本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種黑臭水A/O正滲透處理系統(tǒng)及處理工藝。
背景技術(shù)：
城市水體黑臭問題主要由水體中藻類和細(xì)菌的新陳代謝以及人類向水體中過度排放污染物引起的。近年來，隨著我國(guó)城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市規(guī)模的日益膨脹，城市環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施日漸不足，城市污水排放量不斷增加，大量污染物入河，水體中化學(xué)需氧量(COD)、氮(N)、磷(P)等污染物濃度超標(biāo)，河流水體污染嚴(yán)重，水體出現(xiàn)季節(jié)性或終年黑臭。城市黑臭水體的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)嚴(yán)重失衡，給群眾帶來了極差的感官體驗(yàn)，成為目前較為突出的水環(huán)境問題，也嚴(yán)重影響著我國(guó)城市的良好發(fā)展。
有機(jī)污染物入河是造成水體黑臭現(xiàn)象的主要原因之一。隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，城市居住人口激增，人口布局相對(duì)集中，造成城市污水處理能力不足，截污治污設(shè)施相對(duì)落后，加之城市地表徑流污染負(fù)荷較大，造成大量有機(jī)污染物排入水體。有機(jī)污染物主要包括有機(jī)碳污染源(化學(xué)需氧量COD、生化需氧量BOD)、有機(jī)氮污染物(氨氮)以及含磷化合物，這些污染物主要來自廢水、污水中的糖類、蛋白質(zhì)、氨基酸、油脂等有機(jī)物的分解，在分解過程中消耗大量的溶解氧，造成水體缺氧，厭氧微生物大量繁殖并分解有機(jī)物產(chǎn)生大量致黑致臭物質(zhì)，從而引起水體發(fā)黑發(fā)臭。大多數(shù)有機(jī)物富集在水體表面形成有機(jī)物膜會(huì)破壞正常水氣界面交換，從而加劇水體發(fā)黑發(fā)臭。另外研究表明，從致黑物質(zhì)的元素形態(tài)組成方面主要指Fe、S及其化合物FeS。
目前在河道及黑臭水處理領(lǐng)域，常規(guī)采用直接加藥法、加藥沉淀過濾法、河床清理法、定期換水法以及局部植物吸收法等。直接加藥法向水體直接投灑藥劑，有見效快、投資省的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也存在持續(xù)時(shí)間短、運(yùn)行費(fèi)用較高的缺點(diǎn),最主要的問題是藥劑沉淀在河床上難以去除和消解，容易形成二次污染。加藥沉淀過濾法綜合處理效果以及出水穩(wěn)定性、持續(xù)性均優(yōu)于直接加藥法，特別是超磁技術(shù)的應(yīng)用，較大幅度降低了運(yùn)行費(fèi)用，有一定的應(yīng)用前景，不足之處在于，處理效果主要在于去除懸浮物，對(duì)黑臭水體的核心污染物沒有明顯的去除效果。河床清理法、定期換水法兩者結(jié)合使用，效果明顯，但是存在污染物的轉(zhuǎn)移、工程量較大的缺點(diǎn)，若單一使用，效果較差。局部植物吸收法屬于生物處理法，不會(huì)二次污染環(huán)境，但是也存在植物的收割和后續(xù)處理問題，且以上處理的最終出水不能直接利用。由此可見，無論采用哪種方法，都存在不足之處。
生物流化床技術(shù)是70年代初發(fā)展起來的污水處理的新興技術(shù)，根據(jù)反應(yīng)器內(nèi)是否需氧，可將其分為厭氧生物流化床和好氧生物流化床。好氧生物流化床是將傳統(tǒng)活性污泥法與生物膜法有機(jī)結(jié)合并引入化工流態(tài)化技術(shù)的一種新型生化污水處理裝置。由于它具有處理效率高、容積負(fù)荷大、抗沖擊能力強(qiáng)、設(shè)備緊湊、占地少等優(yōu)點(diǎn)，因而引起了環(huán)境工程界的極大興趣和廣泛研究，被認(rèn)為是最具發(fā)展前途的生物處理工藝之一。目前研究和應(yīng)用最普遍的是好氧生物流化床。好氧生物流化床包括外循環(huán)好氧生物流化床、氣升式內(nèi)循環(huán)生物好氧流化床、光催化好氧生物流化床、其他形式的好氧生物流化床、改進(jìn)型氣升式好氧生物流化床等，相對(duì)于其他生物膜法和活性污泥法，好氧生物流化床具有比表面積更大、容積負(fù)荷率與污泥負(fù)荷率更高高、耐沖擊負(fù)荷能力更強(qiáng)。
