水進(jìn)行臭氧處理時(shí)，會(huì)生成具有致癌作用的溴酸鹽等。我國現(xiàn)行的污水回用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)所限定的常規(guī)污染指標(biāo)不能真實(shí)反應(yīng)水中微量有害物質(zhì)及病原微生物在回用過程中造成的潛在安全風(fēng)險(xiǎn)。隨著越來越多的新型微量有害污染物逐漸在污水中檢出，污水回用的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)逐漸為人們所關(guān)注。例如公開號(hào)為CN101602562A的中國發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種高安全性再生水深度處理工藝，首先對(duì)城市污水處理廠的二級(jí)出水進(jìn)行臭氧氧化處理，使污水中難降解的大分子有機(jī)污染物被氧化為結(jié)構(gòu)簡單、易生物降解的小分子有機(jī)物；小分子有機(jī)質(zhì)隨后同污水流入生物濾池，被生物填料中的微生物降解去除；經(jīng)處理的污水最后流入紫外消毒反應(yīng)器中進(jìn)行滅活，去除了污水中殘留的微生物。該方法是采用臭氧氧化處理和生物降解處理相結(jié)合的工藝來去除二級(jí)出水的生物遺傳毒性，提高處理出水的安全性。又如公告號(hào)為CN1796314A的中國發(fā)明專利公開了一種城市污水深度處理方法，采用混凝過濾、臭氧氧化、生物氧化，對(duì)城市污水進(jìn)行深度處理，以去除城市污水二級(jí)出水中殘余的難降解微量有機(jī)物、細(xì)菌、病毒等，脫色除嗅，達(dá)到安全回用的目的。該方法采用的仍然是臭氧處理結(jié)合生物氧化處理的方法對(duì)城市污水進(jìn)行深度處理，從而提高回用水的安全性。
上述提高城市污水臭氧處理后的生態(tài)安全性的方法均需要采用生物氧化處理，雖然處理后的回用水的安全性能提高，但是處理工藝復(fù)雜，污水處理時(shí)間長，生物濾池濾料相對(duì)價(jià)格較高且運(yùn)行維護(hù)相對(duì)復(fù)雜。另外，生物濾池在降低再生水濁度方面優(yōu)勢并不明顯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題提供一種更加簡單、經(jīng)濟(jì)、安全、有效的污水處理方法，該處理方法不僅可以有效地去除污水廠出水中的有機(jī)污染物、色度、濁度，消除臭氧氧化處理出水對(duì)生物胚胎發(fā)育造成的毒害作用，減小生物胚胎發(fā)育的畸形率，而且處理時(shí)間短、處理效率高，處理后的出水可作為景觀用水，安全性高。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明一方面提供一種將城鎮(zhèn)污水處理為生態(tài)景觀用水的水處理方法，對(duì)城市污水處理廠的二級(jí)出水依次進(jìn)行臭氧處理和過濾處理。其中，在所述的臭氧處理過程中臭氧氣體的用量為0. I-IOmg 03/mg DOC(即廢水中每毫克溶解性有機(jī)碳所投加的臭氧量為0. I-IOmg)，優(yōu)選為0. 3-0. 5mg 03/mg DOC。 特別是，在所述臭氧處理過程中水力停留時(shí)間為12-20分鐘，優(yōu)選為15-18分鐘。其中，所述的臭氧處理是將城市污水處理廠的二級(jí)出水從上部進(jìn)入臭氧反應(yīng)裝置，臭氧氣體從下部進(jìn)入，氣、水逆流進(jìn)行臭氧氧化反應(yīng)，制得臭氧處理出水。特別是，臭氧氣體進(jìn)入臭氧反應(yīng)裝置下部后，還經(jīng)過曝氣裝置進(jìn)行布?xì)?，使臭氧氣體均勻分布，其中，所述的曝氣裝置的孔徑為30-50微米。其中，所述的過濾處理是經(jīng)過臭氧處理的出水以4_9m/h的流速流過裝填了過濾介質(zhì)的過濾裝置。特別是，所述的流速優(yōu)選為5_8m/h,進(jìn)一步優(yōu)選為5_6. 5m/h。其中，所述過濾介質(zhì)選擇為價(jià)格相對(duì)便宜、運(yùn)行維護(hù)相對(duì)簡單的石英砂。特別是，所述的石英砂的直徑為0. 8-1. 25mm。其中，過濾裝置中過濾介質(zhì)的高度為I. 2-1. 6m ;水力停留時(shí)間為15-20分鐘。本發(fā)明另一方面提供一種按照上述方法制備得到的生態(tài)景觀用水。本發(fā)明方法具有如下優(yōu)點(diǎn)I、本發(fā)明方法制備的生態(tài)景觀用水中的有機(jī)污染物濃度、色度、濁度顯著降低，CODfc降低了 41-44%，色度降低了 68-81%，濁度降低了 90-96%。