一种基于碳磷分离的生活污水加载混凝处理方法技术

本发明专利技术公开一种基于碳磷分离的生活污水加载混凝处理方法，将混凝技术用作污水一级处理，在前端去除SS、有机物和磷，从而优化处理系统和成本。本发明专利技术涉及基于异相成核的加载混凝处理技术，开发了粉煤灰、凹凸棒土、沸石粉、黏土四种材料用于加载混凝，解决了加载材料单一的问题，使加载材料的可选择性更多以及材料成本更低，所述材料与混凝剂处理生活污水产生的絮体密实、比重大，混凝沉淀时间短，有效减小各池体的容积。本发明专利技术易于实现自动化控制，装置设计了部分絮体污泥回流至絮凝室强化絮凝反应，使药剂得到更充分的利用，同时基于材料成本与能耗成本的考量优化加载材料的循环利用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于碳磷分离的生活污水加载混凝处理方法
技术介绍
随着社会经济的快速发展和人们物质需求的不断提高，我国生活污水排放总量呈快速增长的趋势，C、N、P等排放量处于高位，对水环境造成严重的胁迫和影响，引发了黑臭水体、水体富营养化等系列生态问题。为降低污染物排放对地表水体的冲击和影响，大量物化、生化处理工艺被应用于污水污水处理，以削减污染物的排放量，达到严格的排放标准。混凝是一种在水处理中常用的工艺，通过投加混凝剂，使水中的悬浮颗粒及胶体颗粒脱稳，脱稳后的絮体颗粒互相碰撞粘附并再次聚集成大而密实的絮状颗粒并与水分离。水处理中的混凝现象比较复杂，胶体颗粒的脱稳与凝聚是絮凝剂、胶体颗粒以及原水水质综合作用的结果，不同种类混凝剂以及不同的水质条件，混凝机理都有所不同，主要包括缩双电层作用、吸附电中和作用、吸附架桥作用和沉淀物网捕或卷扫作用，上述四种机理既可能同时发生，也可能在特定情况下有其中某一种或几种机理起主要作用，取决于混凝剂种类投加量、水中胶体粒子性质、含量以及水的pH值、温度等。常规的混凝技术虽然已经成熟且规模应用，但存在着水力负荷较小、水力停留时间较长等问题而导致絮凝沉淀池容积大和处理周期相对较长，同时松散的絮体固液分离效果较差，往往需要加入PAM等有机高分子助凝剂来提高沉降性能，这些都造成基建成本和运行成本的增加。基于异相成核的磁加载混凝和微砂加载混凝是新一代的混凝技术，磁加载混凝将混凝与磁技术相结合，通过向水中投加磁粉，形成磁性絮体，在磁场作用下加速沉淀，而絮体污泥中的磁粉通过磁分离设备回收利用；微砂加载混凝以微砂为载体，通过混凝剂的网捕作用和吸附架桥作用，使得脱稳的胶体颗粒和悬浮物吸附聚集于微砂表面，并快速絮凝沉降。在所述新型加载混凝技术中，磁粉和微砂的加入大大提高了絮体的沉降效果和减小反应沉淀池容，但仍存在一些问题，一方面是磁加载中磁分离系统的设备较为复杂，增加了设备成本，同时磁粉价格(1100-2800元/吨)较高，而磁分离回收效率较低；另一方面是加载材料较为单一，当前的加载材料的开发较少，主要是磁粉和微砂，没有针对不同地区当地现有的廉价材料进行开发研究。此外，无论是传统的混凝技术还是新型的磁加载和微砂加载混凝技术在污水处理中常用作深度处理除磷，仅对末端系统只起到除磷达标处理的作用，而很少被考虑用作一级处理，在前端去除SS，有机物和磷，从而对整个处理系统起到减负荷效果。除磁粉和微砂之外，一些储量丰富的天然材料和工业副产品都有成为加载混凝异相成核核心的潜在可能。