專利名稱：城市污水的處理方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及城市污水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是城市污水的處理方法和裝置。
背景技術(shù)：
我國(guó)是一個(gè)干旱缺水嚴(yán)重的國(guó)家，地表水、地下水資源日益缺乏，并且地表水體污染狀況不斷惡化，因此城市的污水深度處理及回用，已經(jīng)作為解決城市缺水、提高水資源利用率和控制水體污染的一條重要途徑。污水處理具有其它策略方法無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，為 “新”的水源替代已有水源提供了可能，成為緩解水資源短缺現(xiàn)狀的有力措施。城市生活污水經(jīng)污水處理廠二級(jí)處理后，出水即使達(dá)到污染物排放標(biāo)準(zhǔn) (GB18918-2002) 一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)排放要求，但是該排放污水的COD、總氮、色度和糞大腸菌群分別高達(dá)60mg/L、20mg/L、30和104個(gè)/L，還是太高，大大阻礙了城市污水的資源化。采用較為經(jīng)濟(jì)有效的深度處理工藝，去除水中各類有機(jī)物，實(shí)現(xiàn)再生水的廣泛安全回用，是城市污水深度處理過(guò)程中需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題。污水處理的再生水工藝技術(shù)是隨著再生水回用量的不斷增加和回用途徑的不斷擴(kuò)展而發(fā)展起來(lái)的，不同的再生水使用途徑，就有不同的水質(zhì)要求。隨著城市水資源緊張趨勢(shì)的不斷加劇，對(duì)再生水的需求不斷加大，再生水應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大，用途逐步拓展，水質(zhì)指標(biāo)也從原來(lái)的單一指標(biāo)發(fā)展為多項(xiàng)指標(biāo)的嚴(yán)格要求。目前，95%以上的城市生活污水都采用生物法處理，但生物法存在有機(jī)物降解極限，經(jīng)過(guò)一系列處理后，會(huì)產(chǎn)生大量的溶解性微生物產(chǎn)物，其毒性可能比存在于污水中原有機(jī)物的毒性還要強(qiáng)。另外，二級(jí)出水中有機(jī)物種類繁多，如藥品和護(hù)膚品(PPCP)及其代謝物、內(nèi)分泌干擾物(EDC)和具有基因毒性的芳香胺類物質(zhì)等，此外還富含多種陰離子污染物。因此還無(wú)法滿足各種再生水使用環(huán)境的應(yīng)用，如城市景觀、灌溉、綠化、城市雜用、工藝用水等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)不足，提出一種城市污水的處理方法，有效地去除城市污水中多種污染物，使出水滿足三類地下水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求，可用于城市景觀、灌溉、綠化、城市雜用、工藝用水等。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種城市污水的處理方法，包括以下過(guò)程從城市污水處理廠排出的二級(jí)出水，依次經(jīng)過(guò)荷鐵陰樹(shù)脂柱、混凝沉淀器和臭氧反應(yīng)器處理。優(yōu)選的，所述荷鐵陰樹(shù)脂的用量為5 15ml/L水，所述二級(jí)出水在荷鐵陰樹(shù)脂柱的停留時(shí)間為5 20min。優(yōu)選的，所述混凝沉淀器中混凝劑投加量為7 30mg/L水。