一種膜法與超磁混凝組合的水處理工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及污水處理和微污染水體處理領(lǐng)域。該發(fā)明提出了一種膜法與超磁混凝 聯(lián)用的水處理工藝。該發(fā)明對污水處理工藝的改進(jìn)具有重大意義。
【背景技術(shù)】[002]我國現(xiàn)行的GB18918-2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，對城 鎮(zhèn)污水廠出水水質(zhì)設(shè)定了三級標(biāo)準(zhǔn)，其中一級標(biāo)準(zhǔn)分為A標(biāo)準(zhǔn)和B標(biāo)準(zhǔn)，大多數(shù)省份和主要 城市都已普遍施行一級A標(biāo)準(zhǔn)。在目前水處理工藝中，懸浮物，有機(jī)物，氮等都相對比較容 易去除，但磷的去除一直是目前的難題，是水處理工藝的瓶頸。隨著近些年水處理工藝的不 斷進(jìn)步，已形成幾種成熟工藝，經(jīng)過污水處理廠處理后水質(zhì)能夠達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)。隨著北京 等中心城市的排放標(biāo)準(zhǔn)不斷提高至排水水質(zhì)要達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002) 中地表IV類的標(biāo)準(zhǔn)，對排放水中磷的含磷由< 0. 5mg/L提高到< 0. 3mg/L。這對污水處理工 藝提出了新的需求。
[0003] 目前，城鎮(zhèn)污水處理廠常用的處理工藝有： A20工藝+深度處理系統(tǒng)； MBR工藝； 或者M(jìn)BBR+深度處理系統(tǒng)等。
[0004] 當(dāng)處理通常的市政污水時，以上各種工藝尚難保證產(chǎn)水達(dá)到地表IV類的標(biāo)準(zhǔn)。而 在各項指標(biāo)中，最難處理的就是磷的超標(biāo)。
[0005] 廢水除磷的方法主要包括：生物法、化學(xué)沉淀法、物理吸附法、膜技術(shù)處理法。廢水 中的存在形式：無機(jī)磷酸鹽（Η2Ρ04、ΗΡ042、P043 )、聚磷酸鹽、有機(jī)磷等。除磷工藝最常用的 技術(shù)是生物除磷和化學(xué)除磷。生物除磷的原理是利用磷細(xì)菌（也稱為聚磷菌、除磷菌），過 量或超出生理需要的攝取磷，以聚合磷酸鹽的形式貯存在細(xì)胞體內(nèi)，再從系統(tǒng)中通過排出 這種高磷污泥，達(dá)到除磷的目的。但在該過程中，由于生物體釋放的磷量是有一定限度的， 因此在排掉高磷污泥的同時也會排除大量的有用的生物污泥，造成系統(tǒng)處理能力下降和處 理效果不穩(wěn)定。
[0006] 化學(xué)除磷的原理是向生化池中投加藥劑，使水中磷酸離子生成難溶性鹽，形成混 凝絮體與活性污泥結(jié)合，從而在排除活性污泥時去除污水中所含磷。使用的藥劑可分為石 灰沉淀法和金屬鹽沉淀法。僅利用化學(xué)沉淀除磷工藝，由于生化池中活性污泥的影響，除磷 效率不高，很難滿足出水總磷濃度為0. 5mg/L的要求。但是在污水除磷過程中，水中的其它 有機(jī)物質(zhì)也會消耗大量的藥劑，化學(xué)藥劑的實際投加量總是遠(yuǎn)大于根據(jù)化學(xué)計量關(guān)系預(yù)測 的藥劑投量，一方面會導(dǎo)致其運行費用偏高；另一方面大量及過量的藥劑投加會影響生物 處理單元的正常運行；同時也必然導(dǎo)致處理系統(tǒng)的污泥體積和污泥總量的大量增加，給污 泥的處理處置帶來困難。
[0007] 超濾膜技術(shù)由于其高效分離性能是目前廣泛使用的一項水處理技術(shù)?？蓪崿F(xiàn)對水 體中顆粒、膠體，細(xì)菌，某些病毒的去除。但由于超濾的過濾精度不足以去除水中的磷酸鹽， 因此單一使用超濾工藝，出水難以全面滿足嚴(yán)格的一級A以上的出水排放標(biāo)準(zhǔn)的狀況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 基于上述背景，本發(fā)明的目的是提供一種膜法與超磁混凝組合的水處理工藝。