正滲透是一種新型的膜分離處理技術(shù)，與超濾、微濾和反滲透等常用膜分離技術(shù)相比，其不需要外加壓力作為分離驅(qū)動(dòng)力(或者在較低的外加壓力下即可運(yùn)行)，而是靠溶液自身的滲透壓差推動(dòng)正滲透分離過程。此外，相對(duì)于外加壓力驅(qū)動(dòng)技術(shù)，其還具有回收率高和膜污染情況相對(duì)較輕等顯著優(yōu)點(diǎn)。近年來，以美國(guó)和新加坡等為代表的諸多國(guó)家的研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)開展了正滲透水處理技術(shù)的相關(guān)研究；以HTI和Oasys Water為代表的一些公司也在積極推進(jìn)正滲透水處理系統(tǒng)的商業(yè)化，并且取得一定進(jìn)展。隨著人類對(duì)節(jié)能和環(huán)保型技術(shù)的不斷追求，正滲透水處理技術(shù)將會(huì)獲得社會(huì)各界越來越多的關(guān)注。
多級(jí)閃蒸(MSF)是多級(jí)閃急蒸餾法的簡(jiǎn)稱。多級(jí)閃蒸是一種在20世紀(jì)50年代發(fā)展起來的海水淡化法，它是針對(duì)多效蒸發(fā)結(jié)垢較嚴(yán)重的缺點(diǎn)而發(fā)展起來的，具有設(shè)備簡(jiǎn)單可靠、防垢性能好、易于大型化、操作彈性大以及可利用低位熱能和廢熱等優(yōu)點(diǎn)。因此一經(jīng)問世就很快得到應(yīng)用和發(fā)展。多級(jí)閃蒸法不僅用于海水淡化，而且已廣泛用于火力發(fā)電廠、石油化工廠的鍋爐供水、工業(yè)廢水和礦井苦咸水的處理與回收，以及印染工業(yè)、造紙工業(yè)廢堿液的回收。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提供一種黑臭水A/O正滲透處理系統(tǒng)及處理工藝，目的是除去黑臭水體中懸浮顆粒、有機(jī)污染物等，提取其中的淡水資源。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：
一種黑臭水A/O正滲透處理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括黑臭水懸浮物去除裝置、有機(jī)物處理裝置、正滲透裝置和與正滲透裝置的支撐層側(cè)出水口連接的多級(jí)閃蒸器，有機(jī)物處理裝置的進(jìn)水口與懸浮物去除裝置的出水口連接，有機(jī)物處理裝置的出水口與正滲透裝置的活性層側(cè)進(jìn)水口連接，正滲透裝置的活性層側(cè)出水口與沉淀池的進(jìn)水口連接，多級(jí)閃蒸器的濃縮水出水口與正滲透裝置的支撐層側(cè)進(jìn)水口連接。
所述多級(jí)閃蒸器設(shè)有高鹽廢水進(jìn)水口。
所述懸浮物去除裝置包括混凝氣浮池，所述混凝氣浮池的出水口與有機(jī)物處理裝置的進(jìn)水口連接。
所述懸浮物去除裝置還包括碳分離裝置，所述碳分離裝置的出水口與混凝氣浮池的進(jìn)水口連接。
所述有機(jī)物處理裝置包括依次連接的臭氧氧化池、空氣吹脫塔、水解酸化池、好氧生物流化床，所述臭氧氧化池的進(jìn)水口與懸浮物去除裝置的出水口連接，好氧生物流化床的出水端與正滲透裝置的活性層側(cè)進(jìn)水口連接。