優(yōu)選的，所述臭氧反應(yīng)器中的臭氧產(chǎn)生量為2 10mg/L水，水在臭氧反應(yīng)器中停留時(shí)間為10 30min。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用荷鐵陰樹(shù)脂、混凝沉淀與臭氧相結(jié)合的方法，以污水廠二級(jí)出水為源水，深度處理后使城市污水達(dá)到再生利用要求。城市污水經(jīng)二級(jí)處理后，利用荷鐵陰樹(shù)脂交換作用，去除二級(jí)出水中溶解性有機(jī)物、硝酸鹽和硫酸鹽等無(wú)機(jī)鹽；荷鐵陰樹(shù)脂出水進(jìn)入混凝沉淀處理單元，去除水中殘留的有機(jī)物、磷和濁度等；混凝沉淀出水經(jīng)臭氧氧化，進(jìn)一步去除水中大分子有機(jī)物，提高出水的可生化性。此工藝可非常經(jīng)濟(jì)有效地去除城市污水中多種污染物，使出水滿足三類地下水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求，可用于城市景觀、灌溉、 綠化、城市雜用、工藝用水等。荷鐵陰樹(shù)脂作為一種新型的離子交換材料，其粒徑比常規(guī)離子交換樹(shù)脂小，具有較大的比表面積，吸附速率和再生速率都較高；而且樹(shù)脂結(jié)構(gòu)中結(jié)合了磁性氧化鐵成分，使樹(shù)脂顆粒快速絮凝成大顆粒，通過(guò)重力沉降很快從懸浮液中分離。荷鐵陰樹(shù)脂減少了對(duì)顆粒內(nèi)部擴(kuò)散的影響，而顆粒內(nèi)部擴(kuò)散與樹(shù)脂內(nèi)部活性部位相關(guān)、速度較慢，導(dǎo)致荷鐵陰樹(shù)脂能夠快速吸附D0C、消毒副產(chǎn)物、陰離子組分等污染物，低濃度的樹(shù)脂即可達(dá)到較高的污染物去除率。另外，荷鐵陰樹(shù)脂-混凝沉淀-臭氧氧化工藝聯(lián)用，是一項(xiàng)比較經(jīng)濟(jì)有效的城市污水深度處理工藝系統(tǒng)，首先，荷鐵陰樹(shù)脂出水經(jīng)混凝沉淀和臭氧氧化處理后，能進(jìn)一步降低水中有機(jī)物、磷和濁度，殺滅水中細(xì)菌和病毒，提高出水的可生化性；其次，荷鐵陰樹(shù)脂作為混凝沉淀和臭氧消毒的前處理工藝，還可以減少絮凝劑和其他化學(xué)藥劑(如絮凝過(guò)程中調(diào)節(jié)PH的酸)的使用量，大幅降低臭氧的投加量和消毒過(guò)程中溴化物的形成。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性效果①本發(fā)明采用荷鐵陰樹(shù)脂、混凝沉淀與臭氧聯(lián)合作用，對(duì)城市污水廠二級(jí)出水進(jìn)行深度處理，出水可以滿足三類地下水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求， 可用于城市景觀、灌溉、綠化、城市雜用、工藝用水等。②將荷鐵陰樹(shù)脂、混凝沉淀與臭氧結(jié)合，可以充分發(fā)揮彼此的優(yōu)勢(shì)。荷鐵陰樹(shù)脂可以有效降低二級(jí)出水中溶解性有機(jī)物、硝酸鹽和硫酸鹽等，混凝沉淀在去除水中殘留的有機(jī)物、磷和濁度等更具優(yōu)勢(shì)，臭氧則可以破壞部分重點(diǎn)控制的污染物如抗生素、雌激素類物質(zhì)、微生物代謝產(chǎn)物等的分子結(jié)構(gòu)，去除病原微生物，提高出水的可生化性。③荷鐵陰樹(shù)脂作為混凝沉淀和臭氧消毒的前處理工藝，還可以減少絮凝劑和其他化學(xué)藥劑(如絮凝過(guò)程中調(diào)節(jié)PH的酸)的使用量，大幅降低臭氧的投加量和消毒過(guò)程中溴化物的形成。本發(fā)明還提供了一種城市污水處理裝置，包括有采用管道依次連通的荷鐵陰樹(shù)脂處理裝置、混凝沉淀裝置和臭氧反應(yīng)裝置。優(yōu)選的，所述荷鐵陰樹(shù)脂處理裝置包括管道連通的樹(shù)脂再生罐、一級(jí)接觸反應(yīng)池、 二級(jí)接觸反應(yīng)池、樹(shù)脂存儲(chǔ)罐；所述混凝沉淀裝置包括管道連通的混凝攪拌器和沉淀器； 所述二級(jí)接觸反應(yīng)池與混凝攪拌器管道連通；所述沉淀器與臭氧反應(yīng)裝置管道連通。