[0009] 本發(fā)明的核心技術(shù)是：膜技術(shù)與超磁混凝組合。污水經(jīng)過前期處理后通過膜生物 反應(yīng)器（MBR)、膜絮凝反應(yīng)器(MCR)或者壓力式超濾（UF)系統(tǒng)。在這些系統(tǒng)中水會通過超濾 膜過濾，超濾膜的過濾精度在〇. 01~〇. 4μm，可以濾除水中大部分污染物質(zhì)，出水中磷的 含量通常可以保證<2mg/L。由于超濾膜的高效分離作用，分離效果遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)沉淀池，除總 磷等個別指標(biāo)外，出水水質(zhì)可達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)或四類水標(biāo)準(zhǔn)，且設(shè)備占地小，效率高。產(chǎn)水 中剩余的磷雖然達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，但含量已經(jīng)很低，并且消耗藥劑的其它污染物質(zhì)大量減 少。此時將膜系統(tǒng)產(chǎn)水引入超磁混凝裝置，首先進(jìn)入凝聚單元，利用磁種（磁粉）、混凝劑與 水中磷的結(jié)合，形成又大又重的礬花，然后進(jìn)入絮凝單元，絮凝劑與礬花及磁粉結(jié)合，快速 沉降，實現(xiàn)水與含磷絮體的快速分離。產(chǎn)水磷含量達(dá)到國家四類水標(biāo)準(zhǔn)要求（小于〇.3mg/ L)。含磷絮體的濃縮污泥借助機(jī)械分離將磁粉進(jìn)行回收，磁粉回收后重新進(jìn)入系統(tǒng)循環(huán)使 用。經(jīng)過磁粉回收后的含磷污泥進(jìn)入污泥處理系統(tǒng)。該過程投加的混凝劑量為5-20ppm，絮 凝劑藥量為〇.l-2ppm，只相當(dāng)于通常采用的化學(xué)除磷法的五分之一至八分之一，可以節(jié)省 大量的藥劑，且減少污泥的產(chǎn)量，進(jìn)而降低污泥處理費用，同時減少處理時間，省去大面積 沉淀池，減少超過一半的占地面積。
[0010] 絮凝除磷的反應(yīng)機(jī)理如下： A13++P043 -A1P0 41 所謂沉析反應(yīng)為水中溶解狀的物質(zhì)，由離子狀物質(zhì)轉(zhuǎn)換為非溶解、顆粒狀形式的過程， 絮凝是將細(xì)小的非溶解性固體物相互粘結(jié)成較大形狀礬花的過程。沉析用于污水中溶解性 磷的去除，而絮凝是用于改善沉淀效果。當(dāng)向污水中投加溶解性的金屬鹽藥劑后，溶解性的 磷轉(zhuǎn)換成為非溶解性的磷酸金屬鹽，利用沉析工藝實現(xiàn)相的轉(zhuǎn)換；另一方面，隨著沉析物的 增加及較小的非溶解性固體物聚積成較大的非溶解性固體物，利用絮凝劑使穩(wěn)定的膠體脫 穩(wěn)，通過速度梯度或擴(kuò)散過程使脫穩(wěn)的膠體互相接觸生成絮凝體。沉析效果是受pH值影響 的，金屬磷酸鹽的溶解性同樣也受pH的影響。對于鋁鹽為6. 0~7. 0時溶解性最小。
[0011] 本發(fā)明為一種膜法與超磁混凝組合的水處理工藝，包括超濾膜過濾和超磁混 凝；在超磁混凝階段加入混凝劑，粒徑在0. 05-0. 3毫米之間的磁粉和絮凝劑，混凝劑投 加的藥劑量為5ppm- 20ppm，絮凝劑投加量為0.l-5ppm,磁粉投加量為總處理水質(zhì)量的 0. 0005% -0. 003%。。由于該發(fā)明主要應(yīng)用于相對比較潔凈的地面水和污水處理的后處理 階段，當(dāng)混凝劑投加量低于5ppm時，其生成的礬花非常細(xì)小，很難進(jìn)行絮凝與分離；當(dāng)投加 量大于20ppm時，雖然凝聚效果明顯，但會造成運行成本高和污泥產(chǎn)量大的問題，并可能引 起出水懸浮物超標(biāo)的可能。當(dāng)絮凝劑投加量大于5ppm時，亦會引起運行成本高和水濁度增 加的可能。
[0012] 投加磁粉來加速含磷絮體沉降，磁粉的粒徑在0. 05-0. 3毫米之間，磁粉投加量為 總處理水質(zhì)量的0. 005% -0. 03%。；混凝劑投加量按與磷的物質(zhì)的量比1:1-10:1對應(yīng)；在 通常的水和污水處理過程中，經(jīng)過超濾膜法（壓力式超濾或膜生物反應(yīng)器）處理的產(chǎn)水中 磷含量達(dá)到〇. 5-2mg/L，經(jīng)過超磁混凝的產(chǎn)水磷小于0. 3mg/L;超濾膜的產(chǎn)水經(jīng)過聚凝與絮 凝，磁粉加速沉淀過程實現(xiàn)水與含磷絮體分離，含磷絮體的濃縮污泥借助機(jī)械分離將磁粉 進(jìn)行回收，磁粉回收后循環(huán)使用，經(jīng)過磁粉回收后的含磷污泥進(jìn)入污泥處理系統(tǒng)。當(dāng)磁粉粒 徑小于0. 05毫米時，會產(chǎn)生部分磁粉夾雜在微小絮體中無法有效沉降，從而引起磁粉流失 與產(chǎn)水渾濁的問題。磁粉的粒徑區(qū)間選擇根據(jù)該單元設(shè)計沉降時間確定。磁粉投加量根 據(jù)處理水量確定，相對水體總量，磁粉投加量少于0. 0005%，若水體中磷含量較高，大量絮 體包裹少量磁粉，沉降阻力較大，無法快速