2、本發(fā)明方法制備的生態(tài)景觀用水的安全性高，生物毒性顯著降低，有效消除臭氧氧化降解處理出水對(duì)生物胚胎發(fā)育造成的毒害作用，減小生物胚胎發(fā)育的畸形率。暴露于本發(fā)明所生產(chǎn)的生態(tài)景觀用水中的日本青鏘魚幼魚畸形率降低至5%以下，胚胎死亡率降低至9%以下。3、本發(fā)明方法工藝操作簡單，僅僅包括臭氧處理和簡單的過濾處理，再生水處理時(shí)間縮短，降低了城市污水二級(jí)出水的處理的成本，提高了再生水處理效率。4、本發(fā)明所采用的石英砂濾料，不僅具有生物活性炭、生物陶粒濾料的控制臭氧后魚卵毒性升高的效果，還有其它濾料所不具備的高效除濁功能，另外，還克服了生物過濾中濾料價(jià)格高、運(yùn)行復(fù)雜的問題。


圖I是本發(fā)明將城鎮(zhèn)污水處理為生態(tài)景觀用水的水處理方法的工藝流程圖。具體實(shí)施例方式本發(fā)明的處理對(duì)象原水為取自城鎮(zhèn)污水處理廠的二級(jí)出水，原水的水質(zhì)為=CODsfa為 7. 5-8. 7mg/L，DOC(溶解性有機(jī)碳)為 6. 9-7. lmg/L，NH:_N 為 0. 8-1. Omg/L, UV254 為0. 141-0. 184L/cm，色度為 25-27 度，濁度為 5. 4-7. 1NTU, pH 值為 7. 8-7. 9。本發(fā)明城鎮(zhèn)污水回用為生態(tài)景觀用水的處理方法的工藝流程如圖I所示，對(duì)城鎮(zhèn)污水處理廠的二級(jí)出水依次進(jìn)行臭氧處理和過濾處理即得。一、臭氧氧化處理城鎮(zhèn)污水處理廠的二級(jí)出水從上部進(jìn)入臭氧接觸反應(yīng)器，臭氧氣體從臭氧接觸反應(yīng)器的下部進(jìn)入，經(jīng)過設(shè)置在臭氧接觸反應(yīng)器內(nèi)的曝氣裝置均勻布?xì)夂螅c從臭氧接觸反應(yīng)器上部流入的二級(jí)出水充分接觸,氣、水逆流進(jìn)行臭氧氧化處理，得到的臭氧處理出水從 反應(yīng)器下部流出，其中，臭氧接觸反應(yīng)器內(nèi)的曝氣裝置的孔徑為30-50微米，臭氧進(jìn)氣壓力為0. 1-0. 15MPa ;臭氧的用量為0. I-IOmg 03/mgD0C,即廢水中每毫克溶解性有機(jī)碳所投加的臭氧量為0. 1-lOmg，水力停留時(shí)間為12-20分鐘。二、過濾處理臭氧處理出水從過濾器的上部流入過濾器內(nèi)，經(jīng)過過濾器內(nèi)填料的濾過作用去除臭氧處理出水中的有機(jī)物及雜質(zhì)，處理后的用于景觀回用水從過濾器下部流出，其中，過濾器內(nèi)的填料為石英砂，臭氧處理出水的流速為4-9m/h ;水力停留時(shí)間為15-20分鐘，填料層高度 I. 2-1. 6mo實(shí)施例I本實(shí)施例I處理的城市污水取自北京市某污水處理廠的二級(jí)出水，二級(jí)出水(即處理原水)水質(zhì)指標(biāo)見表I。I、臭氧處理臭氧氣體在臭氧機(jī)的作用下，通過管道從下部進(jìn)入臭氧接觸反應(yīng)器內(nèi)，經(jīng)過曝氣裝置均勻布?xì)猓粞鯕怏w與從臭氧接觸反應(yīng)器上部進(jìn)入的城市污水處理廠的二級(jí)出水逆流接觸，發(fā)生氧化降解反應(yīng)，殺滅二級(jí)出水中的微生物，并將二級(jí)出水中難以降解的大分子有機(jī)污染物氧化降解成結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，容易被微生物利用的小分子有機(jī)物，臭氧處理出水從臭氧接觸反應(yīng)器底部流出，其中，曝氣裝置孔徑為30微米，臭氧進(jìn)氣壓力為0. IMpa，臭氧投加量為0. 3mg 03/mg DOC,即廢水中每毫克溶解性有機(jī)碳所投加的臭氧量為0. 3mg，二級(jí)出水(即處理原水)在臭氧接觸反應(yīng)器內(nèi)的水力停留時(shí)間為15分鐘，臭氧處理出水的水質(zhì)指標(biāo)見表I ;2、過濾處理將石英砂濾料裝填于過濾器內(nèi)，裝填高度為I. 5m，臭氧處理出水從過濾器的上部流入過濾器內(nèi)，以5m/h的流速流過填料石英砂，進(jìn)行過濾處理，其中，石英砂的直徑為
0.8-1. 25mm,過濾處理出水的水質(zhì)指標(biāo)見表I。按照國家環(huán)境保護(hù)總局2002年出版的《水和廢水檢測分析方法(第四版)》，檢測城市污水處理廠的二級(jí)出水(處理原水)、臭氧處理出水及過濾處理出水的C0Dfc、DOC、NH4+-N、UV254、pH、色度、濁度值。實(shí)施例2