圖1是本發(fā)明的處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖標(biāo)記說(shuō)明1-再生罐；2- 一級(jí)接觸反應(yīng)池；3-二級(jí)接觸反應(yīng)池；
4-樹(shù)脂存儲(chǔ)罐；5-混凝攪拌池；6-沉淀池；7-臭氧發(fā)生器；8-臭氧反應(yīng)罐。
具體實(shí)施例方式一種城市污水處理方法，包括以下步驟1)采用城市生活污水經(jīng)污水理廠二級(jí)處理后，達(dá)到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB18918-2002) —級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)排放要求C0D、總氮、色度分別達(dá)到60mg/L、20mg/L、30的二級(jí)出水為原料進(jìn)行下述處理過(guò)程。2)在二級(jí)處理出水后設(shè)置荷鐵陰樹(shù)脂處理工藝，利用樹(shù)脂的離子交換作用，去除水中溶解性有機(jī)物、硝酸鹽和硫酸鹽等。荷鐵陰樹(shù)脂材料為聚丙烯聚合物，樹(shù)脂負(fù)荷磁性氧化鐵，粒徑約150-180 μ m,樹(shù)脂層占反應(yīng)交換罐體積的1/5-1/2，樹(shù)脂投加量5_15ml/L，水停留時(shí)間5-20min。其中，如圖1所示，荷鐵陰樹(shù)脂處理裝置包括有再生罐1、一級(jí)接觸反應(yīng)池2、二級(jí)接觸反應(yīng)池3、樹(shù)脂存儲(chǔ)罐4，利用荷鐵陰樹(shù)脂具有比表面積大、活性交換位多和顆粒沉降快的特點(diǎn)，去除二級(jí)出水中大量溶解性有機(jī)物、硫酸鹽和硝酸鹽等無(wú)機(jī)鹽。設(shè)置荷鐵陰樹(shù)脂再生罐1，對(duì)一級(jí)接觸反應(yīng)池中排出的廢樹(shù)脂進(jìn)行再生，從再生罐1底部B處通入曝氣，實(shí)現(xiàn)荷鐵陰樹(shù)脂的循環(huán)利用。3)處理水量是樹(shù)脂體積的100-300倍時(shí)進(jìn)行再生，樹(shù)脂再生液為10_30% NaCl溶液，樹(shù)脂浸泡3-7min，期間從底部曝氣，使樹(shù)脂與再生液充分接觸反應(yīng)。4)在荷鐵陰樹(shù)脂處理工藝之后，設(shè)置混凝沉淀處理工藝?；炷齽┑耐都恿?7_30mg/L，攪拌器轉(zhuǎn)速10-50rpm ；沉淀池從底部排泥，每周清理沉淀池中混凝沉淀物。如圖1所示，二級(jí)接觸反應(yīng)池3的出水進(jìn)入混凝攪拌池5和沉淀池6，通過(guò)混凝沉淀處理去除水中殘留的有機(jī)物、磷等物質(zhì)，大大降低出水的濁度。5)沉淀池內(nèi)的水經(jīng)集水箱和水泵進(jìn)入臭氧反應(yīng)罐8。臭氧發(fā)生器7以空氣為氧氣來(lái)源，以分散小氣泡形式上流進(jìn)入臭氧反應(yīng)罐8，水中臭氧投加量2-10mg/L，水力停留時(shí)間 10-30min，在臭氧反應(yīng)罐8內(nèi)使臭氧與水充分接觸，用于破壞部分重點(diǎn)控制的污染物如抗生素、雌激素類物質(zhì)、微生物代謝產(chǎn)物等的分子結(jié)構(gòu)，去除病原微生物，提高出水的可生化性，最終出水可用于城市景觀、灌溉、綠化、城市雜用、工藝用水等。下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，本部分的描述僅是示范性和解釋性，不應(yīng)對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍有任何的限制作用。