粉煤灰是煤燃烧后烟气中收捕下来的细灰，我国作为燃煤大国当前粉煤灰年产生量已超过七万亿吨，成为主要的工业固体废弃物，同时也是潜在的丰富资源，其组分主要是SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2，具有大的比表面积、较强的离子交换能力和吸附性能；凹凸棒土是一种遍及世界各地的晶质水合镁铝硅酸盐矿物，晶体中含有不定量Na+、Ca2+、Fe3+、Al3+，具有大的比表面积和较好的阳离子可交换性、吸附脱色性；沸石粉是一种含水的碱金属或碱土金属的铝硅酸矿物，含Na、Ca、K、Mg等金属离子，是天然的分子筛，具有离子交换性、吸附分离性、催化性和稳定性，尤其是对氨氮具有一定的吸附性；黏土广泛分布于各地的岩石和土壤中，由多种水合硅酸盐和一定量的氧化铝、碱金属氧化物和碱土金属氧化物组成，有很好的物理吸附性和表面化学活性。上述几种材料具有较大的比重，成为絮凝核心有很强的沉降性能，同时所述几种材料储量大、分布广、价廉易得，是加载混凝材料很好的开拓和补充。
技术实现思路
本专利技术开发了一种生活污水加载混凝处理技术和装置，针对传统混凝在污水处理中仅用作深度处理末端除磷，本专利技术采用加载混凝技术处理生活污水原水，旨在前端处理中将污水大部分的磷、SS和部分COD分离去除，同时为系统后续工艺减负，分离出来的碳磷进入污泥中，增加污泥的有机质含量和营养成分，更有利于污泥资源化利用。加载混凝技术有效提高絮体污泥的比重，本专利技术在无需投加助凝剂的情况下，便可达到更优的沉降性能，加载成核材料的加入大大增加絮凝颗粒的碰撞，改善水力条件，部分絮体污泥回流使药剂得到更充分的利用，实现更低的搅拌能耗、更小的混凝沉淀池的容积和建设投资和运行成本。此外，本专利技术开发出粉煤灰、凹凸棒土、沸石粉、黏土等材料进行加载混凝，解决了加载材料单一的问题，使加载材料的可选择性更多以及材料成本更低，尤其是对作为工业固废的粉煤灰的利用，可以说是一种固废资源化的环境友好途径。本专利技术提供如下技术方案：一种基于碳磷分离的生活污水加载混凝处理方法，如图1所示，所基于的装置采用一体化设计，其处理单元包括进水系统、进药系统、混合池、絮凝池、熟化池、导流槽、斜管沉淀池、污泥回流和排放系统、水力旋流器。生活污水在一体化设备中经过加载混凝技术处理而实现SS、COD、TP的快速分离和去除，混凝过程采用机械搅拌，其处理过程如下：原水经进水系统流经格栅，截留住较大悬浮物后流入混合池，混凝剂在配药系统中配成溶液，管式投加进混合池，同时加载材料注入混合池，原水、絮凝剂、加载材料在混合池中搅拌器的作用下进行混凝反应产生细小絮体，然后流入絮凝池以及熟化池，在持续搅拌下小絮体通过絮凝作用长大，长大的絮体经过导流槽流入斜管沉淀池进行泥水分离，沉淀出水直接排放或者流向下一级处理单元，絮体污泥大部分经水力旋流器将加载材料与污泥分离，加载材料重新注入混合池循环使用，污泥排放出系统；另一小部分污泥回流至絮凝池，通过吸附架桥和网捕等作用帮助絮体长大和污染物去除，充分发挥絮凝剂的作用。1.进水系统本专利技术处理的污水包括市政污水、农村生活污水、黑臭水体以及其他分散式生活污水，原水水质COD100-700mg/L，NH4+-N20-70mg/L、TN20-80mg/L，TP2.0-8.0mg/L。污水由1进水泵输送经1-2进水管流入混合池，1-2进水管设在混合池一侧下部。2.进药系统进药系统包括：混凝剂、补充加载材料、以及循环加载材料三部分，絮凝剂在2配药系统中配成溶液，由2-1加药泵通过管式投加方式注入混合池，加载材料通过8-6水力旋流器从絮体污泥中分离出来注入3混合池循环使用，由于8-6水力旋流器的分离会有部分加载材料随絮体污泥外排而损失，因此需要进行补充，通过2-3加载材料干投加/补充装置进行补给，而使混凝系统中加载材料保持在一定浓度。本专利技术所述混凝剂包括聚合氯化铝、聚合氯化铝铁、硫酸铝、聚合硫酸铁、亚硫酸铁、三氯化铁以及壳聚糖等其他有机混凝剂中的任一种，药剂配制的质量浓度为2％-10％，每升污水药剂投加量为20-200mg，根据所处理污水水质及出水要求对应选用。