好氧生物流化床法進(jìn)行處理，好氧生物流化床是以粒徑小于1mm的砂、焦炭、活性炭一類的顆粒材料為載體，填充于設(shè)備中，充氧的黑臭水自下而上流動(dòng)，使載體流態(tài)化。生物膜附著在載體表面，由于載體粒徑小，比表面積高達(dá)2000～3000m2/m3，能夠維持較高濃度的生物量，折算成MLSS可達(dá)10～15g/L。由于載體流態(tài)化，使黑臭水與生物膜廣泛接觸，強(qiáng)化了傳質(zhì)過程，載體相互間的碰撞、摩擦，促進(jìn)了生物膜的更新，可有效防止流化床被生物膜堵塞。因此，好氧生物流化床具有負(fù)荷高、處理效果好、占地少、污泥不需回流也不膨脹、能耗低的特點(diǎn)。其處理效果優(yōu)于活性污泥法、接觸氧化法、生物濾池法。在好氧生物流化床中，含氮化合物被硝化，部分上清液回流到水解酸化池，在水解酸化池中，反硝化細(xì)菌將回流混合液中NO2-和NO3-還原成氣態(tài)氮化合物N2、N2O，達(dá)到脫氮的目的。黑臭水體經(jīng)過好氧生物流化床后，有機(jī)物濃度極大降低，同時(shí)也極大減輕正滲透膜污染，提高出水水質(zhì)，理想狀態(tài)下，正滲透膜只允許水分子通過，因此可以高效處理黑臭水體，得到優(yōu)質(zhì)的淡水資源。
所述有機(jī)物處理裝置還包括用于將好氧生物流化床處理后的上清液回流到水解酸化池的回流裝置。
所述系統(tǒng)還包括集水池，通過抽水裝置將集水池中的黑臭水輸送入懸浮物去除裝置。集水池進(jìn)行均質(zhì)均量，保證后續(xù)廢水處理設(shè)備正常運(yùn)營(yíng)。因?yàn)椴煌暮诔魪U水，其水量和水質(zhì)一般是不均衡的，不均衡的廢水對(duì)廢水處理設(shè)備的正常操作及處理效果是不利的，廢水經(jīng)過集水池處理則避免了此弊端。
所述黑臭水A/O正滲透處理系統(tǒng)的處理工藝，所述處理工藝包括如下步驟：
A、將黑臭水經(jīng)過懸浮物去除裝置除去懸浮顆粒；
B、將步驟A處理后的水依次進(jìn)行臭氧氧化池氧化、空氣吹脫塔除氨氮與二氧化硫、水解酸化池分解有機(jī)物及還原氮化合物、好氧生物流化床處理；
C、將好氧生物流化床的出水作為原料液進(jìn)入正滲透裝置的活性層側(cè)，高鹽廢水經(jīng)多級(jí)閃蒸器處理后的濃縮水作為汲取液進(jìn)入正滲透膜支撐層側(cè)，汲取液的滲透壓高于原料液的滲透壓，汲取液經(jīng)滲透處理后循環(huán)進(jìn)入多級(jí)閃蒸器進(jìn)行濃縮，濃縮的原料液進(jìn)入沉淀池進(jìn)行沉淀處理并除去。
所述處理工藝還包括在黑臭水進(jìn)入懸浮物去除裝置之前的集水池均衡水質(zhì)的步驟。集水池對(duì)預(yù)處理廢水進(jìn)行匯集、儲(chǔ)存和水質(zhì)均衡，得到均衡水質(zhì)廢水。
懸浮顆粒除雜可以僅采用混凝氣浮處理，由提升泵將集水池中的均衡水質(zhì)黑臭水提升至混凝氣浮池后，投入混凝劑，均衡水質(zhì)黑臭水中難以沉淀的膠體狀懸浮顆?；蛉闋钗廴疚镛D(zhuǎn)化成絮狀物經(jīng)過氣浮工藝，絮狀物形成浮渣并被除去。優(yōu)選的是，步驟A除去懸浮顆粒的步驟包括黑臭水先經(jīng)碳分離裝置除顆粒雜質(zhì)，再經(jīng)過混凝氣浮池除去膠體狀懸浮顆粒劑乳狀污染物。
本發(fā)明的有益效果：
本發(fā)明將黑臭水處理與高鹽廢水處理結(jié)合起來，黑臭水經(jīng)過混凝氣浮處理、臭氧氧化處理、吹脫處理、水解酸化、好氧生物流化床處理，再通過正滲透濃縮的黑臭水經(jīng)除磷后就可以直接排出，可以避免濃縮水排放的環(huán)境影響。同時(shí)本工藝不但采用多效閃蒸技術(shù)處理高鹽廢水，回收了高鹽廢水中的水資源，而且還將難以處理的多級(jí)閃蒸濃水作為正滲透過程的汲取液，變廢為寶，用于正滲透過程處理黑臭水，充分實(shí)現(xiàn)了多級(jí)閃蒸濃水的高效利用。
本發(fā)明一方面可以從黑臭水體、高鹽廢水中提取優(yōu)質(zhì)的淡水資源，實(shí)現(xiàn)廢水的零排放；另一方面，本發(fā)明將正滲透技術(shù)與A/O工藝結(jié)合共同處理黑臭水，高效除去廢水的有機(jī)物與含氮物質(zhì)，且膜污染輕微，經(jīng)過正滲透濃縮的黑臭水經(jīng)除磷后可以直接排出，也可以排入回收裝置中，且同時(shí)利用高鹽廢水經(jīng)多級(jí)閃蒸后的濃縮水，避免了濃縮水排放對(duì)環(huán)境的影響。