實(shí)施例1城市生活污水經(jīng)污水處理廠二級(jí)處理出水經(jīng)A處進(jìn)入荷鐵陰樹(shù)脂罐，荷鐵陰樹(shù)脂材料為聚丙烯聚合物，樹(shù)脂負(fù)荷磁性氧化鐵，粒徑約150-180 μ m,樹(shù)脂層占反應(yīng)交換罐體積的1/5，樹(shù)脂投加量5ml/L，停留時(shí)間20min。利用樹(shù)脂的離子交換作用，可以去除水中40% 的D0C、30%的硝酸鹽和45%的硫酸鹽。荷鐵陰樹(shù)脂出水進(jìn)入混凝沉淀處理工藝后，混凝劑的投加量10mg/L，攪拌器轉(zhuǎn)速IOrpm ；沉淀池從底部排泥，定期清理沉淀池中混凝沉淀物，可以去除水中20%濁度、30% 的TP。沉淀池內(nèi)的水經(jīng)集水箱和水泵進(jìn)入臭氧反應(yīng)罐。臭氧發(fā)生器以空氣為氧氣來(lái)源， 以分散小氣泡形式上流進(jìn)入臭氧反應(yīng)罐，水中臭氧投加量ang/L，水力停留時(shí)間30min，在臭氧反應(yīng)罐內(nèi)使臭氧與水充分接觸，用于破壞部分重點(diǎn)控制的污染物如抗生素、雌激素類物質(zhì)、微生物代謝產(chǎn)物等的分子結(jié)構(gòu)，去除病原微生物，可以殺滅水中40%的細(xì)菌總數(shù)和 90%的大腸桿菌，提高出水10%的可生化性，出水可以滿足三類地下水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求，最終出水可用于城市景觀、灌溉、綠化、城市雜用、工藝用水等。實(shí)施例2城市生活污水經(jīng)污水處理廠二級(jí)處理出水經(jīng)過(guò)A處進(jìn)入荷鐵陰樹(shù)脂處理裝置，荷鐵陰樹(shù)脂材料為聚丙烯聚合物，樹(shù)脂負(fù)荷磁性氧化鐵，粒徑約150-180 μ m,樹(shù)脂層占反應(yīng)交換罐體積的1/2，樹(shù)脂投加量10ml/L，停留時(shí)間5min。利用樹(shù)脂的離子交換作用，可以去除水中50%的D0C、50%的硝酸鹽和60%的硫酸鹽。荷鐵陰樹(shù)脂出水進(jìn)入混凝沉淀處理工藝后，混凝劑的投加量20mg/L，攪拌器轉(zhuǎn)速 50rpm ；沉淀池從底部排泥，定期清理沉淀池中混凝沉淀物，可以去除水中50 %濁度、40 % 的TP。沉淀池內(nèi)的水經(jīng)集水箱和水泵進(jìn)入臭氧反應(yīng)罐。臭氧發(fā)生器以空氣為氧氣來(lái)源， 以分散小氣泡形式上流進(jìn)入臭氧反應(yīng)罐，水中臭氧投加量6mg/L，水力停留時(shí)間lOmin，在臭氧反應(yīng)罐內(nèi)使臭氧與水充分接觸，用于破壞部分重點(diǎn)控制的污染物如抗生素、雌激素類物質(zhì)、微生物代謝產(chǎn)物等的分子結(jié)構(gòu)，去除病原微生物，可以殺滅水中97%的細(xì)菌總數(shù)和 100%的大腸桿菌，提高出水10%的可生化性，出水可以滿足三類地下水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求，最終出水可用于城市景觀、灌溉、綠化、城市雜用、工藝用水等。實(shí)施例3城市生活污水經(jīng)污水處理廠二級(jí)處理出水經(jīng)A處進(jìn)入荷鐵陰樹(shù)脂處理裝置，荷鐵陰樹(shù)脂材料為聚丙烯聚合物，樹(shù)脂負(fù)荷磁性氧化鐵，粒徑約150-180 μ m,樹(shù)脂層占反應(yīng)交換罐體積的1/3，樹(shù)脂投加量15ml/L，停留時(shí)間lOmin。利用樹(shù)脂的離子交換作用，可以去除水中55%的DOC、65%的硝酸鹽和80%的硫酸鹽。