本专利技术所述加载材料粒径在40-200μm，包括粉煤灰、凹凸棒土、沸石粉、黏土，上述材料中的任一种均能够用于本系统之中，混凝体系中浓度保持在20-300mg/L，混凝剂：加载材料＝1:(1-2)，投加方式可为重力计量干投加或与混凝剂复配成溶液管式投加，根据所处理污水水质及处理水量对应选用。3.混凝系统混凝系统包括2-4搅拌器、2-5承托板、3混合池、4絮凝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于碳磷分离的生活污水加载混凝处理方法，其特征在于，该方法基于采用一体化设计的装置，其处理单元包括进水系统、进药系统、混合池、絮凝池、熟化池、导流槽、斜管沉淀池、污泥回流和排放系统、水力旋流器；生活污水在一体化设备中经过加载混凝技术处理而实现SS、COD、TP的快速分离和去除，混凝过程采用机械搅拌，具体步骤包括：/n1)原水经进水系统流经格栅，截留住较大悬浮物后流入混合池，混凝剂在配药系统中配成溶液，管式投加进混合池，同时加载材料注入混合池，原水、絮凝剂、加载材料在混合池中搅拌器的作用下进行混凝反应产生细小絮体；/n2)然后流入絮凝池以及熟化池，在持续搅拌下小絮体通过絮凝作用长大，长大的絮体经过导流槽流入斜管沉淀池进行泥水分离，沉淀出水直接排放或者流向下一级处理单元；/n3)絮体污泥大部分经水力旋流器将加载材料与污泥分离，加载材料重新注入混合池循环使用，污泥排放出系统；另一小部分污泥回流至絮凝池，通过吸附架桥和网捕作用帮助絮体长大和污染物去除。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于碳磷分离的生活污水加载混凝处理方法，其特征在于，该方法基于采用一体化设计的装置，其处理单元包括进水系统、进药系统、混合池、絮凝池、熟化池、导流槽、斜管沉淀池、污泥回流和排放系统、水力旋流器；生活污水在一体化设备中经过加载混凝技术处理而实现SS、COD、TP的快速分离和去除，混凝过程采用机械搅拌，具体步骤包括：
1)原水经进水系统流经格栅，截留住较大悬浮物后流入混合池，混凝剂在配药系统中配成溶液，管式投加进混合池，同时加载材料注入混合池，原水、絮凝剂、加载材料在混合池中搅拌器的作用下进行混凝反应产生细小絮体；
2)然后流入絮凝池以及熟化池，在持续搅拌下小絮体通过絮凝作用长大，长大的絮体经过导流槽流入斜管沉淀池进行泥水分离，沉淀出水直接排放或者流向下一级处理单元；
3)絮体污泥大部分经水力旋流器将加载材料与污泥分离，加载材料重新注入混合池循环使用，污泥排放出系统；另一小部分污泥回流至絮凝池，通过吸附架桥和网捕作用帮助絮体长大和污染物去除。


2.根据权利要求1所述的一种基于碳磷分离的生活污水加载混凝处理方法，其特征在于，处理的污水包括市政污水、农村生活污水、黑臭水体以及其他分散式生活污水，原水水质COD100-700mg/L，NH4+-N20-70mg/L、TN20-80mg/L，TP2.0-8.0mg/L。


3.根据权利要求1所述的一种基于碳磷分离的生活污水加载混凝处理方法，其特征在于，进药系统包括：混凝剂、补充加载材料、以及循环加载材料三部分，絮凝剂在配药系统中配成溶液，由加药泵通过管式投加方式注入混合池，加载材料通过水力旋流器从絮体污泥中分离出来注入混合池循环使用，通过加载材料干投加/补充装置进行补给，而使混凝系统中加载材料保持在稳定浓度。


4.根据权利要求3所述的一种基于碳磷分离的生活污水加载混凝处理方法，其特征在于，所述混凝剂包括聚合氯化铝、聚合氯化铝铁、硫酸铝、聚合硫酸铁、亚硫酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯玉杰，李东一，何伟华，吕淼，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12