附圖說明
本說明書包括以下附圖，所示內(nèi)容分別是：
圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
圖中標(biāo)記為：
1、集水池，2、混凝氣浮池，3、臭氧氧化池，4、空氣吹脫塔，5、水解酸化池，6、好氧生物流化床，7、正滲透膜裝置，8、沉淀池，9、多級(jí)閃蒸器。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)照附圖，通過對(duì)實(shí)施例的描述，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，目的是幫助本領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解，并有助于其實(shí)施。
如圖1所示，本發(fā)明具體涉及一種黑臭水A/O正滲透處理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括黑臭水懸浮物去除裝置、有機(jī)物處理裝置、正滲透裝置和與正滲透裝置的支撐層側(cè)出水口連接的多級(jí)閃蒸器，有機(jī)物處理裝置的進(jìn)水口與懸浮物去除裝置的出水口連接，有機(jī)物處理裝置的出水口與正滲透裝置的活性層側(cè)進(jìn)水口連接，正滲透裝置的活性層側(cè)出水口與沉淀池的進(jìn)水口連接，多級(jí)閃蒸器的濃縮水出水口與正滲透裝置的支撐層側(cè)進(jìn)水口連接。較好的是，該系統(tǒng)還包括集水池1，通過抽水裝置將集水池1中的黑臭水輸送入懸浮物去除裝置。集水池對(duì)預(yù)處理廢水進(jìn)行匯集、儲(chǔ)存和水質(zhì)均衡,得到均衡水質(zhì)黑臭水廢水。集水池進(jìn)行均質(zhì)均量，保證后續(xù)廢水處理設(shè)備正常運(yùn)營(yíng)。因?yàn)椴煌暮诔魪U水，其水量和水質(zhì)一般是不均衡的，不均衡的廢水對(duì)廢水處理設(shè)備的正常操作及處理效果是不利的，廢水經(jīng)過集水池處理則避免了此弊端。抽水裝置可以采用提升泵。正滲透裝置采用現(xiàn)有的正滲透膜組件。
為了便于將黑臭水處理與高鹽廢水處理結(jié)合起來，多級(jí)閃蒸器設(shè)有高鹽廢水進(jìn)水口。采用多效閃蒸技術(shù)處理高鹽廢水，回收了高鹽廢水中的水資源，而且還將難以處理的多級(jí)閃蒸濃水作為正滲透過程的汲取液，變廢為寶，用于正滲透過程處理黑臭水，充分實(shí)現(xiàn)了多級(jí)閃蒸濃水的高效利用。
懸浮物去除裝置包括混凝氣浮池2，混凝氣浮池2的出水口與有機(jī)物處理裝置的進(jìn)水口連接。黑臭水進(jìn)入混凝氣浮池后，投入混凝劑，黑臭水中難以沉淀的膠體狀懸浮顆?；蛉闋钗廴疚镛D(zhuǎn)化成絮狀物經(jīng)過氣浮工藝，絮狀物形成浮渣并被除去。較好的是，懸浮物去除裝置還包括碳分離裝置，碳分離裝置的出水口與混凝氣浮池的進(jìn)水口連接。碳分離裝置為公開號(hào)為CN105477923A的中國(guó)專利公開的一種污水處理快速碳分離裝置，此碳分離裝置與上述專利的快速碳分離裝置沒有結(jié)構(gòu)上的改變。碳分離裝置主要是一級(jí)物理強(qiáng)化設(shè)備，可高效去除黑臭水體中的泥、渣、砂以及微塑料等懸浮物，其主要由進(jìn)水口、出水口、懸浮物排出口與濾帶等部分組成。同時(shí)，碳分離裝置的濾布在運(yùn)行中處于快速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，使所處理污水中溶氧量大大提高，污水中的氧化還原電位(ORP)隨之大幅度提高。先采用碳分離裝置處理黑臭水體，之后再采用混凝氣浮池處理能夠更好的除去黑臭水體中的懸浮物或乳狀污染物，便于之后黑臭水處理的進(jìn)行，避免黑臭水中存在懸浮物造成不利影響。