本實(shí)施例2處理的城市污水取自天津市某污水處理廠的二級(jí)出水，二級(jí)出水(即處理原水)水質(zhì)指標(biāo)見表I。臭氧處理過程中除了曝氣裝置孔徑為50微米，臭氧進(jìn)氣壓力為0. 15Mpa，臭氧投加量為0. 5mg 03/mg D0C，二級(jí)出水在臭氧接觸反應(yīng)器內(nèi)的水力停留時(shí)間為17分鐘之外，其余與實(shí)施例I相同，制得的臭氧處理出水的水質(zhì)指標(biāo)見表I ;過濾處理過程中，除了過濾介質(zhì)石英砂的裝填高度為I. 5m，臭氧處理出水的流速為6m/h之外，其余與實(shí)施例I相同，過濾處理出水的水質(zhì)指標(biāo)見表I。實(shí)施例3本實(shí)施例3處理的城市污水取自天津市B污水處理廠的二級(jí)出水，二級(jí)出水(即處理原水)水質(zhì)指標(biāo)見表I。臭氧處理過程中，除了曝氣裝置孔徑為40微米，臭氧進(jìn)氣壓力為0. 12Mpa，臭氧投 加量為0.4mg 03/mg D0C，二級(jí)出水在臭氧接觸反應(yīng)器內(nèi)的水力停留時(shí)間為16分鐘之外，其余與實(shí)施例I相同，制得的臭氧處理出水的水質(zhì)指標(biāo)見表I ;過濾處理過程中，處理所使用的填料為石英砂，石英砂的直徑為0. 8 I. 25mm,臭氧處理出水的流速為6. 5m/h之外，其余與實(shí)施例I相同，過濾處理出水的水質(zhì)指標(biāo)見表I。表I原水、臭氧處理出水及生物處理出水的水質(zhì)指標(biāo)檢測結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種將城鎮(zhèn)污水處理為生態(tài)景觀用水的水處理方法，其特征是對(duì)城市污水處理廠的ニ級(jí)出水依次進(jìn)行臭氧處理和過濾處理。
2.如權(quán)利要求I所述的水處理方法，其特征是在所述臭氧處理過程中臭氧氣體的用量為 O. I-IOmg 03/mg DOC。
3.如權(quán)利要求2所述的水處理方法，其特征是在所述臭氧氣體的用量為O.3-0. 5mg03/mg DOCo
4.如權(quán)利要求I或2所述的水處理方法，其特征是在所述臭氧處理過程中水力停留時(shí)間為12-20分鐘。
5.如權(quán)利要求4所述的水處理方法，其特征是在所述臭氧處理過程中水力停留時(shí)間為15-18分鐘。
6.如權(quán)利要求1-3任一所述的水處理方法，其特征是所述的臭氧處理是將城市污水處理廠的ニ級(jí)出水從上部進(jìn)入臭氧反應(yīng)器，臭氧氣體從下部進(jìn)入，氣、水逆流進(jìn)行臭氧氧化降解反應(yīng)，制得臭氧處理出水。
7.如權(quán)利要求I所述的水處理方法，其特征是所述的過濾處理是經(jīng)過臭氧處理的出水以4-9m/h的流速流過裝填了過濾介質(zhì)的過濾裝置。
8.如權(quán)利要求7所述的水處理方法，其特征是所述過濾介質(zhì)選擇石英砂。
9.如權(quán)利要求8所述的水處理方法，其特征是所述的石英砂的直徑為O.8-1. 25mm。
10.ー種生態(tài)景觀用水，其特征是按照如權(quán)利要求1-9任一所述方法制備而成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種將城鎮(zhèn)污水處理為生態(tài)景觀用水的水處理方法，包括對(duì)城鎮(zhèn)污水廠出水依次進(jìn)行臭氧處理和過濾處理，臭氧將城鎮(zhèn)污水廠出水中殘存的有機(jī)物進(jìn)行分解，過濾處理進(jìn)一步濾除水中的懸浮物，降低污水的色度、濁度，同時(shí)還可在一定程度上消減臭氧氧化出水中的有機(jī)污染物，提高生態(tài)安全性。本發(fā)明處理方法工藝簡單、經(jīng)濟(jì)，不僅能夠有效發(fā)揮臭氧技術(shù)優(yōu)勢，去除城鎮(zhèn)污水廠出水中的色度、嗅味及殘存有機(jī)物，還能夠有效地消除臭氧氧化處理出水對(duì)生物胚胎發(fā)育造成的毒害作用，減小生物胚胎發(fā)育的畸形率，是一種更加安全、有效的污水再生處理方法，處理出水可回用為景觀用水。
文檔編號(hào)C02F9/04GK102745832SQ20111009751
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2011年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月19日
發(fā)明者張昱, 楊敏, 田哲, 苑宏英, 閆志明 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心