荷鐵陰樹(shù)脂出水進(jìn)入混凝沉淀處理工藝后，混凝劑的投加量30mg/L，攪拌器轉(zhuǎn)速 30rpm ；沉淀池從底部排泥，定期清理沉淀池中混凝沉淀物，可以去除水中60%濁度、55% 的TP。沉淀池內(nèi)的水經(jīng)集水箱和水泵進(jìn)入臭氧反應(yīng)罐。臭氧發(fā)生器以空氣為氧氣來(lái)源， 以分散小氣泡形式上流進(jìn)入臭氧反應(yīng)罐，水中臭氧投加量10mg/L，水力停留時(shí)間20min，在臭氧反應(yīng)罐內(nèi)使臭氧與水充分接觸，用于破壞部分重點(diǎn)控制的污染物如抗生素、雌激素類物質(zhì)、微生物代謝產(chǎn)物等的分子結(jié)構(gòu)，去除病原微生物，可以殺滅水中100%的細(xì)菌總數(shù)和 100%的大腸桿菌，提高出水10%的可生化性，出水可以滿足三類地下水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求，最終出水可用于城市景觀、灌溉、綠化、城市雜用、工藝用水等。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種城市污水的處理方法，包括以下過(guò)程從城市污水處理廠排出的二級(jí)出水，依次經(jīng)過(guò)荷鐵陰樹(shù)脂柱、混凝沉淀器和臭氧反應(yīng)器處理。
2.如權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于所述荷鐵陰樹(shù)脂的用量為5 15ml/L 水，所述二級(jí)出水在荷鐵陰樹(shù)脂柱的停留時(shí)間為5 20min。
3.如權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于所述混凝沉淀器中混凝劑投加量為 7 30mg/L 水。
4.如權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于所述臭氧反應(yīng)器中的臭氧產(chǎn)生量為 2 10mg/L水，水在臭氧反應(yīng)器中停留時(shí)間為10 30min。
5.一種城市污水處理裝置，其特征在于包括有采用管道依次連通的荷鐵陰樹(shù)脂處理裝置、混凝沉淀裝置和臭氧反應(yīng)裝置。
6.如權(quán)利要求5所述的處理裝置，其特征在于所述荷鐵陰樹(shù)脂處理裝置包括管道連通的樹(shù)脂再生罐、一級(jí)接觸反應(yīng)池、二級(jí)接觸反應(yīng)池、樹(shù)脂存儲(chǔ)罐；所述混凝沉淀裝置包括管道連通的混凝攪拌器和沉淀器；所述二級(jí)接觸反應(yīng)池與混凝攪拌器管道連通；所述沉淀器與臭氧反應(yīng)裝置管道連通。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種城市污水的處理方法，包括以下過(guò)程從城市污水處理廠排出的二級(jí)出水，依次經(jīng)過(guò)荷鐵陰樹(shù)脂柱、混凝沉淀器和臭氧反應(yīng)器處理。還公開(kāi)了該處理方法對(duì)應(yīng)的處理裝置。本發(fā)明采用荷鐵陰樹(shù)脂、混凝沉淀與臭氧相結(jié)合的方法，以污水廠二級(jí)出水為源水，深度處理后使城市污水達(dá)到再生利用要求。此工藝可非常經(jīng)濟(jì)有效地去除城市污水中多種污染物，使出水滿足三類地下水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求，可用于城市景觀、灌溉、綠化、城市雜用、工藝用水等。
文檔編號(hào)C02F1/78GK102295367SQ20111022320
公開(kāi)日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月5日
發(fā)明者常江, 楊建 , 甘一萍, 趙璇 申請(qǐng)人:北京城市排水集團(tuán)有限責(zé)任公司