上述有機(jī)物處理裝置包括依次連接的臭氧氧化池3、空氣吹脫塔4、水解酸化池5、好氧生物流化床6，臭氧氧化池3的進(jìn)水口與混凝氣浮池2的出水口連接，好氧生物流化床6的出水端與正滲透裝置的活性層側(cè)進(jìn)水口連接。有機(jī)物處理裝置還包括用于將好氧生物流化床處理后的上清液回流到水解酸化池的回流裝置?；亓餮b置可以采用回流管。
該黑臭水A/O正滲透處理系統(tǒng)的處理工藝，包括如下步驟：
(1)集水池均衡水質(zhì)：對(duì)預(yù)處理黑臭廢水進(jìn)行匯集、儲(chǔ)存和水質(zhì)均衡，得到均衡水質(zhì)黑臭廢水。
(2)混凝氣浮池除懸浮雜質(zhì)：由提升泵將得到的均衡水質(zhì)黑臭廢水提升至混凝氣浮池后，投入混凝劑，均衡水質(zhì)廢水中難以沉淀的膠體狀懸浮顆粒或乳狀污染物轉(zhuǎn)化成絮狀物經(jīng)過氣浮工藝，絮狀物形成浮渣并被除去。
(3)臭氧氧化池氧化：經(jīng)過步驟(2)處理后的黑臭廢水進(jìn)入臭氧氧化池，臭氧氧化能使廢水中的偶氮類有機(jī)物等環(huán)狀物部分環(huán)或長(zhǎng)鏈分子斷裂，大分子物質(zhì)變成小分子物質(zhì)，以提高廢水可生化性。同時(shí)也能將低價(jià)硫氧化為二氧化硫。
(4)空氣吹脫塔處理：經(jīng)過臭氧氧化的廢水進(jìn)入空氣吹脫塔，去除大部分氨氮和二氧化硫。
(5)水解酸化：空氣吹脫塔處理后的出水先在水解酸化池內(nèi)將大分子有機(jī)物分解，同時(shí)反硝化細(xì)菌將回流混合液中NO2-和NO3-還原成氣態(tài)氮化合物N2、N2O。
(6)好氧生物流化床處理：經(jīng)過步驟(5)處理的出水進(jìn)入好氧生物流化床，殘留的有機(jī)物被進(jìn)一步氧化，含氮化合物被硝化，得到的上清液，一部分回流到水解酸化池。
(7)正滲透膜組件分離：將好氧生物流化床流出的另一部分上清液作為原料液進(jìn)入正滲透膜活性層側(cè)，同時(shí)高鹽廢水經(jīng)多級(jí)閃蒸器處理后的濃縮水作為汲取液進(jìn)入正滲透膜支撐層側(cè)，汲取液的滲透壓遠(yuǎn)高于原料液，且正滲透膜僅允許水分子通過，因此，僅有黑臭水中的水分子在滲透壓的作用下，不斷地從正滲透膜的活性層側(cè)進(jìn)入支撐層側(cè)，被稀釋的汲取液進(jìn)入多級(jí)閃蒸系統(tǒng)進(jìn)行濃縮。
(8)沉淀池沉淀：被濃縮的原料液進(jìn)入沉淀池，投加鐵鹽除磷劑，使除磷劑與被濃縮的黑臭水迅速接觸并混合均勻，被濃縮的黑臭水中的磷酸鹽與除磷劑反應(yīng)生成沉淀并去除，使處理的水質(zhì)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，處理后的水質(zhì)可以排入回收裝置中，進(jìn)行進(jìn)一步回收利用，回收裝置可以為大型罐體、箱體等。采用除磷劑除去黑臭水體中的磷酸鹽，不需要增設(shè)大型水處理構(gòu)筑物，簡(jiǎn)便易行，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
(9)多級(jí)閃蒸器處理：高鹽廢水進(jìn)入多級(jí)閃蒸器，濃縮水進(jìn)入正滲透膜支撐層側(cè)，多級(jí)閃蒸器產(chǎn)生的純水直接排放利用。
處理工藝中，各步驟之間通過管道輸送水?；炷龤飧〕爻龖腋‰s質(zhì)之前最好先通過碳分離裝置除顆粒雜質(zhì)，再經(jīng)過混凝氣浮池除去膠體狀懸浮顆粒劑乳狀污染物。使所處理污水中溶氧量大大提高，污水中的氧化還原電位(ORP)隨之大幅度提高，便于之后處理黑臭水處理工藝達(dá)到更好的效果。
以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述。顯然，本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制。只要是采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)；或未經(jīng)改進(jìn)，將本發(fā)明的上述構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。